В последние годы в возрастной физиологии увеличилось число исследований, посвященных изучению закономерностей адаптации детского организма к условиям окружающей среды [2, 3, 4, 5]. Данное направление исследований, прежде всего, связано с использованием интегральных критериев реакции организма на изменение факторов окружающей среды [2]. В частности, в качестве таковых в современных исследованиях широко используются показатели анализа вариабельности сердечного ритма [5]. В связи с распространением инновационных педагогических технологий, связанных с повышением уровня учебной нагрузки, изучение адаптации детей к современной школьной среде является актуальной проблемой как в теоретическом, так и в практическом аспектах.
Цель исследования состояла в сравнительной оценке возрастных особенностей функционального состояния систем кардиорегуляции у детей, обучающихся по разным учебным программам.
Материалы и методы исследования
В течение 5 лет были исследованы учащиеся общеобразовательной средней школы №16 г. Новочебоксарска в количестве 148 человек, в том числе 70 мальчиков и 78 девочек. Все обследованные дети, согласно результатам медицинского осмотра, относятся к первой и второй группам
здоровья.
Обследуемый контингент детей в процессе исследования был разделен по уровню учебной нагрузки на две группы: учащиеся контрольной группы (К группа), обучающиеся по стандартной программе, и учащиеся экспериментальной группы (Э группа), обучающиеся по усложненной учебной программе. Все дети обучались в первую смену.
В целях изучения динамических рядов кардиоинтервалов и определения функционального состояния механизмов кардиорегуляции нами проводилась запись электрокардиограммы во II стандартном отведении в положении лежа после 10-минутного отдыха со скоростью 25 мм/с на кардиографе «ЭК1Т-03М2».
В нашей работе использовались следующие показатели вариабельности сердечного ритма: Мср, с (среднее значение R-R-интервала, характеризующего уровень функционирования системы кровообращения); ∆Х, с (вариационный размах, указывает степень влияния парасимпатического отдела вегетативной нервной системы на кардиоритм); АМо, % (амплитуда моды, условный показатель активности симпатического звена регуляции); ИН, усл. ед. (индекс напряжения регуляторных систем, указывает на степень напряжения регуляторных систем); VLF, мс2 (мощность в диапазоне очень низких частот (0,003-0,04 Гц), отражает уровень активности симпатического звена вегетативной регуляции (преимущественно надсегментарных отделов); LF, мс2 (мощность в диапазоне низких частот (0,04-0,15 Гц), отражает уровень активности вазомоторного центра), HF, мс2 (мощность в диапазоне высоких частот (0,15-0,4 Гц), отражает уровень активности парасимпатического звена вегетативной регуляции; LF/HF (отношение мощности низких частот к мощности высоких, характеризующий уровень баланса между симпатической и парасимпатической отделами вегетативной нервной системы).
Статистическая обработка проводилась нами с использованием статистических пакетов профессиональной статистики «Statistica» и «Statistica Package for the Social Sciences (SPSS) 10,0 for Windows» на PC Pent MMX-166.
Результаты исследования и их обсуждение
Анализ средней продолжительности R-R-интервала (Мср) выявляет тенденцию увеличения данного показателя с увеличением возраста в результате повышения тонуса парасимпатического отдела ВНС (таблица). В возрастном периоде от 14 до 15 лет наблюдается наиболее существенное увеличение продолжительности R-R-интервала у детей экспериментальной группы. Коэффициент корреляции по Спирмену (rs) между возрастом и Мср в Э группе у мальчиков составил 0,7 (p < 0,05) и у девочек - 0,65 (p < 0,05), а в К группе соответственно - 0,45 (p < 0,05) и 0,47 (p < 0,05). Выявлены достоверные различия по показателю Мср между изучаемыми группами у мальчиков в 9 лет, 11‒15 лет, а у девочек - в
10‒12 лет. Обнаружение различий показателей Мср у мальчиков сравниваемых групп после 10 лет следует рассматривать, как проявление особенностей временных различий в механизме регуляции сердечного ритма.
Возрастное изменение ΔХ и АМо отдельно не рассматриваем, т.к. эти показатели входят в формулу определения интегрального показателя функционального состояния вегетативной нервной системы -
индекса напряжения (ИН). Результаты исследования возрастной динамики ИН в течение исследуемого периода выявили определенные различия в коэффициентах корреляции ИН с возрастом - у мальчиков обеих групп: rs = -0,31 (p < 0,05), а значения парной корреляции у девочек К и Э групп составили соответственно rs = -0,03 (p > 0,05) и rs = -0,29 (p < 0,05). При этом обращает на себя внимание тот факт, что показатели ИН у девочек Э группы были выше, чем у их сверстниц К группы в 7, 8, 9, 10, 12 и 13 лет (таблица). Обнаруженное явление, по мнению Р.М. Баевского и А.П. Берсеневой [2], можно рассматривать как первый сигнал надвигающейся патологии или сигнал, указывающий на то, что внешне благополучное состояние здоровья обеспечивается напряжением адаптационно-компенсаторных механизмов.
