Оценка влияния фактора анаэробной гликолитической работоспособности на функциональное состояние и эффективность когнитивной деятельности детей младшего школьного возраста

Введение. В настоящее время в большинстве исследований анализируется воздействие аэробных возможностей на функциональное состояние (ФС) организма, когнитивные функции и здоровье различных групп населения, в то же время работы, направленные на изучение оздоровительных эффектов анаэробных возможностей, встречаются значительно реже [13, 14, 17–19]. Кроме того, в опубликованных немногочисленных работах, как правило, не учитывается специфичность функциональных эффектов нагрузок анаэробной гликолитической и анаэробной алактатной направленности. Вместе с тем известно, что физиологиче- ские механизмы адаптация к физическим упражнениям анаэробного алактатного и анаэробного гликолитического характера имеют существенные отличия [1, 8, 11, 15]. Эти отличия находят проявление на всех уровнях: от субклеточного до уровня целого организма [1]. Уместно предположить, что учет отмеченных особенностей энергообеспечения мышечной работы в процессе исследований позволит получить новые данные о специфике влияния биоэнергетических факторов физической работоспособности на ФС организма, психофизиологическую цену и эффективность напряженной когнитивной деятельности.

Цель исследования – выявить влияние фактора «анаэробные гликолитические возможности организма» на функциональное состояние (ФС) и эффективность когнитивной деятельности детей младшего школьного возраста.

Материалы и методы исследования. В исследовании приняли участие дети 7–8 (n = 181) и 9–10 (n = 168) лет, отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе.

Когнитивная нагрузка различной степени напряженности моделировалась на основе использования буквенных таблиц В.Я. Анфимова. Тестовая нагрузка выполнялась с комфортной (автотемп) и максимальной скоростью (максимальный темп) [4]. По результатам реализации задания определяли количество просмотренных знаков (А) и рассчитывали коэффициент продуктивности (Q).

Регистрация ω-потенциала (ОП), характеризующего ФС головного мозга, осуществлялась с поверхности кожи головы с использованием усилителя постоянного тока с большим входным сопротивлением [2].

Измерение ЭКГ-сигнала производилось в положении сидя во II стандартном отведении [10]. Определяемые параметры: средняя продолжительность R-R интервала (RRNN), мода (Мо), амплитуда моды (АМо), среднеквадратическое отклонение (SDNN), разброс кардиоинтервалов (MxDMn), стресс-индекс (SI), частота сердечных сокращений (ЧСС) [10].

Систолическое (САД) и диастолическое (ДАД) артериальное давление крови регистрировали на основе аускультативного метода Н.С. Короткова в соответствии с рекомендациями ВОЗ с помощью откалиброванного стандартного анероидного сфигмоманометра. На основе выполненных измерений рассчитывали среднее давление (СрАД), двойное произведение (ДП), вегетативный индекс Кердо (ИК).

Для измерения уровня стресса и тревожности применяли восьмицветовой тест Люшера, проективную методику Тэммл, модифицированную шкалу тревожности Кондаша, опросник Филлипса [3]. Работа проводилось в группах и индивидуально.

Для описания физической работоспособности использовали комплекс методик и показателей, пригодных для работы с детьми. Аэробную работоспособность оценивали на основе определения максимального потребле- ния кислорода (МПК), показателя мощности нагрузки при пульсе 170 уд./мин (PWC170), ватт-пульса (ВтП), коэффициента b уравнения Muller, времени удержания нагрузки 2 Вт/кг (t2Вт/кг), показателей мощности нагрузки, предельное время выполнения которых составляет 240 (W240) и 900 с (W900), интенсивности накопления пульсового долга (ИНПД) после нагрузки большой мощности [8].

Анаэробную работоспособность оценивали на основе определения времени удержания нагрузки 4 Вт/кг (t4Вт/кг), мощности нагрузок, предельное время выполнения которых составляет 1 (W1) и 40 с (W40), ИНПД после нагрузок максимальной и субмаксимальной мощности, показателя максимальной силы (МС) [8].

Комплекс тестов двигательной подготовленности включал: прыжок в длину с места; челночный бег 4×9 м; бег 20 метров; шестиминутный бег; наклон вперёд; поднимание туловища из положения «лёжа на спине».

Для выявления структуры физической работоспособности и наиболее информативных показателей анаэробных гликолитических возможностей организма применяли факторный анализ по методу главных компонент. В ходе дальнейшей работы на основе дисперсионного анализа однофакторных неравномерных комплексов проводили оценку влияния фактора «анаэробная гликолитическая работоспособность» на ФС [5]. Силу влияния данного фактора на результативный признак (h х² ) определяли с помощью подхода, предложенного Н.А. Плохинским [5]. Значимость сдвигов оценивалась на основе F-критерия Фишера.

