Возрастные аспекты риска развития патологии нервной системы у учащихся гимназии

Штина Ирина Евгеньевна – кандидат медицинских наук, заведующий лабораторией комплексных проблем здоровья детей с клинической группой медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения (e-mail: ; тел.: 8 (342) 237-27-92; ORCID: .

Эйсфельд Дарья Александровна – кандидат биологических наук, заместитель директора по общим вопросам (e-mail: ; тел.: 8 (342) 236-77-06; ORCID: .

Проведенные исследования показывают, что на здоровье современных школьников, в том числе развитие нервно-психических нарушений, существенное негативное влияние оказывают такие факторы образовательной среды, как увеличение и интенсификация учебной нагрузки, гигиенически неоптимальный режим обучения, нерациональное применение информационных ресурсов, расширение спектра дополнительного образования, низкая двигательная активность и т.п. [10–14]. Согласно данным ряда авторов [15–17], информатизация учебного процесса, особенно у младших школьников, приводит к снижению умственной работоспособности, способствует выраженному утомлению, повышает уровень тревожности, замедляет интеллектуальное развитие.

Школьный возраст характеризуется напряженностью процессов роста и развития ребенка, особенно адаптационно-приспособительных систем организма, ведущая роль среди которых принадлежит центральной нервной системе [14, 17–21]. По данным психофизиологических исследований для детей школьного возраста характерна пластичность протекания нервных процессов, что проявляется особенностями сенсомоторного реагирования на психоэмоциональные нагрузки [21–24]. Известно, что в 7–10 лет происходит интенсивное развитие мозговых эффекторных механизмов высокоспециализированных движений, произвольного управления информационными процессами [23, 25–26]. С началом полового созревания совершенствуется интеграция афферентных и эфферентных сигналов в центральных структурах мозга, возрастает познавательная активность, формируется абстрактное мышление [27–29]. Современная организация учебного процесса, не соответствующая психофизиологическим возможностям организма ребенка, способствует развитию нарушений нервной регуляции, когнитивных функций, напряжению адаптационных механизмов, что приводит к повышенной тревожности и утомляемости, снижению работоспособности, падению успеваемости и формированию психосоматической патологии [21, 22, 30–32].

Таким образом, изучение развития нарушений со стороны нервной системы в период школьного обучения является актуальным, особенно в общеобразовательных учреждениях со специализированными учебными программами.

Цель исследования – изучить возрастные особенности развития патологии нервной системы у учащихся гимназии.

Материалы и методы. Для изучения особенностей формирования патологии нервной системы школьников проведено клиническое обследование

150 детей (43,4 % мальчиков и 56,6 % девочек), обучающихся в МАОУ «Гимназия № 6» г. Перми, из них в группу А вошли 94 ученика начальной школы (средний возраст 8,85 ± 0,34 г.), группа Б включала 56 учащихся средних классов (средний возраст 12,82 ± 0,26 г.). Группы исследования формировались методом случайной выборки и были сопоставимы по социальным показателям и половому составу ( р = 0,17–0,89). Критерием исключения из исследования было наличие на момент осмотра у ребенка острого респираторного заболевания, обострения хронической соматической патологии или органической патологии нервной системы.

Проведенное клиническое обследование соответствовало этическим принципам Хельсинкской декларации (с изменениями и дополнениями 2008 г.) и Национальному стандарту РФ ГОСТ-Р 52379-2005 «Надлежащая клиническая практика» (ICH E6 GCP) и было одобрено этическим комитетом ФБУН «ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения» (протокол № 3, 2020 г.). Добровольное информированное согласие законных представителей детей было получено перед началом исследования.

Для изучения образовательной деятельности гимназии выполнена гигиеническая оценка режима учебного процесса на соответствие требованиям1 (учебные программы, расписание уроков одной типовой рабочей недели и перемен, используемые при обучении детей).

Всем детям проведено медико-социальное анкетирование, клиническое обследование врачами-специалистами (педиатр, невролог) с анализом медицинской карты ребенка для образовательных учреждений (форма № 026/у-2000), лабораторная диагностика (общеклинический и биохимический анализы крови, исследование содержания в крови нейромедиаторов – адреналина, норадреналина, дофамина, серотонина, ацетилхолина; гормона стресса – кортизола; нейротропных факторов – цилиарного нейротрофического фактора, нейрегулина-1β, фактора некроза опухоли, трансмембранного рецепторного белка человека). Исследования выполнены по стандартным методикам, изменения полученных лабораторных показателей оценивались по возрастным физиологическим нормам.

