Взаимосвязь показателей вариабельности сердечного ритма с психофизиологическими характеристиками подростков

Общеизвестно, что формирование психофизиологических характеристик индивидуума, проявляющихся в силе, скорости и устойчивости реакций, в темпе и ритме психических процессов, в значительной мере определяется генотипически, взаимодействием с окружающей средой, влияние которой может оказывать корректирующий эффект [1, 2].

В этой связи подростковый возраст представляет особый интерес, так как развивающийся организм отличается от взрослого целым рядом функциональных и адаптационных возможностей, которые могут быть связаны с различными гормональными перестройками, возникающими с наступлением подросткового периода, и с незрелостью нейрогумораль-ной регуляции процессов адаптации [3, 4]. Несмотря на то, что по данному вопросу было проведено множество исследований, до сих пор причины и механизмы, определяющие специфику физиологических и психологических перестроек данного этапа взросления, недостаточно определены.

Обзор литературы

Адаптация к любому процессу, в том числе к обучению, сопровождается изменениями в функционировании организма. Процессы адаптации определяются индивидуальными особенностями организма, к числу которых относятся свойства нервной системы и активность регуляторных механизмов вегетативных функций.

Основными свойствами нервной системы принято считать силу, стабильность и подвижность-инертность нервных процессов [7]. Силой нервных процессов называют работоспособность нервных клеток или способность выдерживать длительное напряжение, не переходя в состояние охранительного торможения. Уравновешенность нервных процессов – это соотношение между силой процессов возбуждения и торможения, их сбалансированность или преобладание одного процесса над другим. Подвижностью нервных процессов является скорость смены процессов возбуждения торможением и наоборот [8, 9].

Регуляция работы внутренних органов и систем органов происходит с помощью вегетативной нервной системы. По современным представлениям вегетативная нервная система – это комплекс центральных и периферических клеточных структур, регулирующих необходимый для адекватной реакции всех систем функциональный уровень организма [10, 11]. Высший уровень вегетативной нервной системы представлен гипоталамусом, в котором находятся ядра как симпатического, так и парасимпатического отделов. Гипоталамус является интегративным центром регуляции функционирования организма, реагирующим на изменения условий необходимыми изменениями параметров жизнедеятельности [12, 13].

Сердце обладает автономной внутрисердечной нервной регуляцией, которая обеспечивает его автоматизм. Эта собственная система регуляции представлена метасимпатиче- ской нервной системой, расположенной в интрамуральных ганглиях сердца. Однако, несмотря на имеющийся автоматизм, работа сердца регулируется также центральной нервной системой, а волокна собственных мета-симпатических нейронов непосредственно связаны с нейронами симпатической и парасимпатической нервной системы [14, 15]. Сердечный ритм отражает соотношение тонуса парасимпатической и симпатической вегетативной нервной системы, способен изменяться под воздействием среды [16].

По преобладающему типу вегетативных регуляций общепринято деление на: эйтони-ческий, симпатотонический и ваготонический типы. Для эйтонического типа характерно состояние равновесия симпатической и парасимпатической частей вегетативной нервной системы [17]. Симпатотонический тип отличается преобладанием симпатической вегетативной нервной системы. Ваготоническому типу присуще выраженное вагусное влияние на сердечный ритм [18, 19].

Н.И. Шлык и другими авторами показано, что преобладание определенного типа регуляции может изменяться в зависимости от возраста, пола, физической активности, объема стресса. Изменение типа вегетативной регуляции с возрастом основано на процессах саморегуляции и самосохранения [18, 20].

Такая сложная система регуляции сердечной деятельности обеспечивает ее надежность и функциональное совершенство, способность адаптироваться под условия окружающей среды без срывов физиологических механизмов. В результате нарушения сердечного ритма могут свидетельствовать об изменениях, произошедших в каком-либо звене регуляторной системы [18, 21].

Подростковый возраст, в этой связи, являясь одним из самых сложных периодов онтогенеза, представляет особый интерес, так как именно в этом возрастном промежутке происходит ряд существенных физиологических и анатомических преобразований организма. Подростки претерпевают многочисленные изменения в себе и своей социальной среде на фоне биологического созревания, когнитивного развития, развития сексуальности и изменений в социальных отношениях [2, 22].

Цель настоящего исследования заключалась в изучении взаимосвязи показателей вариабельности сердечного ритма с нейродина-мическими и когнитивными характеристика- ми подростков, обучающихся в лицей-интернате.

