Взаимосвязи функционального состояния ЦНС и работоспособности с показателями сердечно-сосудистой системы у студентов северного медицинского вуза

Введение. Современная студенческая молодежь выступает как социальная группа, имеющая определенные возрастные границы; ее основная деятельность - интенсивный умственный труд в процессе приобретения профессии [1]. Академическая нагрузка студентов медицинского вуза примерно в полтора раза выше, чем в других вузах; передвижения между клиническими базами приводят к дополнительным затратам времени [2]. Для обучения в медицинском вузе характерна вы- сокая интенсивность учебных и психоэмоциональных нагрузок [3].

Факторы образовательного процесса в высшей школе и сопутствующие ему обстоятельства жизнедеятельности способствуют возникновению и развитию у студентов различных заболеваний, в т.ч. сердечно-сосудистой системы [4], показатели деятельности которой выступают индикатором успешности адаптации и функционального состояния организма [5]. Встречаются сведения о небла- гоприятном влиянии на функциональное состояние студентов факторов образовательного процесса и климатогеографических условий проживания [6–8]. При обучении в медицинском вузе на северных территориях организм студентов испытывает сочетанный прессинг дискомфортных природных факторов и условий интенсивного образовательного процесса. В данных обстоятельствах возникает необходимость отслеживания функционального состояния обучающихся. Интегральным показателем, результирующим совокупность физиологических и психологических компонентов состояния организма человека, выступает работоспособность; в основе выполнения любой деятельности лежит способность к формированию и удержанию функциональной системы, зависящая от физиологического состояния центральной нервной системы (ЦНС) [9–11]. Для оценки работоспособности и функционального состояния ЦНС широкое применение получило определение параметров простой сенсомоторной реакции [12], которые могут претерпевать отличия в зависимости от экологических условий проживания [13]. Есть данные о зависимости работоспособности и функционального состояния нервной системы от характера и режима организации деятельности [14, 15].

Цель исследования. Выявить взаимосвязи функционального состояния ЦНС и работоспособности с показателями гемодинамики и вариабельности ритма сердца у студентов северного медицинского вуза.

Материалы и методы. Взаимосвязи между функциональным состоянием ЦНС и показателями сердечно-сосудистой системы (ССС) анализировали в комплексном исследовании, проходившем весной 2015 г. В качестве волонтеров выступили студенты младших курсов лечебного факультета Ханты-Мансийской государственной медицинской академии. Всего в исследовании участвовали 35 юношей (средний возраст 18,74±1,22 года) и 61 девушка (средний возраст 18,77±0,80 года).

Функциональное состояние ЦНС и работоспособность определяли при помощи программы «Экспресс-диагностика работоспособности и функционального состояния че- ловека» [12]. Оценивали латентный период (М) и интегральные показатели простой зрительно-моторной реакции (ПЗМР): функциональный уровень нервной системы (ФУС); устойчивость нервной реакции (УР); уровень функциональных возможностей сформированной функциональной системы (УФВ), – определенные по левой (лр) и правой руке (пр). По совокупности показателей ПЗМР программа устанавливает уровни работоспособности: 5 – нормальная (оптимальная), 4 – незначительно сниженная, 3 – сниженная, 2 – существенно сниженная, 1 – ограниченная (экстремальная) работоспособность.

Показатели гемодинамики определяли в ходе суточного мониторирования артериального давления (АД) и пульса [16]. По результатам обследования оценивали среднесуточные значения (мезоры) частоты сердечных сокращений (ЧСС), систолического (САД) и диастолического (ДАД) артериального давления, пульсового давления (ПД). В дневной (07:00–23:00) и ночной (23:00–07:00) периоды измерений оценивали величины ЧСС, САД, ДАД, ПД, индекс времени (ИВ) САД и ДАД, вариабельность (вар.) САД и ДАД.

Вариационную пульсометрию изучали при помощи пульсоксиметра «ЭЛОКС-01» [17]. Среди статистических параметров вариабельности ритма сердца (ВРС) определяли: RRNN (мс) – среднюю длительность интервалов R-R, математическое ожидание; SDNN (мс) – среднее квадратическое отклонение величин интервалов R-R (с исключением экстрасистол); pNN50 (%) – процент NN50 от общего количества последовательных пар интервалов, различающихся более чем на 50 мс; Мо (мс) – моду – наиболее часто встречающееся значение R-R; АMо (%) – амплитуду моды – процент кардиоинтервалов, соответствующих диапазону моды; DX (мс) – вариационный размах – разницу между максимальным и минимальным значениями R-R.

