Возрастная динамика спектральных характеристик ударного объема учащихся младших классов

Автор: Быков Е.В., Казакова O.A., Мекешкин Е.А.

Журнал: Человек. Спорт. Медицина @hsm-susu

Статья в выпуске: 37 (213), 2010 года.

Бесплатный доступ

Отражены возрастные и гендерные особенности активности различных уровней нейровегетативной регуляции инотропной функции учащихся младших классов в условиях влияния повышенных умственных нагрузок.

Нейровегетативная регуляция, артериальное давление, умственные нагрузки

Короткий адрес: https://sciup.org/147152767

IDR: 147152767

Текст научной статьи Возрастная динамика спектральных характеристик ударного объема учащихся младших классов

Исследования проведены на базе МОУ СОШ № 98 и 100 г. Челябинска и в научной лаборатории факультета физической культуры и спорта ЮжноУральского государственного университета (20082010 гг.). Основную группу составили учащиеся 2-4-х классов обоего пола, занимающиеся по программе интеллектуально-игрового всеобуча, груп пу контроля - их сверстники: мальчики и девочки (п = 30 в каждой подгруппе).

В табл. 1 представлены результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности ударного объема (УО) учащихся 2-го класса. В исходном положении величина ударного объема во всех подгруппах соответствует возрастно-половой норме.

Величина общей мощности спектра (ОМС) была выше на 20-40 % у мальчиков по сравнению с девочками за счет более выраженной активности гуморально-метаболических факторов и надсегментарного уровня регуляции. Мощность колебаний, отражающих влияние сегментарных структур ВНС (нервная регуляция инотропной функции сердца), в подгруппах учащихся 2-х классов не имела существенных различий. Однако, доля этих факторов регуляции ударного объема у девочек была выше (40,4-42,2 % против 33-35,7 % у мальчиков); суммарный вклад сегментарного уровня регуляции У О был выше, чем надсегментарных структур, за исключением подгруппы мальчиков основной группы.

Влияние умственной нагрузки привело к ряду изменений, как самого показателя, так и его мощности (тенденция к снижению), что свидетельствует о напряжении механизмов регуляции инотропной функции, более выраженное в группе контроля: наиболее значимое снижение ОМС было выявлено у мальчиков, а наиболее низкая ее величина сохранялась у девочек (как и в состоянии покоя). Изменения мощности спектра в различных диапазонах несущественны, но разнонаправленны: тенденция к снижению активности надсегментарных и гуморально-метаболических факторов регуляции сочеталась с повышением мощности колебаний, отражающих роль нервных механизмов, связанных с сегментарными структурами (НЧ- и ВЧ-колебания). Имелись и гендерные различия: у девочек мощность ВЧ-колебаний (следовательно, роль парасимпатического отдела ВНС в регуляции У О после умственной нагрузки) больше, чем у мальчиков (р < 0,05). При анализе показате-

Таблица 1

Результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности ударного объема второклассников в состоянии покоя (1) и после проведения пробы с умственной нагрузкой (2) (М ± т)

		Девочки			Мальчики
		основная	контрол.	Р	основная	контрол.	Р
УО, мл	1	39,42 ± 2,23	45,44 ± 3,84	>0,05	43,55 ±2,17	46,20 ± 1,83	>0,05
	2	34,37 ± 1,80	39,13 ± 3,04	>0,05	37,95 ± 1,59	41,17 ± 1,70	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	<0,05
ОМС, усл. ед.	1	23,01 ±2,53	19,26 ± 2,01	>0,05	27,73 + 3,14	28,15 ±4,10	>0,05
	2	20,98 ± 2,53	16,23 ±2,01*	>0,05	24,97 ± 2,89	22,32 ± 2,02	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	<0,05
УНЧ, усл. ед.	1	1,87 ±0,27*	1,76 ±0,41*	>0,05	3,29 ±0,51	3,12 + 0,40	>0,05
	2	1,12 ±0,28*	1,15 ±0,16	>0,05	2,82 + 0,42	1,89 ±0,24	>0,05
	Р	>0,05	<0,01		>0,05	<0,05
ОНЧ, усл. ед.	1	7,91 ±0,98*	7,30 + 0,82	>0,05	11,75 ± 1,37	9,67 ± 1,05	>0,05
	2	4,70 + 0,66**	4,45 ± 0,55*	>0,05	9,72 ± 1,09	7,19 ± 0,94	>0,05
	Р	<0,05	>0,05		>0,05	>0,05
нч, усл. ед.	1	9,71 ± 1,12	7,78 + 0,70	<0,05	9,16 ± 1,28	10,06 ± 2,13	<0,05
	2	10,69 ± 1,95	8,28 ± 0,99*	>0,05	9,98 ± 1,05	11,77 ±0,87	>0,05
	Р	>0,05	> 0,05		>0,05	>0,05
вч, усл. ед.	1	3,53 ±0,42	2,42 ±0,27**	<0,05	3,67 ± 0,52	5,31 ±0,69	>0,05
	2	4,47 ±0,55*	2,36 ± 0,32*	<0,01	2,45 ± 0,43	1,47 ±0,31	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	<0,01

Примечание. * - достоверность гендерных различий при р < 0,05, ** - при р < 0,01.