Как известно, для оценки состояния регуляторных систем организма используется градация ИН, характеризующего функциональное состояние организма, на 4 уровня его адаптации к окружающим условиям:
1) удовлетворительная адаптация (ИН в пределах 80-160 усл. ед.);
2) напряжение механизмов адаптации (ИН в пределах 160-200 и 80-30 усл. ед.);
3) неудовлетворительная адаптация (ИН в пределах 200-900 и 30-10 усл. ед.);
4) срыв адаптации (ИН более 900 и менее 10 усл. ед.) [1].
Исходя из этого, нами изучена возрастная динамика изменения показателя ИН в зависимости от уровня учебной нагрузки. Анализ динамики адаптации исследуемых детей к разным уровням учебной нагрузки в начальный период школьного обучения позволил обнаружить у обследуемых ряд особенностей, что послужило основанием для условного разделения их по уровням адаптации согласно вышеприведенной градации ИН. Так, в 7 лет, т.е. в начале обучения в школе удовлетворительная адаптация наблюдается в Э группе у 49,6 % детей, а в К группе - 55,5 %. Это указывает на то, что доля детей с удовлетворительной адаптацией в 7 лет выше в К группе. В этот же школьный период доля детей с напряжением механизмов адаптации в Э группе составила 39,3 %, а в К группе - 34 %. Доля детей с неудовлетворительной адаптацией в 7 лет ИН в Э и К группах была практически на одном уровне (соответственно 11,1 и 10,5 %).
Возрастная динамика показателей вариабельности сердечного ритма у детей 7‒15 лет,
обучающихся по экспериментальной и стандартной учебным программам
|
Возраст, годы |
Пол |
Э группа |
К группа |
||
|
Мср, с |
ИН, усл. ед. |
Мср, с |
ИН, усл. ед. |
||
|
7 |
м |
0,69 ± 0,02 |
88,0 ± 18,3 |
0,67 ± 0,04 |
117,0 ± 19,7 |
|
д |
0,66 ± 0,02 |
120,9 ± 15,2 |
0,66 ± 0,04 |
90,2 ± 27,2 |
|
|
8 |
м |
0,64 ± 0,03 |
166,5 ± 29,5 |
0,63 ± 0,02 |
210,7 ± 67,5 |
|
д |
0,69 ± 0,03^ |
208,,9 ± 49,4 |
0,74 ± 0,04^ |
67,6 ± 16,7^ |
|
|
9 |
м |
0,66 ± 0,04 |
134,9 ± 31,3 |
0,75 ± 0,05 |
167,6 ± 33,1 |
|
д |
0,65 ± 0,02 |
140,5 ± 28,3 |
0,65 ± 0,04^ |
175,4 ± 37,0 |
|
|
10 |
м |
0,74 ± 0,02 |
85,9 ± 18,3 |
0,73 ± 0,05 |
134,6 ± 30,3 |
|
д |
0,70 ± 0,02^ |
143,8 ± 29,3 |
0,77 ± 0,03# |
75,8 ± 15,8 |
|
|
11 |
м |
0,74 ± 0,02 |
108,1 ± 17,3 |
0,70 ± 0,03# |
175,2 ± 46,9 |
|
д |
0,70 ± 0,02^ |
183,1 ± 29,5^ |
0,75 ± 0,05^# |
196,5 ± 34,0 |
|
|
12 |
м |
0,69 ± 0,03 |
170,5 ± 51,8 |
0,76 ± 0,03# |
138,6 ± 41,3 |
|
д |
0,66 ± 0,03 |
240,0 ± 63,3 |
0,73 ± 0,03# |
95,7 ± 12,2 |
|
|
14 |
м |
0,87 ± 0,03 |
55,7 ± 8,7 |
0,82 ± 0,05# |
83,5 ± 14,7 |
|
д |
0,79 ± 0,04^ |
116,3 ± 31,6 |
0,77 ± 0,02 |
139,3 ± 29,4 |
|
|
15 |
м |
0,85 ± 0,03 |
63,4 ± 9,9 |
0,66 ± 0,04# |
183,4 ± 42,5 |
|
д |
0,74 ± 0,03^ |
105,8 ± 20,5^ |
0,71 ± 0,03 |
106,5 ± 37,0# |
|
Примечание: ^ - достоверность различий (р < 0,05) между показателями у мальчиков и девочек одной группы; # - достоверность различий между показателями ВСР у детей одного пола, обучающихся по разным учебным программам.
