Взаимосвязи функционального состояния ЦНС и работоспособности с показателями сердечно-сосудистой системы у студентов северного медицинского вуза
Автор: Шаламова Елена Юрьевна, Сафонова Виктория Романовна, Рагозин Олег Николаевич, Тимшина Маргарита Александровна
Журнал: Ульяновский медико-биологический журнал @medbio-ulsu
Рубрика: Физиология
Статья в выпуске: 3, 2017 года.
Бесплатный доступ
Цель работы - выявить взаимосвязи функционального состояния ЦНС и работоспособности с показателями гемодинамики и вариабельности ритма сердца у студентов северного медицинского вуза. Материалы и методы. Обследованы студенты Ханты-Мансийской государственной медицинской академии: 35 юношей и 61 девушка. Функциональное состояние ЦНС и работоспособность исследованы при помощи вариационной хронорефлексометрии на основе параметров простой зрительно-моторной реакции. В ходе суточного мониторирования установлены среднесуточные, дневные и ночные значения характеристик артериального давления и частоты сердечных сокращений. При помощи пульсоксиметра «ЭЛОКС-01» определены параметры статистического и спектрального анализа вариабельности ритма сердца. Изучены взаимосвязи между функциональным состоянием ЦНС и показателями сердечно-сосудистой системы. Результаты. У юношей повышение устойчивости нервной реакции и уровня функциональных возможностей сформированной функциональной системы сочеталось с ростом ЧСС и снижением ДАД в ночное время; на фоне увеличения вариабельности ДАД и уменьшения степени ночного снижения ДАД снижалась скорость простой зрительно-моторной реакции. У девушек снижение скорости реакции и уровня функциональной активности нервной системы сочеталось с ростом значений САД и времени нагрузки высоким систолическим и диастолическим артериальным давлением. У девушек на фоне большего снижения ДАД в ночное время функциональное состояние ЦНС ухудшалось; у юношей при усилении симпатических влияний и централизации управления ритмом сердца - повышалось, а на фоне роста парасимпатической активности - снижалось. Заключение. Установлены достоверные связи между функциональным состоянием ЦНС и показателями деятельности сердечно-сосудистой системы у студентов северного медицинского вуза, находящихся в дискомфортных условиях природного и социального характера. Для результатов мониторирования параметров гемодинамики большее число связей определено у девушек. Взаимосвязи функционального состояния ЦНС с показателями ритма сердца выявлены у студентов мужского пола.
Студенты, вариационная хронорефлексометрия, вариационная пульсометрия, артериальное давление, частота сердечных сокращений
Короткий адрес: https://sciup.org/14113290
IDR: 14113290 | DOI: 10.23648/UMBJ.2017.27.7086
Текст научной статьи 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 |
Список литературы Взаимосвязи функционального состояния ЦНС и работоспособности с показателями сердечно-сосудистой системы у студентов северного медицинского вуза
- Миннибаев Т.Ш., Чубаровский В.В., Гончарова Г.А., Рапопорт И.К., Тимошенко К.Т. Состояние здоровья студентов и основные задачи университетской медицины. Здоровье населения и среда обитания. 2012; 3: 16-20.
- Карабинская О.А., Изатулин В.Г., Макаров О.А., Колесникова О.В., Калягин А.Н., Атаманюк А.Б. Оценка качества жизни студентов, первых лет обучения медицинского вуза. Сибирский медицинский журнал (Иркутск). 2011; 106 (7): 111-113.
- Aboalshamat K., Hou X.Y., Strodl E. Psychological well-being status among medical and dental students in Makkah, Saudi Arabia: A cross-sectional study. Medical Teacher. 2015; 37 (1): 75-81.
- Гаврилова Е.С., Яшина Л.М. Оценка факторов кардиоваскулярного риска и образовательные технологии их коррекции в молодежной популяции. Сибирское медицинское обозрение. 2017; 104 (2): 48-55.
- Arts J., Luz Fernandez M., Lofgren I. E. Coronary Heart Disease Risk Factors in College Students. Advances Nutrition. 2014; 5 (2): 177-187.
- Поборский А.Н., Лопацкая Ж.И., Юрина М.А., Дымыдюк Е.В. Тип индивидуального профиля асимметрии головного мозга и адаптивные реакции у студентов при эмоциональном стрессе. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2011; 4: 72-77.
- Шастун С.А. Благонравов М.Л., Рейнбах О.А., Закариадзе Н.В., Амаева А.М. Сезонные ритмы и качество жизни студентов из различных климато-географических регионов. Вестник Российского университета дружбы народов. Сер. Медицина. 2012; S7: 228-230.
- Шаламова Е.Ю., Сафонова В.Р., Рагозин О.Н., Радыш И.В. Хронобиологические аспекты физической адаптации студентов северного медицинского вуза в зависимости от пола. Технологии живых систем. 2016; 13 (1): 55-61.
- Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина; 1974. 446.
- Судаков К.В. От молекул и генов к функциональным системам. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2011; 4: 3-6.
- Пьянзин А.И. Формирование функциональных систем как основа адаптации организма спортсмена к нагрузкам. Наука и спорт: современные тенденции. 2014; 2 (1 (2)): 33-45.
- Мороз М.П. Экспресс-диагностика работоспособности и функционального состояния человека: методическое руководство. СПб.: ИМАТОН; 2007. 40.
- Литовченко О.Г., Ишбулатова М.С. Хронофизиологические характеристики детей младшего школьного возраста -уроженцев Среднего Приобья. Гигиена и санитария. 2016; 95 (7): 648-651.
- Шубин Е.Г., Евгеньев А.А. Работоспособность и контроль за уровнем физической подготовленности студентов. Научные труды Северо-Западного института управления. 2013; 4: 2 (9): 303-306.
- Пекарский Ф.В. Ресурсы работоспособности в повседневной служебной деятельности. Вестник Московского университета МВД России. 2014; 12: 309-311.
- Монитор носимый суточного наблюдения автоматического измерения артериального давления и частоты пульса МнСДП. Руководство по эксплуатации ВР.005.000 РЭ. Нижний Новгород: ООО «Петр Телегин»; 2002. 60.
- Руководство по эксплуатации «Пульсоксиметр ЭЛОКС-01. ЭЛОКС-01М». Самара: ЗАО Инженерно-медицинский центр «Новые Приборы»; 2014. 20.
- Бююль А., Цефель П. SPSS: искусство обработки информации. Анализ статистических данных и восстановление скрытых закономерностей. М.: ДиаСофт; 2005. 608.