Реактивность автономной нервной системы у лиц с различной мотивацией к выполнению функциональной нагрузки

Анализ результатов современных исследований как на индивидуальном, так и на популяционном уровне позволяет констатировать зависимость вариабельности сердечного ритма от возрастных [1], половых [2], поведенческих особенностей и факторов среды различного характера [3]. Среди последних функциональная нагрузка рассматривается как способ целенаправленного воздействия на организм с целью активации функциональных систем организма. При этом известны объем и требования к функциональному тестированию [4], оценена специфичность тестовых нагрузочных проб, доказана эффективность диагностических технологий в клинике [5], в практике военной [6] и спортивной медицины [7].

Принципиальным условием достижения эффективности (действенности) функциональной нагрузки является исходное состояние обследуемого – его готовность к нагрузочному тестированию. Очевидно, что психологический аспект готовности как функционального состояния детерминирован мотивацией обследуемого, выраженной в желании, заинтересованности, вовлеченности на фоне активного сотрудничества, что определяет высокую вероятность достижения полезного результата [8, 9], производительность и эффективность деятельности [10]. Интерес – одна из основных психофизиологических кате- горий, с помощью которой может объясняться связь между процессом принятия решения и действиями (поведением) личности, направленность ее деятельности в конкретной ситуации [11].

В свете вышеуказанного актуализируются данные о связи интереса как мотивационного текущего психического состояния с функциональным состоянием автономной нервной системы. Однако результаты исследований параллелизма и взаимосвязи вегетативных и психических изменений в организме, детерминированных состоянием мотивационной сферы личности, немногочисленны и противоречивы.

Достаточно информативным психофизиологическим критерием оценивания вовлеченности студентов в учебную деятельность является пульс [9, 11]. Частота сердечных сокращений у обучающихся в ходе лекционных занятий – в ситуации низкой вовлеченности (интереса) – устойчиво снижалась в динамике наблюдения. Напротив, включение методов активного обучения (решение вопросов в ходе коллегиального обсуждения) привело к значимому приросту частоты сердечных сокращений [12]. Анализ результатов решения обследуемыми тестовой арифметической задачи выявил значимо более высокую вазомоторную активность и потребление кислорода миокардом у лиц с высокой индивидуальной заинтересованностью [13].

При оценивании сформированности компетенций у обучающихся объективными считают результаты, полученные в ситуации экзамена, когда уровень мотивации достижения у студентов относительно высокий. Так, анализ динамики показателей сердечного ритма выявил значимое уменьшение коэффициента вариации длительности R-R-интервалов у студентов со средним уровнем мотивации, достигавших во время экзамена наиболее высокого результата [14]. Отмеченное снижение коэффициента вариации R-R-интервалов, отражающего суммарный эффект вегетативной регуляции кровообращения, свидетельствует о мобилизации функциональных резервов организма [15].

Очевидно, что и феномен экзаменационного стресса, как мощного эмоциогенного фактора, целесообразно рассматривать с учетом уровня активации мотивационной сферы индивида. В исследуемом контексте эмоцио-генное воздействие – основной фактор риска возникновения сердечно-сосудистой патоло- гии. Установлено, что тесная прямая взаимосвязь мощности LF-компонента, LF/HF и интенсивности эмоциональной реактивности ассоциирована с риском возникновения ишемической болезни сердца, артериальной гипертензии, хронической сердечной недостаточности [16].

Таким образом, изучение роли мотивации в модуляции вариабельности сердечного ритма является перспективным [17], в частности актуальны исследования функциональной связи когнитивного контроля и саморегуляции (составляющих мотивации), основанной на анализе механизмов вегетативной регуляции деятельности [18, 19].

Цель исследования: выявить особенности изменения параметров вариабельности сердечного ритма в динамике выполнения функциональной нагрузки у лиц с различной исходной мотивацией.

Организация и методы исследования. В обследовании добровольно, на основании информированного согласия, приняли участие 35 студенток (без учета фаз овариальноменструального цикла), средний возраст которых составил 20,5 лет (SD = 1,2). Обследование проводилось во второй половине дня стационарно – в условиях лаборатории. Программа обследования включала четыре этапа: первый (фон) – регистрация электрокардиограммы; второй – пятиминутная симуляция сердечно-легочной реанимации, проводимая на пружинно-механическом тренажере «МАКСИМ III-01»; третий – регистрация электрокардиограммы после нагрузки; четвертый – то же, после 15 минут восстановления. Общее время обследования составляло 30 минут.

