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
Рубрика: Интегративная физиология
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 | УДК: 616.12+612.6+796.01
Age-related changes of the spectral characteristics of the stroke volume of the lower grades
The paper reflected the age and gender-specific activities of different levels of autonomic regulation of inotropic function in lower grades under the influence of elevated mental stress.
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.