Для изучения особенностей рефлекторной реакции у детей использован реакционный тест (RT) с оценкой времени реакции и времени моторной реакции, выполненный на компьютерной системе Vienna Test System. При проведении теста ребенку предъявляли световые и / или звуковые раздражите- ли. При представлении конкретного раздражителя респондент должен был нажимать клавишу и возвращать палец на клавишу покоя. Интерпретация данных проводилась по среднему времени реакции (время с момента представления раздражителя до начала ответного механического движения, мс), показателю дисперсии времени реакции (стандартное отклонение времени реакции, мс), среднему времени моторной реакции (время с момента начала ответного механического движения до нажатия на клавишу реакции, мс), показателю дисперсии времени моторной реакции (стандартное отклонение времени моторной реакции, мс).

Для исследования исполнительных психических функций проведен STROOP-тест на компьютерной системе Vienna Test System. Вначале оценивались базовые линии чтения и наименования путем нажатия соответствующей цветной клавиши. Затем выполнялись задания «условие интерференции чтения» (нажатие на клавишу цвета, которое обозначает слово) и «условие интерференции наименования» (нажатие на клавишу цвета, которым написано слово). Интерпретация результатов теста проводилась по следующим переменным: склонность к интерференции при чтении и при наименовании (разность времени реакции базовой линии и времени реакции в условиях интерференции, с), а также медианам времени реакций (с) и количеству неверных реакций.

Статистический анализ результатов исследования осуществлялся стандартными методами описательной статистики. Проведен расчет относительного риска ( RR ) формирования патологии нервной системы, отношения шансов ( OR ) и их 95%-ных доверительных интервалов ( CI ), достоверность нижней границы которых превышала 1,0. Установление причинно-следственных связей выполнено путем математического моделирования методом однофакторного дисперсионного анализа с оценкой критерия Фишера ( F ), коэффициента детерминации ( R² ) и t -критерия Стьюдента при уровне статистической значимости р ≤ 0,05 [30].

Результаты и их обсуждение. Гигиеническая оценка режима образовательной деятельности показала, что обучение детей в гимназии осуществлялось в первую смену, при этом академический час составлял 45 мин, в том числе в первых классах (требование – не более 40 мин). Длительность малых перемен соответствовала гигиеническим нормативам (10–15 мин), кроме последней перемены между седьмым и восьмым уроками, которая была сокращена до 5 мин. Продолжительность больших перемен составила 20 мин в соответствии с гигиеническими нормативами (п. 3.4.16 СП 2.4.3648-20²).

Анализ учебного расписания гимназии показал, что недельная аудиторная нагрузка в начальных классах включала 22–26 академических часов. При этом в первых классах при пятидневной учебной неделе она превышала на один час максимальную допустимую нагрузку согласно санитарным требованиям (п. 3.4.16 СП 2.4.3648-201). В основной школе недельная аудиторная нагрузка достигала максимальной допустимой при шестидневной учебной неделе в 7-х классах (35 академических часов), в 8-х классах была выше регламентированных 37 академических часов. В то же время количество изучаемых предметов в течение дня в средних классах соответствовало гигиеническим требованиям и не превышало семь уроков (п. 3.4.16 СП 2.4.3648-203).

Следует отметить, что в гимназии не всегда соблюдалось чередование и время проведения различных по сложности предметов в течение учебного дня, а также в течение недели. В средней школе допускалось проведение сдвоенных уроков по изучению одного предмета, что способствовало быстрому утомлению школьников. Оценка шкалы трудности школьных предметов показала, что наибольший объем учебной нагрузки в начальных классах приходился на среду (29–31 баллов), а облегченными днями являлись либо понедельник (19 баллов), либо вторник (21 балл) вместо четверга или пятницы, когда происходит снижение работоспособности учащихся. В 6–7-х классах недельная учебная нагрузка также не соответствовала оптимальному уровню умственной работоспособности: максимальный объем нагрузки приходился на четверг–пятницу (в 8-х классах – 51–56 баллов), а облегченным днем была суббота (18–20 баллов). Уроки физической культуры в гимназии проводились в объеме максимальной допустимой недельной нагрузки, однако допускалось наличие занятия в начале учебного дня, после которого следовали уроки с письменными заданиями (п. 3.4.16 СП 2.4.3648-204).