При спектральном анализе ВРС определяли высокочастотный (HF), низкочастотный (LF) и «очень» низкочастотный (VLF) компоненты. Вычислили абсолютную суммарную мощность спектра (Total Power – TP; мс2) как сумму мощностей в диапазонах HF, LF и VLF; относительный вклад компонента в процентах

('HF, %'; 'LF, %'; 'VLF, %'); относительный вклад HF и LF в процентах от суммы (HF+LF) ('LF norm, %'; 'HF norm, %'); индекс вагосим-патического равновесия LF/HF.

Данные получали у студентов, принадлежащих к 1-й и 2-й группам здоровья, в течение учебной недели, в дни с обычным уровнем двигательной активности, с соблюдением всех методических рекомендаций по организации исследования. Волонтеры давали информированное согласие. Критерием исключения из исследования служили хронические и острые заболевания, отказ от сотрудничества.

Тип исследования - одномоментное (поперечное). Способ создания выборки - нерандомизированный. Результаты исследования подвергали статистической обработке с использованием программы Statistica-8. Для измерения степени связи между двумя переменными использовали корреляцию по Спирмэну (rs) и Пирсону (rp). Во всех процедурах статистического анализа критический уровень значимости (p) принимали равным 0,05 [18].

Результаты и обсуждение. Проанализировали взаимосвязи между латентным периодом, интегральными показателями ПЗМР [12] и мезорами параметров гемодинамики у студентов мужского и женского пола (табл. 1). Обнаружили достоверные связи с мезорами САД, ПД и ЧСС. При этом рисунок корреляций в группах юношей и девушек различался. Так, с латентным периодом ПЗМР (М, мс) у юношей значимо коррелировали значения мезора ПД (лр, пр); у девушек - мезоров САД и ПД (лр, пр). Все связи были прямыми. С ФУС, характеризующим активность нервной системы, у юношей коррелировали значения мезора ПД (пр), у девушек - мезоров САД и ПД (лр, пр). Все связи были отрицательными, т.е. на фоне повышения значений САД и ПД снижалась активность ЦНС. Значения УР, возрастающие при стабилизации параметров ПЗМР, у юношей были взаимосвязаны с мезором ЧСС (лр, пр) (прямые связи). У девушек величины УР коррелировали с мезорами ПД (лр, пр) и САД (пр) (отрицательные связи). С УФВ, характеризующим способность нервной системы к формированию и сохранению доминанты, лежащей в основе реализуемой функциональной системы, у юношей прямо коррелировали мезоры ЧСС (лр, пр), у девушек - мезоры ПД (лр, пр) и САД (пр) (отрицательные связи).

Итак, у студенток обнаружили большее число взаимосвязей между характеристиками функционального состояния ЦНС и мезорами параметров гемодинамики, чем у юношей. При этом для среднесуточных значений ЧСС корреляции выявили только у юношей. С величинами ПД коррелировали показатели студентов обоего пола: с ростом ПД функциональное состояние ЦНС молодых людей ухудшалось.

Проанализировали взаимосвязи между критериями функционального состояния ЦНС и показателями ССС, полученными в период дневных измерений (табл. 2). Значения УР и УФВ ( лр, пр ) у юношей находились в прямых связях с ЧСС, М - с вариабельностью ДАД; с ФУС лр обратно коррелировали величии-ны САД, нагрузка высоким систолическим (ИВ САД) и диастолическим (ИВ ДАД) артериальным давлением. Индекс времени (ИВ) представляет собой процент измерений АД, превышающих верхнюю границу нормы в общем количестве регистраций, и применяется для количественной оценки величины «нагрузка давлением». У девушек с увеличением дневных значений САД, ИВ САД и ИВ ДАД сочеталось снижение скорости ПЗМР и ФУС ( лр, пр ). Значение УФВ было обратно взаимосвязано с ИВ САД ( лр, пр ) и прямо взаимосвязано с вариабельностью САД ( пр ). Вариабельность АД отражает его колебания за период измерений. У девушек вариабельность САД была прямо связана также с УР ( пр ). Таким образом, с повышением функционального состояния ЦНС у юношей сочеталось увеличение дневных значений ЧСС и снижение вариабельности ДАД, у девушек - снижение САД, нагрузки повышенным САД и ДАД и увеличение вариабельности САД.