Изучение изменения с возрастом исходного уровня адаптации детей по динамике ИН выявило разнонаправленные индивидуальные изменения - от сохранения первоначальных параметров адаптации до сдвигов в сторону тех или иных уровней адаптации. Это свидетельствует о лабильности механизмов формирования адаптации к школьной среде. Однако статистический анализ позволяет отметить, что достигнутый уровень адаптации в 7 лет имеет корреляционную связь с последующими возрастными уровнями адаптации в обеих исследуемых группах. Так, такая закономерность по показателям ИН выявлена в 8 лет (rs = 0,74, р < 0,05), в 9 лет (rs = 0,75, р < 0,05), в 10 лет (rs = 0,58, р < 0,05), в 11 лет (rs = 0,50, р < 0,05), в 14 лет (rs = 0,36, р < 0,05). Все это свидетельствует о том, что функциональное состояние организма детей в начальный период адаптации к школе является выраженным предиктором функционального состояния последующих периодов онтогенеза.
Изучение спектральных характеристик сердечного ритма у школьников позволяет отметить, что показатель VLF, отражающий, по мнению ряда исследователей, активность надсегментарного уровня ВНС [5], имел тенденцию к увеличению с возрастом. Достоверные половые различия и различия между Э и К группами по данному показателю в течение всего исследуемого периода не наблюдались. При анализе возрастных особенностей параметра LF, характеризующего уровень активности вазомоторного центра, мы обнаружили волнообразное его изменение с возрастом. Наблюдаемое волнообразное изменение LF в возрасте от 7 до 15 лет, вероятно, демонстрировало регуляторные сдвиги, имевшие адаптационный характер. Подобное волнообразное изменение LF наблюдали и другие исследователи [3]. Параметр HF, характеризующий парасимпатические влияния, с возрастом увеличивался. При общей тенденции увеличения HF c возрастом обнаружены низкие значения его в 8 лет и высокие значения в 10 лет. Достоверных половых различий и различий между исследуемыми группами не обнаружено. Анализ возрастных особенностей соотношения LF/HF, характеризующего вагусно-симпатический баланс [5], выявил волнообразное изменение этого показателя. Половые различия по данному параметру были отмечены в К группе в 7, 9, 13 лет, а в Э группе - в 9, 11, 14, 15 лет. Следует отметить, что по соотношению LF/HF достоверные различия между детьми, обучающимися по стандартной и экспериментальной учебным программам, наблюдаются у мальчиков в 7, 11, 13 и 15 лет, а у девочек - в 7 лет. При этом также было показано предикторное значение LF и HF. Так, результаты корреляционного анализа позволили установить, что параметр HF в 7 лет коррелировал со значениями данного показателя в 9 лет (rs = 0,46, р < 0,05), в 10 лет (rs = 0,46, р < 0,05), в 11 лет (rs = 0,68, р < 0,05) и в 12 лет (rs = 0,68, р < 0,05), а в более старшем возрастном периоде эти связи не обнаружены.
Заключение
Проведенные исследования установили выраженные различия в особенностях адаптации между детьми, обучающимися по экспериментальной и стандартной учебным программам, по показателям Мср, ИН, LF, HF и LF/HF. Результаты исследования позволяют считать, что у детей экспериментальной группы, по сравнению с детьми контрольной группы, в 7‒13 лет выявлен большой удельный вес учащихся с напряжением механизмов адаптации. Эти особенности изменения показателей сердечно-сосудистой системы детского организма экспериментальной группы отражают функциональную незрелость механизмов ее регуляции со стороны вегетативной нервной системы в данном возрастном периоде. У детей исследованных групп в 14‒15 лет эти различия не обнаруживаются, что можно рассматривать как проявление созревания системы вегетативной регуляции, которое находит свое отражение в перестройке показателей вариабельности сердечного ритма и в выравнивании уровней функционирования механизмов кардиорегуляции у детей с различным уровнем учебной нагрузки.
Список литературы
- Баевский Р.М., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ сердечного ритма при стрессах. - М.: Наука, 1984. - 225 с.
- Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей организма и риск развития заболеваний. - М.: Медицина, 1997. - 236 с.
- Галлеев А.Р., Игишева Л.Н., Казин Э.М. Вариабельность сердечного ритма у здоровых детей в возрасте 6‒16 лет // Физиология человека. - 2002. - Т. 28, №4. - С. 54.
- Крысюк О.Н. Срочная адаптация миокарда и автономной нервной регуляции сердечного ритма к работе на компьютере у детей 1‒11 лет // Физиология человека. - 2007. - Т. 33, №5. - С. 74-81.
- Михайлов В.М. Вариабельность ритма сердца: опыт практического применения. - Иваново: Иван. Гос. Мед. Академия, 2002. - 290 с.
Рецензенты:
Дмитриев Алексей Димитриевич, д.б.н., профессор, заслуженный деятель науки Чувашской республики, зав. кафедрой, Чебоксарский кооперативный институт (филиал) Российского университета кооперации ЦС РФ;
Воронов Леонид Николаевич, д.б.н., профессор кафедры биологии и методики преподавания Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева.