Возрастные особенности медленноволновой вариабельности ритма сердца и психофизиологических показателей учащихся - участников интеллектуально-игрового всеобуча

Актуальность проблемы. В современном мире все более возрастает значимость интеллектуально-информационной деятельности как основного фактора научно-технического прогресса и важнейшего сектора инновационной экономики. В этой связи интеллектуальному развитию детей и подростков уделяется повышенное внимание. Однако негативное влияние ряда антропогенных и поведенческих факторов снижает уровень здоровья всего населения, в том числе и детей. «Экологический пресс», гипокинезия, рост информационных нагрузок (получивших определение «информационная болезнь») и другие факторы уже привели к значительному ухудшению здоровья детского контингента, уровень которого еще более снижается по мере обучения в школе, особенно в условиях постоянно внедряемых инновационных педагогических технологий [1-13]. В последние годы для 20-50 % учащихся начальных классов характерно наличие школьных трудностей [14-19].

Большинство ученых отмечают, что адаптация учащихся к условиям новой среды требует быстрого развития мозга, особенно его высших отделов - коры больших полушарий. Как показали исследования Института возрастной физиологии РАО, вне зависимости от практикуемых систем обучения большая учебная нагрузка, заложенная в базисном учебном плане, усугубляется дополнительным включением вариативных занятий и становится чрезмерной, следовательно, организм ребенка, обучающегося в школе, подвергается широкому спектру негативных воздействий, снижающих резервы его здоровья [20-23].

В этой связи приобретает особую актуальность выявление ранних неблагоприятных изменений в состоянии здоровья детей, разработка и физиологическое обоснование технологий, которые интегрируют различные методы укрепления здоровья, сочетают в себе высокую эффективность и доступность, учитывают наличие сенситивных и критических периодов развития детей [7-9,24,25].

Цель работы: оценка влияния интеллектуально-информационных нагрузок на психофизиологическое состояние и медленноволновую вариабельность ритма сердца учащихся младших классов -участников интеллектуально-игрового всеобуча.

Организация и методы исследования. В исследовании приняло участие 85 учащихся младшего школьного возраста (2-й и 4-й классы), занимающихся по программе интеллектуально-игрового всеобуча на базе МОУ СОШ № 100 г. Челябинска. Первая группа (основная) - участники всеобуча, 2-я группа - сверстники группы контроля. Обследование проведено после зимних каникул (февраль) в первой половине дня, до начала учебных занятий в секции до нагрузки (проба 1) и после нагрузки (выполнение арифметических действий сложения и вычитания, проба 2).

Проведен спектральный анализ показателей частоты сердечных сокращений (ЧСС). В каждом положении регистрировались за 500 ударов сердца (ЭКГ), автоматически регистрировались абсолютные значения параметров и их вариабельность по методу быстрого преобразования Фурье. Вариабельность (флюктуации) рассматривалась как мера вегетативной (автономной) регуляции кровообращения. Мощность спектральной плотности (общая мощность спектра - ОМС, м/с2/Гц, общая вариабельность) анализировалась как функция частоты, показателем вариабельности служит среднеквадратическое отклонение значений показателей.

Анализ колебательной активности показателей гемодинамики проведен в четырех диапазонах спектра: 1) ультранизкочастотный диапазон (УНЧ) - до 0,025 Гц (отражает активность метаболической регуляции); 2) очень низкочастотный диапазон

(ОНЧ) - 0,025-0,075 Гц, отражает активность высших центров вегетативной регуляции; 3) низкочастотный диапазон (НЧ) (0,075—0,15 Гц) - отражает активность симпатического отдела ВНС; 4) высокочастотный диапазон (ВЧ) - 0,15-0,5 Гц - влияние парасимпатического отдела ВНС. При расчете величин мощности использовалась фильтрация спектра 60 %. Это осуществлено для того, чтобы выявить и проанализировать только пиковую активность в спектрах [26].

Исследования психофизиологических показателей проведены с помощью аппаратно-программного комплекса «НС-ПсихоТест» фирмы «Нейрософт» г. Иваново (тесты «Оценка внимания» и «Помехоустойчивость»).

Результаты исследования медленноволновой вариабельности ритма сердца учащихся вторых классов представлены в табл. 1.