Регистрация электрокардиограммы проводилась на компьютерном кардиографе «ПолиСпектр-8» в течение пяти минут в положении сидя во втором стандартном отведении. Спектральный анализ кардиоритмограммы проводился автоматически после исключения артефактов и нестационарных участков ЭКГ. Исследовали следующие показатели: частоту сердечных сокращений, уд/мин (ЧСС); общую мощность спектра, Гц/мс² (TP); высокочастотный и низкочастотный компонент мощности спектра, Гц/мс² (HF и LF); очень низкочастотный компонент мощности спектра, Гц/мс² (VLF) и LF/HF.

Уровень мотивации обследуемых к выполнению функциональной пробы определяли в результате анализа данных шкалы «Интерес» методики диагностики психической активации, интереса, эмоционального тонуса, напряжения и комфортности (по Л.А. Курганскому, Т.А. Немчину)1. Обследуемые дифференцированы по степени выраженности интереса в группы с высоким (n = 18) и средним (n = 16) уровнем. Лиц с низким уровнем проявления интереса не выявлено.

Математико-статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием программного пакета SPSS v. 17.0, графический материал подготовлен в табличном редакторе Excel пакета Microsoft Office 2016. С помощью критерия Колмогорова – Смирнова определено отличие выборки значений исследуемых показателей от нормального их распределения. Для проверки статистической значимости полученных данных использовались непараметрические статистические критерии: Уилкоксона (для связанных выборок) и Манна – Уитни (для несвязанных выборок). Для установления различия распределений относительных величин (долей) применяли критерий согласия – χ2. Уровень значимости критериев задавали при p ≤ 0,05. Полученные данные в таблице представлены как медиана и 25-й и 75-й центили (Me; 25–75 %).

Результаты исследования и их обсуждение

Сравнительная оценка распределения уровней проявления психического состояния у обследуемых выявила особенности, выраженные в неравномерном их соотношении по шкалам методики Л.А. Курганского и Т.А. Немчина (рис. 1). В группе лиц с высоким уровнем проявления интереса к функциональной нагрузке отмечается статистически значимое преобладание обследуемых с высоким уровнем самооценок состояния ком-фортности2 (χ2 = 5,56 при p = 0,018) и эмоцио- нального тонуса (χ2 = 10,89 при p = 0,001). При этом у всех обследованных самооценка напряженности соответствовала среднему уровню. В группе лиц со средним уровнем проявления интереса к функциональной нагрузке однородность самооценок (соответствующих среднему уровню) установлена относительно шкал «Напряженность» и «Активность» (χ2 = 11,27 при p = 0,001 и χ2 = 9,0 при p = 0,003 соответственно).

Можно предположить детерминирующую роль определенного психического состояния по отношению к регуляторным механизмам, выраженным в особенностях функционирования автономной нервной системы у обследованных сравниваемых групп.

Известно, что функциональная нагрузка предъявляет повышенные требования к организму. Считаем, что пятиминутная симуляция сердечно-легочной реанимации по всем признакам соответствует параметрам функциональной пробы: ограниченное время, унифицированные техника (что выполнять) и методика (как выполнять) проведения процедуры, наличие и учет критических ошибок (действий, снижающих эффективность реанимации, а значит – приводящих к летальному исходу), наличие «сбивающих факторов» (сторонний шум, порицания, замечания свидетелей и т. п.) [20]. Подобные подходы к моделированию стресс-реактивности организма реализуются достаточно эффективно [21, 22].

Исходный уровень интереса к выполнению функциональной нагрузки определил различия вегетативного обеспечения организма на этапе антиципации, а именно значимую активизацию симпатического отдела автономной нервной системы у лиц со средним уровнем интереса. Отмечалось двукратное превышение LF-компонента (U = 72 при p = 0,013) по сравнению с группой лиц, демонстрирующих высокую заинтересованность к функциональному тестированию (см. таблицу).

Выраженную симпатическую активность у лиц со средним уровнем мотивации дополняют относительно высокие значения VLF-компонента (U = 82,5 при p = 0,034), что в целом предопределяет и сравнительное превышение в 2,6 раза общей мощности спектра (U = 95 при p = 0,091).

Установленные различия обосновывают значимость учета вариабельности показателей эмоциональной сферы при оценке функциональных состояний.

Лица с высоким уровнем проявления интереса

Лица со средним уровнем проявления интереса

$s Mean level с; High level

Рис. 1. Распределение уровней психических состояний у лиц с различным проявлением интереса к выполнению функциональной пробы

Fig. 1. The distribution of levels of psychological states in persons with different motivation for exercise

Примечание . * – статистическая значимость различия долей при p = 0,18; ** – то же, при p = 0,003;

*** – то же, p = 0,001.

Note . * statistical significance at p = 0.18; ** – p = 0.003; *** – p = 0.001.