Материалы и методы

В исследовании участвовали 256 подростков в возрасте 14–16 лет, обучающиеся в ГБНОУ «Губернаторский многопрофильный лицей-интернат» г. Кемерово.

Согласно методике, разработанной Р.А. Галеевым, лежащей в основе автоматизированной кардиоритмологической программы ORTO-Expert, проводилась «оценка показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) в покое: частота пульса (ЧСС, уд./мин); мода (Мо, с) – наиболее часто встречающиеся значения кардиоинтервалов R-R; амплитуда моды (АМо, %) – выраженное в процентах число значений интервалов, соответствующих моде; вариационный размах (ΔХ, с) – разность между величиной наибольшего и наименьшего кардиоинтервалов; среднее квадратическое отклонение (SDNN, мс) – характеризует вагусную регуляцию; среднеквадратичное различие между длительностью соседних R-R интервалов (RMSSD, мс) – мера ВСР с малой продолжительностью циклов; индекс напряжения регуляторных систем (ИН, усл. ед.)» [18, 23].

Для исследования нейродинамических показателей подростков были использованы методики, которые легли в основу создания В.И. Ивановым автоматизированного психофизиологического комплекса PFK, позволяющие оценить скорость простой зрительномоторной реакции (ПЗМР, мс), функциональную подвижность нервных процессов (УФП НП, с), работоспособность головного мозга (РГМ, кол-во сигналов), уравновешенность нервных процессов по реакции на движущийся объект (РДО). Проводилось изучение объема внимания и кратковременной памяти на числа и слова [5].

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета прикладных программ Statistica. Вычислялись коэффициенты корреляции [24].

Результаты и обсуждение

Для выявления особенностей психофизиологического статуса подростков, обучающихся в лицей-интернате, был проведен корреляционный анализ между показателями вариабельности сердечного ритма, нейродина-мическими и когнитивными характеристика- ми, который показал, что у мальчиков-подростков в 14 лет наблюдаются прямые зависимости между показателями Mo, ΔХ и РГМ и показателями ИН, ЧСС и УФП НП (см. таблицу), свидетельствующие о том, что подростки мужского пола с преобладанием парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции сердечного ритма характеризуются высокими показателями силы и функциональной подвижности нервных процессов. Это соотносится со средними значениями данных показателей. Так, например, показатель работоспособности головного мозга у мальчиков-«ваготоников» выше (587,5 ± 15,7 сигнала), чем у «симпато-тоников» (502,2 ± 20,7 сигнала).

Положительная зависимость у девочек-подростков в 14 лет наблюдается между показателями АMo, ИН и кратковременной зрительной памятью на слова (см. таблицу). Индекс напряжения характеризует степень централизации управления ритмом сердца и увеличивается с усилением тонуса симпатической нервной системы. Данный результат свидетельствует об улучшении зрительной памяти при усилении симпатической активности в регуляции сердечного ритма. При рассмотрении средних значений показателей словесной памяти видно, что у девочек-«симпатотоников» память на слова лучше (7,5 ± 0,3 балла), чем у «ваготоников» (6,8 ± 0,37 балла) и «эйтоников» (7,06 ± 0,37 балла).

В 15 лет у подростков мужского пола наблюдаются отрицательные зависимости меж- ду показателями SDNN, VLF и РГМ, показателями АMo и УФП НП, показателями АMo, ИН, ЧСС и СЗМР, показателями ∆Х, LF и ПЗМР (см. таблицу). Исходя из этого, можно сказать, что у мальчиков под влиянием симпатического отдела ВНС улучшаются такие показатели, как работоспособность головного мозга, скорость реагирования нервной системы на раздражители и функциональная подвижность нервных процессов. Как известно, мальчики менее устойчивы к стрессу, под которым можно рассматривать учебные нагрузки в период подготовки к сдаче основного государственного экзамена, поэтому в предэкзаменационный период у них наблюдается подавление парасимпатических влияний на деятельность сердечно-сосудистой системы и смещение вегетативного баланса в сторону преобладания симпатической активности [20, 25].

У девочек-подростков в 15 лет отмечаются отрицательные зависимости между показателями ∆Х, Mo, RMSSD и ПЗМР и показателями АMo, ЧСС и СЗМР (см. таблицу), что указывает на повышение скорости дифференцированного реагирования при смещении вегетативного баланса в сторону парасимпатической активности.