Результаты исследования и их обсуждение. В процессе исследования в структуре физической работоспособности детей 7–8 и 9–10 лет на основе факторного анализа выделены 5 независимых факторов, характеризующих аэробные и анаэробные возможности организма. Вклад этих факторов в суммарную дисперсию переменных превысил 77 и 88 % соответственно. Необходимо отметить, что фактор анаэробной гликолитической работоспособности в структуре физического состояния детей 7–8 лет занимал вторую позицию, а 9–10 лет – первую позицию.

У детей 7–8 лет в состав данного фактора со значимыми весами вошли такие показатели, как t 4Вт/кг , W40, ИНПД 4Вт/кг , поднимание

Таблица 1

Table 1

Состав показателей фактора анаэробной гликолитической работоспособности у детей 7–8 и 9–10 лет

The composition of anaerobic glycolytic performance in children aged 7–8 and 9–10 years

Показатель / Parameter Факторная нагрузка / Factor load 7–8 лет / 7–8 years 9–10 лет / 9–10 years t4Вт/кг, с / t4W/kg, s 0,918 0,840 W40, Вт/кг / W40, W/kg 0,904 0,866 ИНПД4Вт/кг, уд./c / IPDA4W/kg, beat/s –0,491 –0,718 Подн. туловища за 1 мин, раз / Trunk lift test per 1 min, times 0,504 0,581 W1, Вт/кг / W1, W/kg 0,358 0,511 МС, кг / MF, kg – 0,628 А, отн. ед. / A, rel. un. –0,513 – ИНПД (после спринта), уд./с / IPDA (after sprint), beat/s – –0,576 Вклад фактора в обобщенную дисперсию, % The contribution of the factor to the generalized variance, % 18 % 38 % туловища за 1 мин, коэффициент А уравнения Muller и W1 (табл. 1).

У детей 9–10 лет данный фактор объединял такие переменные, как t 4Вт/кг , W40, ИНПД 4Вт/кг , поднимание туловища за 1 мин, W1, МС и ИНПД после спринтерского бега (см. табл. 1).

С учетом полученных результатов определение уровня анаэробной работоспособности проводили на основе использования 4 показателей, характеризующихся высокими факторными коэффициентами в структуре анаэробных гликолитических возможностей организма детей обследуемых возрастных групп: t 4Вт/кг , W 40 , ИНПД 4Вт/кг , результаты выполнения теста «поднимание туловища за одну минуту». Высокому уровню соответствовала оценка в 3 балла, среднему – 2 балла, низкому – 1 балл. В итоге выделялись 3 градации оценок по рассматриваемому фактору.

С помощью однофакторного дисперсионного анализа были получены данные, свидетельствующие, что анаэробный гликолитический компонент физической работоспособности оказывает статистически значимое (p < 0,05–0,01) влияние на 7 показателей ФС детей 7–8 лет, зарегистрированных при спокойном бодрствовании и тестовых когнитивных нагрузках, а также непосредственно в ходе учебного процесса: Мо 0 , ЧСС 0 , СД 0, ДП 1 , RRNN 2 , СД 2 , Qпт до (табл. 2). Величина влияния данного фактора находилась в диапазоне от 5 до 7 %.

У детей 9–10 лет анаэробная гликолитическая способность статистически значимо воздействует на 22 показателя ФС: RRNN 0 ,

АМо 0 , SI 0 , ЧСС 0 , СД 0 , ПД 0 , ДП 0 , ЧСС 1 , ДП 1 , ВИК 1 , RRNN 2 , Мо 2 , СД 2 , ДП 2 , ПД 2 , Qвт после , Qпт до , Qпт после , межличностная, школьная, общая тревожность, индекс тревожности. Сила влияния фактора анаэробной гликолитической работоспособности для различных переменных находилась в диапазоне от 4 до 9 % (см. табл. 2). Очевидно, что в возрасте 9–10 лет анаэробный гликолитический компонент физической работоспособности оказывает более выраженное воздействие на изучаемые физиологические, психологические и поведенческие показатели ФС, чем в возрасте 7–8 лет.

В ряде исследований показано, что анаэробные упражнения наряду с аэробными стимулируют познавательное развитие человека, способствуют утилизации потенциально вредных продуктов психосоциального стресса, повышают сопротивляемость организма эмоциональному напряжению и информационным перегрузкам, снижают уровень тревожности и депрессии [13, 14, 17–19]. Вместе с тем дифференциальный анализ особенностей ФС детей при напряженной когнитивной деятельности с учетом уровня развития анаэробных гликолитических и анаэробных алак-татных возможностей организма в рассматриваемых работах не проводился.

Результаты данного исследования свидетельствуют, что анаэробные гликолитические компоненты физической работоспособности в значительной степени определяют уровень неспецифической активации ЦНС, эффективность и психофизиологическую цену когнитивной деятельности, выраженность различных синдромов тревожности.