Выявленная симпатикотония у лиц со средним уровнем интереса сохраняется в динамике трех этапов наблюдения: после выполнения функциональной пробы – относительно высокий LF-компонент (U = 88 при p = 0,053); на этапе восстановления, спустя 15 минут, – статистически значимые высокие значения LF-компонента (U = 75 при p = 0,017), относительной доли вклада LF-компонента в общую мощность спектра (U = 85 при p = 0,042), значения которого в данной группе лиц в два раза выше (U = 92 при p = 0,073) по сравнению с лицами высоко мотивированными на выполнение функциональной пробы.

Возможно, средний уровень мотивации обследованных на фоне выявленных у них особенностей вегетативного обеспечения деятельности детерминирован первой фазой развития умственного утомления [10]. При этом имеет место преобладание гуморальнометаболического компонента в регуляции сердечного ритма [23], что отражает мобилизацию усилий у лиц со средним уровнем интереса [14, 24].

Графический анализ клиренса показателей спектрального анализа в группах обследуемых с различным уровнем интереса к функциональной нагрузке представлен на рис. 2, 3.

Таблица

Table

Показатели спектрального анализа ритма сердца у лиц с различным уровнем интереса к выполнению функциональной нагрузки в динамике наблюдения (Ме, 25; 75 %)

HR spectral characteristics in persons with different levels of motivation for exercise (Me, 25, 75 %)

Показатель, ед. Indicator, unit	До нагрузки Before exercise		После нагрузки After exercise		Восстановление Recovery
	Высокий High level	Средний Average level	Высокий High level	Средний Average level	Высокий High level	Средний Average level
ЧСС, уд/мин	74,1	73,4	78,45	79,4	77,6	77,8
HR,	65,5;	70,8;	69,2;	71,8;	68,7;	71,2;
bpm	85,9	81,6	87,9	82,9	88,9	81,4
TP, Гц/мс2 TP, Hz/ms2	1501,5	3845,0	1275,5	2919,5	1460,0	2797,5
	1108,5;	1999,0;	828,8;	1790,3;	1005,3;	1709,5;
	3267,0	4696,5	4341,5	4320,5	2908,5	5305,0
HF, Гц/мс2	465,5	748,0	262,5	766,5	355,5	726
HF, Hz/ms2	151,5;	419,0;	117,5;	289,8;	137,8;	318,3;
	1331,8	1302,0	1009,5	1057,3	791,3	1253,5
LF, Гц/мс2 LF, Hz/ms2	483,5	1043,0 *	457,5	877,5 *	552,0	800,0 *
	307,8;	701,0;	307,0;	537,0;	351,5;	701,5;
	626,5	1298,3	805,8	1541,0	800,3	2210,5
VLF, Гц/мс2 VLF, Hz/ms2	612	1284,5 *	560,5	921	612	978,5
	474,8;	841,8;	327,8;	617,8;	347,8;	613,8;
	1202,3	2076,3	2240,3	1586,0	1453,5	1715,5
LF/HF,	0,97	1,3	1,3	1,7	1,2	2,1
stand. unit	0,38	0,7;	0,7;	1,1;	0,6;	1,2;
	1,81	1,9	3,1	2,4	2,9	2,3
	24,4	20,7	22,5	20,5	24,2	24,6
HF, %	17,1;	17,4;	13,1;	17,5;	14,8;	17,6;
	40,9	33,3	30,6	29,8	40,9	30,1
	23,7	27,1	28,2	33,1	25,5	39,3 *
LF, %	16,9;	24,9;	19,5;	28,1;	21,8;	31,4;
	31,8	33,4	46,0	43,1	39,2	46,9
	46,5	39,2	42,4	45,3	37,7	33,9
VLF, %	34,3;	33,3;	35,4;	31,9;	30,9;	26,3;
	50,5	53,9	55,4	49,2	50,8	48,1

Примечание . * – статистическая значимость различий показателей при межгрупповом сравнении (p-уровень указан в тексте).

Note . * – statistical significance of differences in intergroup comparison (p-level is provided in the text).

После выполнения функциональной нагрузки в группе лиц с высоким уровнем проявления интереса (см. рис. 2) статистически значимые изменения функционального состояния выражены в приросте ЧСС – на 5,9 % (Z = –2,391 при p = 0,017), LF/HF – на 33 % (Z = –2,461 при p = 0,014), доли LF – на 18,8 % (Z = –2,156 при p = 0,031).