Изучение времени использования технических средств обучения в гимназии показало, что интерактивная доска (SMART Board SBD600 series) применялась на всех предметах, кроме физической культуры. Продолжительность обучения с использованием SMART Board SBD600 series соответствовала гигиеническим нормативам и составляла в начальной школе от 3 до 20 мин (медианное время – 11,75 мин), в основной школе от 5 до 20 мин (медианное значение – 12,5 мин). Однако на уроке изобразительного искусства интерактивная доска была задействована на протяжении всего занятия, превышая норматив- ную продолжительность использования в 1,5–1,8 раза в разных классах (СанПиН 1.2.3685-215).

При проведении анкетирования выявлено, что учреждения дополнительного образования посещали практически все младшие школьники (95,9 %), в отличие от гимназистов средних классов (60,7 %, р = 0,0001), при этом каждый второй гимназист в исследуемых группах ходил в спортивную секцию (54 % в группе А и 50 % в группе Б, р = 0,72). В художественной школе занимались 19,2 % детей начальной школы (против 3,6 % в группе Б, р = 0,046), а секцию шахмат посещали только дети 1–4-х классов (16,4 %). Следует отметить, что дополнительные домашние задания выполняли в 1,3 раза чаще учащиеся начальных классов (41,1 против 32,1 % в группах А и Б соответственно, р = 0,41).

Сравнительный анализ частоты встречаемости жалоб показал, что у гимназистов 1–4-х классов достоверно чаще отмечались повышенная утомляемость, слабость (24,7 против 7,1 % в группах А и Б, р = 0,046), плаксивость, перепады настроения (47,9 и 25 % соответственно, р = 0,037). Школьники средних классов жаловались на нарушение сна (39,3 против 19,2 % в группе А, р = 0,034), головные боли (39,3 и 13,7 % соответственно, р = 0,004), учащенное сердцебиение (32,1 и 9,6 % соответственно, р = 0,005).

Клиническое обследование гимназистов показало, что патология нервной системы встречалась в 1,5 раза чаще у младших школьников (62,8 против 42,9 % в средних классах, р = 0,018). В структуре этого класса болезней у гимназистов 1–4-х классов в 55,4 % случаев диагностировался астеноневроти-ческий, неврозоподобный синдром (против 25 % в средней школе, р = 0,012), в средней школе в 1,6 раза чаще регистрировалось расстройство вегетативной нервной системы (66,7 и 42,9 % – в начальной школе, р = 0,03). Установлено, что вероятность возникновения астеноневротического и неврозоподобного синдрома в 2,2 раза выше у младших школьников гимназии (RR = 2,21; CI: 1,06–4,60), а вегетативной дисфункции – в 1,6 раза у детей средних классов (RR = 1,56; CI: 1,03–2,35).

Исследование уровня кортизола в крови, являющегося гормоном стресса, не выявило значимых различий между показателями сравниваемых групп (табл. 1).

Среднее содержание нейромедиаторов в крови обследованных детей находилось в физиологических пределах, за исключением уровня ацетилхолина, и не имело различий между сравниваемыми группами ( р = 0,06–0,97). Средние показатели ацетилхолина в группах были в 1,4 раза достоверно ниже физиологического норматива ( р ˂ 0,05). Сниженные значения ацетилхолина регистрировались в 1,4 раза значимо чаще у школьников группы Б (92 против 66,7 % в группе А, р = 0,05). Следует отметить, что повышенное содержание в крови серотонина, являющегося тормозным нейромедиатором, отмечалось у 29,2 % младших школьников, что было в 1,6 раза чаще, чем в группе Б (18,5 %, р = 0,31). Получена достоверная причинно-следственная связь развития астеноневротического синдрома при повышении содержания серотонина в крови ( b 0 = –2,47; b 1 = 0,009; R ² = 0,51; F = 62,37; р = 0,0001).