Ночные показатели гемодинамики были связаны с параметрами ПЗМР в меньшей мере (табл. 3). У юношей ночные значения ЧСС прямо коррелировали с УР и УФВ (лр, пр). Обнаружили также корреляции М лр (обратная связь) и ФУС лр (прямая связь) со степе- нью ночного снижения ДАД: функциональное состояние ЦНС юношей повышалось на фоне снижения сосудистого компонента АД в ночное время. У девушек наблюдали значимые связи САД и вариабельности ДАД с М пр (прямые связи), САД с УР пр и УФВ пр (обратные связи). Со степенью ночного снижения ДАД были взаимосвязаны все интегральные показатели ПЗМР за исключением УР пр и УФВ пр: функциональное состояние ЦНС девушек ухудшалось на фоне большего ночного снижения ДАД.

Анализировали взаимосвязи между параметрами гемодинамики и балльной оценкой уровня работоспособности (табл. 4), который программа определяет по совокупности параметров ПЗМР [12]. Снижение работоспособности у юношей коррелировало с ростом ЧСС (мезор, ночные значения), у девушек – со снижением мезора ПД и ночных значений САД, т.е. поддержание работоспособности первых было наиболее связано с механизмами обеспечения сердечного ритма, а вторых – поддержания компонентов АД.

Таблица 1

Взаимосвязь мезоров ЧСС и АД и критериев функционального состояния ЦНС у студентов северного медицинского вуза

Параметр	Пол	Мезор САД	Мезор ПД	Мезор ЧСС
М лр	М	-	r=0,386; p=0,022	-
	Ж	r=0,278; p=0,030	r=0,337; p=0,008	-
ФУС лр	М	-	-	-
	Ж	r=-0,258; p=0,045	r=-0,376; p=0,003	-
УР лр	М	-	-	r=0,438; p=0,008
	Ж	-	r=-0,267; p=0,037	-
УФВ лр	М	-	-	r=0,440; p=0,008
	Ж	-	r=-0,293; p=0,022	-
М пр	М	-	r=0,408; p=0,015	-
	Ж	r=0,312; p=0,014	r=0,442; p=0,000	-
ФУС пр	М	-	r=-0,414; p=0,014	-
	Ж	r=-0,325; p=0,011	r=-0,376; p=0,003	-
УР пр	М	-	-	r=0,390; p=0,021
	Ж	r=-0,257; p=0,045	r=-0,311; p=0,015	-
УФВ пр	М	-	-	r=0,400; p=0,017
	Ж	r=-0,274; p=0,033	r=-0,333; p=0,009	-

Примечание. Здесь и в последующих таблицах r – коэффициент корреляции Пирсона, р – достигнутый уровень значимости.

Таблица 2

Взаимосвязь показателей ЧСС и АД в дневной период измерений и критериев функционального состояния ЦНС у студентов северного медицинского вуза

Параметр	Пол	ЧСС	САД	ИВ САД	ИВ ДАД	Вар. САД	Вар. ДАД
М лр	М	-	-	-	-	-	r=0,345 p=0,042
	Ж	-	r=0,310 p=0,015	r=0,396 p=0,002	r=0,342 p=0,007	-	-
ФУС лр	М	-	r=-0,276 p=0,031	r=-0,353 p=0,005	r=-0,267 p=0,038	-	-
	Ж	-	-	-	-	-	-
УР лр	М	r=0,410 p=0,014	-	-	-	-	-
	Ж	-	-	-	-	-	-
УФВ лр	М	r=0,413 p=0,014	-	-	-	-	-
	Ж	-	-	r=-0,280 p=0,029	-	-	-
М пр	М	-	-	-	-	-	r=0,345 p=0,043
	Ж	-	r=0,341 p=0,007	r=0,384 p=0,002	r=0,330 p=0,009	-	-
ФУС пр	М	-	-	-	-	-	-
	Ж	-	r=-0,346 p=0,006	r=-0,376 p=0,003	r=-0,319 p=0,012	-	-
УР пр	М	r=0,375 p=0,027	-	-	-	-	-
	Ж	-	-	-	-	r=0,274 p=0,033	-
УФВ пр	М	r=0,384 p=0,023	-	-	-	-	-
	Ж	-	-	r=-0,257 p=0,045	-	r=0,256 p=0,046	-