доля ОНЧ-колебаний (31,20 % против 27,15 %) выше, чем в контрольной, а ВЧ-колебаний ниже (22,85 % против 27,35 %), в остальных диапазонах (НЧ и УНЧ) различий не зафиксировано. Можно полагать, что повышение доли очень низкочастотных колебаний, отражающих влияние надсегментарного уровня регуляции, свидетельствует о вовлечении структур ЦНС для лучшей адаптации к умственным нагрузкам.

Влияние умственной нагрузки привело к повышению ЧСС в обеих группах и сопровождалось тенденцией к повышению ОМС. При этом в 1-й группе мощность колебаний во всех диапазонах спектра была выше, чем во 2-й. В то же время динамика относительной мощности спектра была различна. Если в 1-й группе происходило повышение доли НЧ-колебаний до 41,10 %, что отражает активность симпатического отдела ВНС в ответ на

Таблица 1

Данные показателей общей мощности спектра ритма сердца и ее распределение по диапазонам у 2-классников (М ± т)

Показатель	1-я группа (п = 21)	2-я группа (п = 23)	р
1-я проба
ЧСС, уд./мин	91,85 ± 2,86	88,10 ±2,80	> 0,05
ОМС, усл. ед.	55,29 ±5,31	40,03 ±4,64	<0,05
УНЧ, усл. ед.	6,28 ± 0,52	4,62 ± 0,49	<0,05
ОНЧ, усл. ед.	16,88 ± 1,75	11,02 ± 1,76	<0,01
НЧ, усл. ед.	18,88 ±2,03	14,43 ± 1,60	>0,05
ВЧ, усл. ед.	13,26 ±1,50	9,97 ± 1,07	>0,05
. 2-я проба
ЧСС, уд./мин	99,85 ±2,11	95,15 ±2,68	>0,05
ОМС, усл. ед.	62,05 ± 6,69	42,55 ± 5,49	<0,05
УНЧ, усл. ед.	5,03 ± 0,51	2,44 ± 0,37	<0,01
ОНЧ, усл. ед.	14,67 ± 1,58	10,75 ± 1,24	<0,05
НЧ, усл. ед.	25,34 ± 2,37	19,16 ±1,91	<0,05
ВЧ, усл. ед.	17,01 ± 2,24	10,20 ± 1,32	<0,05

Величина ЧСС соответствовала в обеих группах возрастной норме при отсутствии межгрупповых различий. Однако были установлены различия общей мощности спектра (ОМС): в основной группе ее величина была достоверно больше, чем в контрольной, что характеризует менее выраженное напряжение адаптации к школьным нагрузкам. Помимо этого, у лиц этой группы выше показатели мощности спектра практически во всех диапазонах, достоверно значимо в ультранизкочастотном и очень низкочастотном диапазонах (р < 0,05-0,01). Активность сегментарного уровня регуляции (НЧ-и ВЧ-колебания) также выше в среднем на 20 %, но не достигает степени достоверных различий.

Интерес представляет анализ относительной мощности колебаний в различных диапазонах спектра ритма сердца (PC). В основной группе нагрузку при симвантном росте доли ВЧ-колебаний и снижении значимости надсегментарного уровня регуляции (доля ОНЧ-колебаний снизилась до 24,55 %), то во 2-й группе повышение тонуса симпатического отдела (доля НЧ-колебаний возросла до 40,10 %) происходило при увеличении доли ОНЧ-колебаний и снижении относительной мощности ВЧ-колебаний. Указанные особенности динамики спектральных характеристик, на наш взгляд, отражают более адаптивный ответ учащихся 1-й группы на предъявленную нагрузку; во 2-й группе перераспределение ОМС в пользу ОНЧ-колебаний и «ригидность» медленноволновой вариабельности ритма сердца свидетельствуют о напряжении регуляторных механизмов. Также во 2-й группе при проведении пробы с умственной нагрузкой более высок индекс вагосимпатического

Быков Е.В., Рязанцев А.В., Мекешкин Е.А., Казакова О.А.

взаимодействия (НЧ/ВЧ) - 1,73 ± 0,12 против 1,59 ± ± 0,10 в 1-й группе, а также индекс централизации (3,04 ± 0,14 против 2,53 ± 0,09).