лей относительной мощности спектра были установлены различия, связанные как с «возрастным» фактором обследуемых детей, так и со степенью адаптации к умственным нагрузкам. Проведение данной пробы обусловило снижение у большинства детей значимости как метаболических (доля колебаний в УНЧ-диапазоне спектра), так и нейрогу-моральных (доля ОНЧ-колебаний) факторов, кроме мальчиков основной группы. В группе мальчиков основной группы доля надсегментарных влияний сохранилась более 50 % ОМС, у всех других детей - снизилась до 27-40 %. Соответственно, у них значительно повысилась значимость сегментарных структур нервной системы за счет увеличения роли симпатического отдела (повышение доли НЧ-колебаний) и парасимпатического (ВЧ-колеба-ния), но только у девочек обеих групп.

В 3-м классе ОМС была наибольшей у мальчиков по сравнению с девочками за счет более высокой активности надсегментарного уровня регуляции, о чем свидетельствовали показатели мощности УНЧ- и ОНЧ-колебаний, при этом доля ОНЧ-колебаний составляла 27-42 %. Наиболее высока доля НЧ-колебаний (от 40 до 50 %), что отражает значимость симпато-адреналовых влияний на инотропную функцию сердца.

Умственная нагрузка обусловила тенденцию к снижению ОМС за счет уменьшения мощности ОНЧ-колебаний у мальчиков основной и контрольной группы. Во всех подгруппах доля этих флюктуаций снижалась до 27-30 %. Умственная нагрузка приводила к повышению активности симпатического отдела АВС (относительная мощность колебаний в диапазоне ОНЧ превышала 50 %).

У учащихся 4-х классов УО и его ОМС увеличились по сравнению с второклассниками, что отражает возрастную динамику показателей (табл. 2).

Значения У О находились в пределах возрастно-половой нормы. В сравнительном аспекте выявлено возрастное повышение мощности ОНЧ-(у девочек обеих групп), НЧ- (в 1,5-2 раза во всех подгруппах) и ВЧ-колебаний (в различных подгруппах степень увеличения различна). Гендерные различия заключаются в наличии у девочек более высокой мощности ОНЧ- (на 30-50 %), НЧ-коле-баний (15-20 %) и ВЧ-колебаний (более чем в 2 раза, р < 0,01) по сравнению с мальчиками. Имелись межгрупповые различия доли колебаний в УНЧ-диапазоне спектра (у девочек 7,5 % в основной и 13,4 % в контрольной; у мальчиков 8,8 и 18,8 %), а доля ОНЧ-колебаний была одинакова. Существенно выше у девочек значимость в регуляции инотропной функции парасимпатического отдела ВНС (доля ВЧ-колебаний) (21,3 % в основной группе и 14,5 % в контрольной, а у мальчиков 9,8 % и 6,6 % соответственно).

Проба с умственной нагрузкой привела к снижению УО с тенденцией к снижению ОМС (кроме мальчиков основной группы) и малозначимыми изменениями спектральных характеристик, в отличие от детей-второклассников. У мальчиков 1-й группы была наиболее низкая величина мощ-

Интегративная физиология

Таблица 2

Результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности ударного объема четвероклассников в состоянии покоя (1) и после проведения пробы с умственной нагрузкой (2) (М ± т)

		Девочки			Мальчики
		основная	контрол.	Р	основная	контрол.	Р
УО, мл	1	51,95 ± 3,55	58,27 ±4,40	>0,05	48,00 ±2,12	50,25 ± 2,94	>0,05
	2	47,58 ± 3,59	44,23 ± 3,76	>0,05	42,08 ± 2,26	43,00 ± 2,97	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05
ОМС усл. ед.	1	39,36 ±4,19	43,40 ± 4,95	>0,05	28,76 ±3,10	33,30 ±3,71	>0,05
	2	34,00 ± 4,05	37,42 ± 4,07	>0,05	29,82 ± 3,56	31,17 ±3,38	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05
УНЧ усл. ед.	1	2,89 ± 0,38	5,83 ± 0,87	<0,01	2,53 ± 0,66	6,26 ± 0,86	<0,01
	2	2,86 ± 0,34	3,29 ± 0,40	>0,05	2,23 ± 0,72	3,47 ± 0,91	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05
ОНЧ усл. ед.	1	12,90 ± 1,79	14,91 ±2,24	>0,05	9,58 ± 1,28	9,25 ± 1,36	>0,05
	2	11,18 ± 1,67	12,47 ± 1,67	>0,05	11,53 ± 1,59	7,99 ± 1,57	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05
НЧ усл. ед.	1	18,78 ±2,81	18,14 ±2,03	>0,05	14,49 ± 1,93	16,25 ± 1,74	>0,05
	2	16,49 ± 1,63	17,55 ± 1,99	>0,05	12,70 ± 1,47	16,80 ±2,41	<0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05
вч усл. ед.	1	4,78 ± 0,62**	4,42 ± 0,55***	>0,05	2,16 ±0,28	1,54 ±0,22	>0,05
	2	3,48 ± 0,52	4,10 ±0,67	>0,05	3,36 ± 0,42	2,89 ± 0,64	>0,05
	Р	>0,05	>0,05		>0,05	>0,05

Примечание. ** - достоверность гендерных различий при р < 0,01, *** - при р < 0,001.