Оценка нейротропных факторов (см. табл. 1) показала, что уровень цилиарного нейротрофического фактора (CNTF), способствующего дифференцировке развивающихся нейронов и глиальных клеток, находился в пределах нормативных значений и был в 1,2 раза выше у детей группы А ( р = 0,046). Среднее значение нейрегулина-1β (NRG-1β), белка, участвующего в процессах нейронального развития и создании нервно-мышечных синапсов, у школьников средних классов было в 1,2 раза ниже физиологического норматива ( р = 0,31) и в 1,8 раза – показателя детей группы А ( р = 0,017). При этом низкие значения NRG-1β регистрировались у 58,3 % школьников группы Б, что в 1,9 раза чаще, чем в группе А (31,2 %, р = 0,02). Установлено, что шансы снижения уровня нейрегулина-1β были в 3,1 раза выше у детей средних классов ( OR = 3,08; CI : 1,17–8,11).

Таблица 1

Лабораторные показатели у обследованных детей, M ± m

Показатель	Нормативные значения	Группа А	Группа Б	Достоверность различий между группами
Кортизол, нмоль/см3	140–600	207,41 ± 15,75	199,09 ± 21,86	0,59
Серотонин, нг/мл	70–270	222,83 ± 31,02	179,96 ± 34,39	0,06
Дофамин, пг/см3	10–100	53,93 ± 5,49	50,30 ± 6,91	0,32
Норадреналин, пг/см3	70–600	298,08 ± 45,65	334,41 ± 42,12	0,25
Адреналин, пг/см3	10–100	54,43 ± 4,37	54,31 ± 5,92	0,97
Ацетилхолин, пг/мл	28,43–57,49	19,67 ± 5,93*	20,00 ± 8,84*	0,94
CNTF, пг/мл	0–27	0,26 ± 0,04	0,21 ± 0,02	0,046
NRG-1β, пг/мл	32–432	49,94 ± 10,84	27,43 ± 8,24	0,017
TWEAK, пг/мл	425–925	564,64 ± 35,79	431,19 ± 54,77	0,0001
NOTCH-1, пг/мл	50–130	69,92 ± 19,55	72,22 ± 18,44	0,68

П р и м е ч а н и е : * – достоверность различий с нормативными значениями ( p < 0,05).

Таблица 2

Показатели RT-теста у обследованных детей, M ± m

Показатель	Группа А	Группа Б	Достоверность различий между группами
Среднее время реакции, мс	581,42 ± 38,97	473,4 ± 56,31	0,0017
Степень рассеивания времени реакции, мс	106,79 ± 19,42	71,1 ± 11,97	0,0023
Среднее моторное время, мс	251,87 ± 25,27	217,4 ± 60,11	0,25
Степень рассеивания моторного времени, мс	42,33 ± 8,18	35,3 ± 11,71	0,29

Таблица 3

Показатели STROOP-теста у обследованных детей, M ± m

Показатель	Группа А	Группа Б	Достоверность различий между группами
Время обработки всех частей текста, с	10,29 ± 0,99	7,59 ± 0,39	0,0007
Интерференционная склонность при назывании, с	0,23 ± 0,08	0,09 ± 0,06	0,022
Интерференционная склонность при чтении, с	0,34 ± 0,09	0,19 ± 0,13	0,06
Медиана времен реакции при назывании 1, с	0,88 ± 0,06	0,70 ± 0,06	0,0004
Медиана времен реакции при назывании 2, с	1,11 ± 0,13	0,79 ± 0,07	0,0017
Медиана времен реакции при чтении 1, с	0,94 ± 0,07	0,79 ± 0,08	0,014
Медиана времен реакции при чтении 2, с	1,29 ± 0,13	0,98 ± 0,08	0,0048