Таблица 2

Table 2

Влияние анаэробного гликолитического компонента физической работоспособности на ФС детей 7–8 и 9–10 лет (однофакторный дисперсионный анализ)

The effect of anaerobic glycolytic component on the functional status of children aged 7–8 and 9–10 years (univariate analysis of variance)

Показатель / Parameter	p	Влияние (h х2 ), % / Impact (h х2 ), %
7–8 лет / 7–8 years
Мо0, мс / Мо0, ms	p < 0,05	5,85
ЧСС0, уд./мин / HR0, bpm	p < 0,05	7,11
СД0, мм рт. ст. / SBP0, mm Hg	p < 0,01	7,08
ДП1, отн. ед. / DP1, rel. units	p < 0,05	7,04
RRNN2, мс / RRNN2, ms	p < 0,05	5,98
СД2, мм рт. ст. / SBP2, mm Hg	p < 0,05	6,82
Q (пятница до уроков), отн. ед. / Q (friday before classes), rel. units	p < 0,01	5,21
9–10 лет / 9–10 years
RRNN 0, мс / RRNN0, ms	p < 0,05	5,55
SDNN 0, мс / SDNN 0, ms	p < 0,05	5,42
АМо 0 , % / АМо 0 , %	p < 0,05	4,86
SI0, отн. ед. / SI0, rel. units	p < 0,05	4,96
ЧСС0, уд./мин / HR0, bpm	p < 0,05	4,79
СД0, мм рт. ст. / SBP0, mm Hg	p < 0,01	7,46
ПД0, мм рт. ст. / PBP0, mm Hg	p < 0,05	5,36
ДП0, отн. ед. / DP0, rel. units	p < 0,01	9,04
ЧСС1, уд./мин / HR1, bpm	p < 0,05	6,04
ДП1, отн. ед. / DP1, rel. units	p < 0,05	4,53
ВИК1, отн. ед. / AIK, rel. units	p < 0,05	4,79
RRNN2, мс / RRNN2, ms	p < 0,05	3,99
Q (вторник после уроков), отн. ед. / Q (tuesday after classes), rel. units	p < 0,05	4,45
Q (пятница до уроков), отн. ед. / Q (friday before classes), rel. units	p < 0,01	4,02
Q (пятница после уроков), отн. ед. / Q (friday after classes), rel. units	p < 0,01	8,15
Межличностная тревожность, балл / Interpersonal anxiety, score	p < 0,05	5,98
Самооценочная тревожность, балл / Self-assessment anxiety, score	p < 0,05	5,11
Общая тревожность, балл / General anxiety, score	p < 0,05	6,67
Школьная тревожность, балл / School anxiety, score	p < 0,05	4,83
Индекс тревожности, % / Anxiety Index,%	p < 0,05	5,13

Примечание. Индексы 0, 1, 2 – показатели ФС в покое, при информационной нагрузке в авто- и максимальном темпе соответственно.

Note. Indices 0, 1, 2 – the indicators of the functional status at rest and under information load at auto- and maximum tempo respectively.

Выявленная специфика влияния анаэробных гликолитичесих возможностей организма на ФС детей 7–8 и 9–10 лет, вероятно, в значительной степени определяется особенностями развития отдельных составляющих системы энергетического обеспечения мышечной деятельности у детей в препубертатном периоде [8, 11, 12, 16]. Известно, что к 7–9 годам у большинства детей наблюдается поступательное развитие всех механизмов энергообеспечения, к 9–10 годам отмечается расцвет аэробных возможностей, который примерно к

10–13 годам сменяется на умеренный рост анаэробных алактатных и анаэробных гликолитических возможностей на фоне отсутствия изменений аэробной производительности организма [8]. Наряду с этим в возрасте 9–10 лет отмечаются выраженные изменения системы регуляции произвольных движений, обеспечивающие включение всех уровней и структур, участвующих в реализации двигательных действий [9]. Существенные изменения в формировании двигательной функции и функционировании системы энергетического обеспе- чения мышечной деятельности в этот период сопряжены с выраженными преобразованиями в деятельности центральной нервной системы и других физиологических систем [7, 9]. В частности, к 9–10 годам отмечаются качественные перестройки нейрофизиологических регуляторных механизмов, связанных с созреванием неокортекса и его связей с другими отделами мозга, определяющими эффективность познавательной деятельности [6, 7].

Заключение. В ходе исследования установлено, что анаэробные гликолитические возможности являются одним из ведущих факторов в структуре физической работоспособности детей 7–8 и 9–10 лет, включающим одни и те же наиболее информативные показатели.

На основе применения дисперсионного анализа получены данные, свидетельствующие, что от уровня развития анаэробных гликолитических возможностей зависит функциональное состояние школьников 7–8 и 9–10 лет: выявлено значимое воздействие на фоновую активированность, психофизиологическую реактивность и эффективность напряженной познавательной деятельности, уровень тревожности. Сила влияния фактора анаэробной гликолитической работоспособности на изменения показателей ФС детей рассматриваемых возрастных групп находилась в пределах 4–9 %.

Установлено, что анаэробный гликолитический компонент физической работоспособности оказывает более существенное воздействие на физиологические, психологические и поведенческие показатели ФС детей 9–10 лет по сравнению с детьми 7–8 лет.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 19-013-00093).