У 16-летних мальчиков наблюдаются положительные взаимосвязи показателей Mo, SDNN, ΔХ, RMSSD и РГМ, и показателей Mo, SDNN, ΔХ и кратковременной зрительной памятью (на слова). Данные показатели иллюстрируют влияние парасимпатического отдела ВНС у представителей мужского пола

Таблица

Table

Корреляционный анализ показателей ВСР и психофизиологических характеристик подростков с учетом возраста и пола

Correlation analysis of heart rate variability and psychophysiological characteristics of adolescents with regard to age and sex

Показатель Parameter	Пол Sex	ПЗМР / LPSVMR	СЗМР / LPCVMR	УФП НП / NP FM	РГМ / BW	Память на слова / Memory for words
14 лет / 14 years
Mо в покое / Mо at rest	м /m			–0,89	0,95
	д / f
AMо в покое / AMо at rest	м /m
	д / f					0,78
∆X в покое / ∆X at rest	м /m				0,88
	д / f					–0,76
SDNN в покое / SDNN at rest	м /m
	д / f					–0,77
ИН в покое / SI at rest	м /m			0,9
	д / f					0,68
ЧСС в покое / HR at rest	м /m			0,96	–0,89
	д / f

Окончание таблицы

Table (end)

Показатель Parameter	Пол Sex	ПЗМР / LPSVMR	СЗМР / LPCVMR	УФП НП / NP FM	РГМ / BW	Память на слова / Memory for words
15 лет / 15 years
Mо в покое / Mо at rest	м /m		0,86
	д / f	–0,78
AMо в покое / AMо at rest	м /m		–0,83	–0,81	0,76
	д / f		–0,68
∆X в покое / ∆X at rest	м /m	0,81
	д / f	–0,72
SDNN в покое / SDNN at rest	м /m				–0,76
	д / f		0,79
RMSSD в покое / RMSSD at rest	м /m
	д / f	–0,72	0,71
ИН в покое / SI at rest	м /m		–0,97
	д / f
ЧСС в покое / HR at rest	м /m		–0,84
	д / f	0,73	–0,71
VLF	м /m			0,91	–0,79
	д / f
LF	м /m	0,76
	д / f
HF	м /m	0,76
	д / f
16 лет / 16 years
Mо в покое / Mо at rest	м /m				0,41	0,48
	д / f	–0,43
AMо в покое / AMо at rest	м /m					–0,71
	д / f
∆X в покое / ∆X at rest	м /m				0,61	0,5
	д / f	0,37
SDNN в покое / SDNN at rest	м /m				0,64	0,55
	д / f
RMSSD в покое / RMSSD at rest	м /m
	д / f	–0,38
RMSSD в покое / RMSSD at rest	м /m				0,51
	д / f				–0,38
ЧСС в покое / HR at rest	м /m					–0,52
	д / f	0,48

Примечания: м – мальчики, д – девочки; указаны связи только со статистически значимым коэффициентом корреляции (r) p < 0,05.

Comments: m – males, e – females; relationships only with a statistically significant correlation coefficient (r) p < 0.05.

с высокими показателями силы нервной системы и зрительной памяти (см. таблицу).

В 16 лет у представительниц женского пола прослеживается отрицательная связь между показателями Mo, RMSSD и ПЗМР (см. таблицу). Это свидетельствует о том, что скорость реагирования нервной системы на раздражители ниже при доминировании симпатического отдела ВНС, а при преобладании парасимпатической регуляции становится выше. Данные согласуются со средними значениями показателя ПЗМР у «ваготони-ков» (282,0 ± 6,9 мс) и «симпатотоников» (321,8 ± 23,2 мс).

Заключение

Изучение взаимосвязи между показателями вариабельности сердечного ритма и психофизиологическими характеристиками подростков лицей-интерната позволило выявить отличительные особенности, обусловленные полом и возрастом:

– у мальчиков-подростков преобладание парасимпатической вегетативной нервной системы положительно влияет на работоспособность головного мозга и память, но сопровождается снижением уровня функциональной подвижности нервных процессов;

– у девочек-подростков усиление симпатических влияний на сердечный ритм выражается в увеличении функциональной подвижности нервных процессов и показателей кратковременной памяти;

– увеличение количества связей между изучаемыми показателями подростков обоего пола в 15 лет может свидетельствовать о напряжении в функциональной системе адаптации, вызванном предстоящей сдачей ОГЭ.