Таблица 3

Взаимосвязь показателей ЧСС и АД в ночной период измерений и критериев функционального состояния ЦНС у студентов северного медицинского вуза

Параметр	Пол	ЧСС	САД	Вар. ДАД	НС ДАД
М лр	М	-	-	-	r=-0,335 р=0,049
	Ж	-	-	-	r=0,280 р=0,029
ФУС лр	М	-	-	-	r=0,337 р=0,048
	Ж	-	-	-	r=-0,346 р=0,006
УР лр	М	r=0,409 p=0,015	-	-	-

Параметр	Пол	ЧСС	САД	Вар. ДАД	НС ДАД
	Ж	-	-	-	r=-0,289 р=0,024
УФВ лр	М	r=0,407 p=0,015	-	-	-
	Ж	-	-	-	r=-0,310 р=0,015
М пр	М	-	-	-	-
	Ж	-	r=0,268 p=0,037	r=0,266 p=0,038	r=0,278 р=0,030
ФУС пр	М	-	-	-	-
	Ж	-	-	-	r=-0,372 р=0,003
УР пр	М	r=0,341 p=0,045	-	-	-
	Ж	-	r=-0,335 p=0,008	-	-
УФВ пр	М	r=0,353 p=0,038	-	-	-
	Ж	-	r=-0,334 p=0,008	-	-

Таблица 4

Взаимосвязи между уровнем работоспособности и параметрами гемодинамики у студентов северного медицинского вуза

Исследовали связи функционального состояния ЦНС с показателями статистического анализа ВРС (табл. 5): все статистически значимые связи были определены для студентов мужского пола; корреляции носили обратный характер, кроме амплитуды моды (прямые связи). Таким образом, функциональное состояние ЦНС у юношей снижалось при росте парасимпатической активности и увеличивалось при усилении симпатических влияний и централизации управления ритмом сердца, стабилизации ритма.

Существенные взаимосвязи между показателями функционального состояния ЦНС

и параметрами спектрального анализа ВРС также определили только для юношей (табл. 6). Среди параметров ПЗМР со спектральными характеристиками коррелировали величины устойчивости нервной реакции и уровень функциональных возможностей сформированной функциональной системы, определенные по левой руке. Снижение значений УР лр и УФВ лр сочеталось с увеличением 'HF norm, %'; при увеличении 'LF, %', 'LF norm, %' и LF/HF интегральные критерии ПЗМР повышались.

Пол	Параметры гемодинамики	Уровень работоспособности
М	Мезор ЧСС	r=-0,358; р=0,035
	ЧСС (ноч. зн.)	r=-0,364; р=0,032
Ж	Мезор ПД	r=0,265; р=0,039
	САД (ноч. зн.)	r=0,261; р=0,042

Таблица 5

Взаимосвязь показателей функционального состояния ЦНС и вариационной пульсометрии у юношей – студентов северного медицинского вуза

Параметр	RRNN	SDNN	pNN50	Moda	AMo	DX
ФУС лр	r=-0,353 p=0,038	-	-	r=-0,357 p=0,035	-	-
УР лр	r=-0,478 p=0,004	r=-0,375 p=0,026	r=-0,418 p=0,012	r=-0,492 p=0,003	r=0,365 p=0,031	r=-0,447 p=0,007
УФВ лр	r=-0,483 p=0,003	r=-0,367 p=0,030	r=-0,414 p=0,013	r=-0,495 p=0,003	r=0,348 p=0,040	r=-0,430 p=0,010
УР пр	r=-0,345 p=0,043	-	r=-0,343 p=0,043	r=-0,363 p=0,032	-	-
УФВ пр	r=-0,360 p=0,034	-	r=-0,352 p=0,038	r=-0,376 p=0,026	-	-

Таблица 6

Взаимосвязь показателей функционального состояния ЦНС и спектрального анализа ВРС у юношей – студентов северного медицинского вуза

Параметр	'LF, %'	'LF norm, %'	'HF norm, %'	LF/HF
УР лр	r=0,372 p=0,028	r=0,340 p=0,046	r=-0,340 p=0,046	r=0,349 p=0,040
УФВ лр	r=0,377 p=0,026	r=0,334 p=0,050	r=-0,334 p=0,050	r=0,344 p=0,043