Реактивность автономной нервной системы у лиц со средним уровнем проявления интереса к выполнению функциональной нагрузки характеризуется незначимым, но стойким отрицательным клиренсом ряда показателей сердечного ритма (см. рис. 3): TP – на 24,1 % после нагрузки и на 27,2 % – спустя 10 минут восстановительного периода (при p > 0,05). Снижение общей мощности спектра сердечного ритма обусловлено сокращением вклада LF-компонента на 15,9 % после нагрузки и на 23,3 % – спустя 10 минут периода восстановления (при p > 0,05). Значимый прирост показателя LF – на 45 % (Z = –2,534 при p = 0,011) приходится на период восстановления и свидетельствует о напряжении регуляторных систем организма, что также отражается в приросте показателя LF/HF – на 70,5 % (при p > 0,05).

Примечательно, что показатель, характеризующий гуморально-метаболическую ак-

Рис. 2. Прирост показателей спектрального анализа сердечного ритма у лиц с высоким уровнем проявления интереса к выполнению функциональной нагрузки, %

Fig. 2. The increase in HR indicators in persons with a high level of motivation for exercise, %

Рис. 3. Прирост показателей спектрального анализа сердечного ритма у лиц со средним уровнем проявления интереса к выполнению функциональной нагрузки, %

Fig. 3. The increase in HR indicators in persons with an average level of motivation for exercise, %

тивность механизма регуляции сердечного ритма – VLF – в этой группе обследуемых, после нагрузки снижается на треть (Z = –1,154 при p = 0,248), а в период восстановления – на четверть (Z = –1,655 при p = 0,098) по отношению к фоновому значению.

Мотивированное выполнение функциональной нагрузки, активизирует соответствующие по силе психические процессы и степень вовлеченности обследованного [13]. Оценивание вегетативной регуляции в условиях нагрузочного тестирования (пробы) должно дополняться результатами оперативной диагностики психических состояний, принимая во внимание определенное влияние интереса как ситуативного, мотивационного психического состояния.

Полученные результаты в целом соответствуют установленной ранее закономерности, в соответствии с которой наиболее высокий результат целенаправленной деятельности наблюдается при некотором среднем (оптимальном) уровне мотивации3.

Выявленные особенности функционального состояния автономной нервной системы у испытуемых обеспечиваются различными по направленности центральными механизмами проявления мотивации, в частности отражаются в осцилляторной активности нейрональных сетей, формирующей ЭЭГ. Так, например, в работе Т.Д. Джебраиловой с соавторами (2014), выявлена взаимосвязь уменьшения длительности и коэффициента вариации R-R-интервалов ЭКГ с выраженностью бета2-колебаний в спектре ЭЭГ правой заднелобной области. Увеличение общей спектральной мощности потенциалов бета2-диапазона ЭЭГ и уменьшение длительности сердечного цикла было характерно для студентов со средним уровнем мотивации [14]. Таким образом, указанные особенности свидетельствуют о реализации состояния мобилизации ресурсов организма, необходимых для эффективной деятельности – выполнения функциональной нагрузки.

Анализ показателей вариабельности сердечного ритма у лиц с высоким уровнем проявления интереса выявил функциональную готовность автономной нервной системы к выполнению тестовой нагрузки. При этом сравнительный анализ показателей сердечного ритма у испытуемых на этапе восстановления, указывает на благоприятный прогноз длительности эффективной деятельности у лиц со средним уровнем проявления интереса.

При этом очевидно, что проявление интереса к выполнению значимых задач детерминируется рядом таких психологических особенностей, как тревожность [25–27], ответственность [13, 28], сложность [18, 29]. Указанные предикторы формируют сложный конструкт внутренней мотивации (в отличие от внешней – обеспечивающейся, как правило, вознаграждением), исследование которой в контексте психофизиологической модификации поведения актуально и перспективно.

Заключение

Установлено, что фоновые значения параметров спектрального анализа вариабельности сердечного ритма определяются различным уровнем интереса испытуемых к условиям выполнения функциональной нагрузки. Наибольшую вариабельность сердечного ритма регистрировали у лиц со средним уровнем интереса (высокие фоновые значения LF-и VLF-компонентов спектра).

Выявлено, что после выполнения функциональной нагрузки, а также на этапе вос- становления, испытуемые со средним уровнем интереса сохраняют вегетативный дисбаланс в сторону активации симпатоадреналового звена, снижения эффективности регуляции барорефлекса, что в целом свидетельствует о напряжении регуляторных систем организма.

Полученные результаты позволяют актуализировать необходимость комплексного (междисциплинарного) подхода к решению задач когнитивного контроля деятельности, саморегуляции поведения в условиях экстремальной деятельности.