Оценка влияния фактора анаэробной гликолитической работоспособности на функциональное состояние и эффективность когнитивной деятельности детей младшего школьного возраста
Автор: Криволапчук Игорь Альлерович, Герасимова Анастасия Альлеровна, Мышьяков Владимир Васильевич, Чичерин Вадим Петрович
Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: S2 т.19, 2019 года.
Бесплатный доступ
Цель исследования - выявить влияние фактора «анаэробные гликолитические возможности организма» на функциональное состояние (ФС) и эффективность когнитивной деятельности детей младшего школьного возраста. Материал и методы. В исследовании приняли участие дети 7-8 (n = 181) и 9-10 (n = 168) лет, отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе. Использовался комплекс показателей, характеризующих физиологические, психологические и поведенческие аспекты ФС организма, физическую работоспособность и двигательную подготовленность. Результаты. В ходе исследования в качестве одного из ведущих факторов, характеризующих структуру физической работоспособности детей 7-8 и 9-10 лет, выделены анаэробные гликолитические возможности организма. Установлено, что ФС школьников 7-8 и 9-10 лет в условиях спокойного бодрствования и информационных нагрузок зависит от уровня развития анаэробных гликолитических возможностей организма. На основе применения дисперсионного анализа были получены данные, свидетельствующие, что анаэробные гликолитические возможности организма оказывают статистически значимое (p
Функциональное состояние, физическая работоспособность, уровень анаэробных гликолитических возможностей, напряженная когнитивная деятельность, факторный и дисперсионный анализ
Короткий адрес: https://sciup.org/147233566
IDR: 147233566 | DOI: 10.14529/hsm19s204
Текст научной статьи 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
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).
Список литературы Оценка влияния фактора анаэробной гликолитической работоспособности на функциональное состояние и эффективность когнитивной деятельности детей младшего школьного возраста
- Волков, Н.И. Биоэнергетика спорта: моногр. / Н.И. Волков, В.И. Олейников. - М.: Совет. спорт, 2011. - 160 с.
- Илюхина, В.А. Психофизиология функциональных состояний и познавательной деятельности здорового и больного человека / В.А. Илюхина. - СПб.: Изд-во Н.-Л., 2010. - 368 с.
- Костина Л.М. Методы диагностики тревожности / Л.М. Костина. - СПб.: Речь, 2006. - 198 с.
- Криволапчук, И.А. Эффективность использования физических упражнений для управления функциональным состоянием тревожных детей 6-8 лет / И.А. Криволапчук // Физиология человека. - 2011. - Т. 37, № 5. - С. 61-72.
- Лакин, Г.Ф. Биометрия / Г.Ф. Лакин. - М.: Высш. шк., 1990. - 352 с.