Показатели ЧСС 4-классников не имели достоверных межгрупповых различий (табл. 2).      .

Исходная величина ОМС была незначительно выше во 2-й группе, но после пробы она сущест-

Возрастные особенности медленноволновой вариабельности ритма сердца...

стрее нажать на кнопку на зрительно-моторном анализаторе; число сигналов для детей составляет 30, продолжительность варьирует (от 0,5 до 2,5 с). У 2-классников 1-й группы среднее значение времени реакции на световой сигнал составило 336,35 ± ± 13,18, с у 4-классников - 296,50 ± 6,88 с; во 2-й группе у 2-классников - 328,89 ± 5,18 с, у 4-

Таблица2

Данные показателей общей мощности спектра ритма сердца и ее распределение по диапазонам у 4-классников (М ± т)

Показатель 1-я группа (п = 21) 2-я группа (п = 23) Р 1-я проба ЧСС, уд./мин 83,00 ±3,21 85,67 ± 3,42 >0,05 ОМС, усл. ед. 46,52 ± 5,84 55,43 ± 6,79 >0,05 УНЧ, усл. ед. 3,22 ± 0,43 8,18 ± 1,07 <0,001 ОНЧ, усл. ед. 9,48 ± 1,11 18,90 ±2,04 <0,001 НЧ, усл. ед. 15,89 ± 1,75 11,81 ± 1,46 >0,05 ВЧ, усл. ед. 17,93 ± 1,96 16,53 ± 2,03 >0,05 2-я проба ЧСС, уд./мин 93,81 ± 3,10 96,83 ± 4,22 >0,05 ОМС, усл. ед. 89,59 ± 10,44 57,20 ±5,47 < 0,001 УНЧ, усл. ед. 7,57 ± 0,91 5,11 ±0,94 >0,05 ОНЧ, усл. ед. 21,04 ± 2,22 14,42 ± 2,29 <0,05 НЧ, усл. ед. 33,48 ± 4,05 25,68 ±3,17 >0,05 ВЧ, усл. ед. 27,50 + 3,53 11,99 ± 1,50 < 0,001 венно повысилась у учащихся, занимающихся по программе интеллектуально-игрового всеобуча. В процентном отношении у них произошло повышение доли НЧ-колебаний с 37,75 до 39,60 % при снижении доли высокочастотных флюктуаций, но на фоне возрастания мощности колебаний в этом диапазоне спектра. У детей контрольной группы умственная нагрузка привела к двукратному увеличению доли НЧ-колебаний при существенном снижении как относительной, так и абсолютной мощности ВЧ-колебаний. Доля ОНЧ-колебаний составляла в группах 24-26 % (изменялась незначительно). Следовательно, реакция 4-классников на умственную нагрузку более адекватна, менее выражены различия между группами сравнения. Вероятно, отсутствие существенных различий реакции на пробу умственной нагрузки 4-классников 1-й группы по сравнению с группой контроля объясняется тем, что они занимаются по программе всеобуча полгода.

В то же время изучение результатов тестов «Оценка внимания» и «Помехоустойчивость» позволило выявить совершенствование свойств внимания и помехоустойчивости - способности сопротивляться воздействию фоновых помех при восприятии какого-либо объекта. Тест «Оценка внимания» предназначен для диагностики концентрации и устойчивости внимания - испытуемый должен в ответ на световой сигнал как можно бы- классников - 302,00 ± 6,75 с. Функциональный уровень системы: 1-я группа 3,28 ± 0,35 усл. ед. (2-й класс) и 3,64 ± 0,35 (4-й класс); во 2-й группе несколько ниже - соответственно 2,86 ± 0,43 и 2,93 ± ±0,58. Отдельного внимания заслуживает оценка устойчивости системы: она возрастала в 1-й группе с 0,78 до 1,10 усл. ед., во 2-й существенно не изменилась (с 0,75 до 0,78).

Фоновые результаты исследования позволяют сформировать базу данных психофизиологических характеристик учащихся, дать в последующем оценку онтогенетических изменений, влияния различного уровня интеллектуально-информационных нагрузок на организм детей и подростков.