ности НЧ-колебаний. Кроме того, только у них имела место тенденция к возрастанию среднегрупповой величины мощности ОНЧ-колебаний, тогда как в других подгруппах динамика была противоположной. У мальчиков основной группы была наиболее высокой значимость гуморальных факторов и надсегментарного уровня регуляции (доля ОНЧ-колебаний 38,67 ± 1,06 %) - более чем в 1,5 раза больше, чем у сверстников (25,63 ± 1,14 %, р < 0,001). Значимость влияния симпатического отдела ВНС была максимальной у мальчиков контрольной группы (53,9 %). Обращает внимание разнонаправленный характер динамики мощности ВЧ-колебаний: у девочек с тенденцией к снижению; у мальчиков - к увеличению, такого рода изменения были отмечены у девочек 2-х классов. Аналогичным образом изменялась также их относительная мощность.

Заключение. Представленные результаты позволяют судить о гетерохронности развития нейровегетативной регуляции насосной функции сердца детей 7-10 лет, обучающихся в младших классах. В нейровегетативной регуляции инотропной функции выявлены как возрастные и гендерные, так и адаптационные перестройки, связанные с систематическим влиянием повышенного уровня умственных нагрузок на организм детей. Возрастные изменения заключаются в увеличении активности сегментарного уровня регуляции (абсолютной мощности НЧ- и ВЧ-колебаний), повышении симпатикотонических влияний в состоянии покоя;

менее выраженном возрастании активности надсегментарного уровня регуляции инотропной функции (мощность ОНЧ-колебаний) в состоянии покоя и более высоком их уровне у девочек при пробе с умственной нагрузкой, а также повышении в целом роли надсегментарных структур при этой пробе (судили по относительной мощности ОНЧ- и НЧ-колебаний). Установлено повышение парасимпатикотонических влияний на вариабельность УО у девочек в более раннем возрасте (во 2-м классе), чем у мальчиков (в 4-м классе).

Возрастание парасимпатикотонических влияний на инотропную функцию миокарда в ответ на умственную нагрузку, как адаптивный вариант ответной реакции, у мальчиков формируется позднее, чем у девочек. Как дезадаптивный характер изменений нейровегетативной регуляции рассматривается выраженная симпатикотоническая регуляция инотропной функции после умственной нагрузки, что наиболее часто встречалось у мальчиков группы контроля.

Работа выполнена при поддержке Гранта МО РФ №4960.

Список литературы Возрастная динамика спектральных характеристик ударного объема учащихся младших классов

Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем (методические рекомендации): протокол № 4 от 11.04.2000 Комиссии по клинико-диагностическим приборам и аппаратам Комитета по новой медицинской технике МЗ РФ/P.M. Баевский, Г.Г. Иванов, Л.В. Чирейкин и др.//Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение: тез. докл. междунар. симп. -Ижевск: Изд-во Удм. ун-та, 2003. -С. 200-255.
Безруких, М.М. Возрастная динамика и особенности формирования психофизиологической структуры интеллекта у учащихся начальной школы с разной успешностью обучения/М.М. Безруких, Е.С. Логинова//Физиология человека. -2006. -Т. 32, № 1. -С. 15.
Быков, Е.В. Сравнительная оценка функционального состояния кардиореспираторной системы детей с различным уровнем двигательной активности/Е.В. Быков, М.Н. Прокопьева//Материалы VI Российского научного форума «РеаСпоМед». -М., 2006. -С. 23-24.
Данилова, H.H. Изменение вариабельности сердечного ритма при информационной нагрузке/H.H. Данилова, C.B. Астафьев//Журн. высш. нервн. деятельности. -1999. -Т. 49. -Вып. 1. -С. 28.
Дубровинская, Н.В. Психофизиология развития: Психофизиологические основы детской валеологии/Н.В. Дубровинская, Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. -М.: Владос, 2000. -144 с.
Криволапчук, И.А. Психофизиологическая цена напряженной информационной нагрузки у детей и подростков в 5-14 лет/И.А. Криволапчук//Физиология человека. -2008. -Т. 34, № 4. -С. 28-35.
Крынок, О.Н. Срочная адаптация миокарда и автономной нервной регуляции сердечного ритма к работе на компьютере у детей 10-11 лет/О.Н. Крынок//Физиология человека. -2007. -Т. 33, № 5. -С. 74-81.
Сабирьянов, А.Р. Структура медленноволновой вариабельности показателей гемодинамики, как интегральная характеристика активности уровней регуляции системы кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста: автореф. дис.... д-ра мед. наук/А.Р. Сабирьянов. -Курган, 2005. -41 с.

Еще

Статья научная