Несмотря на то что среднее содержание TWEAK, активирующего рост клеток и ангиогенез, в обследованных группах находилось в пределах физиологических нормативов, у 45,8 % детей группы Б выявлены сниженные значения показателя, что в 3,7 раза чаще соответствующих данных детей начальных классов (12,5 %, р = 0,001). При этом отношение шансов низких уровней TWEAK у учеников средней школы было в 6,4 раза выше ( OR = 6,42; CI : 2,13–19,35). Получена достоверная причинноследственная связь развития заболеваний нервной системы с повышением содержания TWEAK в сыворотке крови ( b 0 = –1,41; b 1 = 0,0026; R ² = 0,13; F = 8,60; р = 0,005). Показатель трансмембранного рецепторного белка NOTCH-1, регулирующий пролиферацию и дифференцировку клеток нейроглии и арборизацию нейронов, не имел значимых различий между сравниваемыми группами. Однако частота регистрации низкого содержания NOTCH-1 в крови у детей группы А (41,9 %) была в 1,7 раза выше, чем в группе Б (25 %, р = 0,07). Выявлена достоверная причинно-следственная связь развития патологии нервной системы, астеноневротического синдрома со снижением уровня NOTCH-1 в сыворотке крови ( b 0 = –0,56–0,43; b 1 = –0,0061– –0,0078; R ² = 0,40–0,48; F = 52,54–68,68; р = 0,0001). В целом полученные данные отражают неравномерность развития структурно-функциональной организации мозга, являющейся нейрофизиологической основой когнитивной деятельности в различные возрастные периоды.

Оценка сенсомоторной деятельности показала, что среднее время реакции и показатель его дисперсии были достоверно в 1,2–1,5 раза выше у гимназистов начальной школы ( р = 0,0017–0,0023), что свидетельствует о замедленной скорости восприятия визуально-звукового раздражителя и утомляемости афферентной реакции (табл. 2).

По времени и утомляемости ответной моторной реакции на раздражитель не выявлено значимых различий между сравниваемыми группами ( р = 0,25–0,29).

Анализ результатов исследования исполнительных когнитивных функций показал, что скорость чтения и распознавания цвета в целом была в 1,4 раза выше у гимназистов средних классов ( р = 0,0007).

При сравнении значений базовых линий при назывании и чтении выявлено снижение в 1,2 раза показателей у обучающихся в средних классах ( р = 0,0004–0,014), что может быть связано у них с быстротой и автоматизацией процесса обработки соответствующей информации.

Установлено, что интерференционная склонность при чтении была в 1,8 раза выше у детей начальной школы ( р = 0,06), что обусловлено снижением скорости переработки информации в ситуации когнитивного конфликта. Высокая склонность к интерференции при назывании у гимназистов группы А, в отличие от учеников группы Б (0,23 ± 0,08 и 0,09 ± 0,06 с соответственно, р = 0,022), свидетельствовала о трудностях в переходе от вербальных функций к сенсорно-перцептивным в силу низкой степени их автоматизации. Полученные данные характеризуют ригидность когнитивного контроля и слабую автоматизацию познавательных функций у младших школьников, что может быть связано с физиологическими особенностями протекания нервных процессов в этом возрасте.

Выводы:

• 1.    Неблагоприятными факторами, способствующими формированию патологии нервной системы у гимназистов, являются увеличение недельной учебной нагрузки, нерациональное распределение предметов при недельной и дневной аудиторной нагрузке в расписании уроков, продолжительное время использования интерактивной доски на занятии.

• 2.    Патология нервной системы встречается у большинства детей начальной школы и у 42,9 % гимназистов средних классов, при этом риск развития астеноневротического и неврозоподобного синдрома выше в 2,2 раза у младших школьников,

• 3.    У каждого второго ученика начальной школы формируется астеноневротический синдром, проявляющийся повышенной утомляемостью, слабостью, плаксивостью, перепадами настроения и обусловленный снижением уровня трансмембранного рецепторного белка NOTCH-1, ацетилхолина и повышением содержания серотонина в крови.

• 4.    Расстройства вегетативной регуляции у гимназистов средних классов характеризуются нарушением сна, головной болью, учащенным сердцебиением и сопровождаются снижением нейрегулина-1β, фактора некроза опухоли в крови.

• 5.    По результатам нейропсихологического тестирования установлено, что для младших школьников характерно снижение скорости восприятия ви-

• зуально-звукового раздражителя, развитие утомляемости афферентной реакции, а также ригидность когнитивного контроля и слабая автоматизация познавательных функций.

• 6.    К возрастным особенностям риска развития патологии нервной системы у младших школьников следует отнести пластичность нервных процессов в виде замедленного развития нервных клеток и увеличения тормозных механизмов в мозге, у детей средних классов – несовершенство синаптической передачи в нейронах мозга.

а вегетативной дисфункции – в 1,6 раза у обучающихся в средней школе.

Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.