ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИЕ И ТЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ КАРДИОГЕМОДИНАМИКИ ПОДРОСТКОВ ПРИ ЭМОЦИОНАЛЬНЫХ НАГРУЗКАХ


 

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования. Современный процесс обучения школьников сопровождается повышенным эмоциональным фоном, зачастую ведущим к срыву адаптационных возможностей организма детей и создающим условия для появления у них хронических заболеваний, главным образом, нервно-психических, сердечно­сосудистых и заболеваний желудочно-кишечного тракта (ИА. Криволапчук, 2008; А.В. Крылова, 1996; В.Ф. Стафеев, 1998; Ю.В. Черненков, 2007; Г.С. Якобсон, 1996; J. Axelrod, 1985). Наиболее частыми стрессогенными факторами учебной деятельности наряду с контрольными и тестовыми заданиями, и регулярными опросами являются повышенная учебная нагрузка, необходимость принятия решения в ограниченный период времени и социальная значимость результатов этой деятельности. Кроме того, в настоящее время в связи с большим количеством инноваций в образовании, увеличивающих учебную нагрузку, и введением единого государственного экзамена, приводящего к изменению методики преподавания и оценки знаний учащихся, количество стрессовых ситуаций у школьников значительно возросло (М.В. Жемова, 2002; Е.А. Пивоварова, 2007; С.М. Погудин, 2006; Л.А. Сысоева, 1998).

Многочисленные научные исследования подтверждают ведущую роль эмоционального стресса в развитии и значительном омоложении сердечно-сосудистых заболеваний (Ю.Ф. Антропов, 2005; Ф.П. Ведяев, 1988; С.Я. Классина, 2007; М.Я. Ледяев, 2007; И.Н. Музалевская, 2007; Е.И. Соколов, 1987; D. Moraru, 1992). Особую тревогу в связи с этим вызывает подростковый возраст, так как в этот период идет активное формирование морфологических структур организма, что является наиболее критическим и трудным с точки зрения его адаптации (Е.С. Дворягина, 1998; А.А. Ибрагимов, 1993; А.В. Крылова, 1996; Е.А. Черепов, 2006). Кроме того, подростковый период важен не только в физическом, но и в психическом, нравственном и социальном становлении человека (Е.Н. Богданов, 1998; Н.Н. Глебова, 1998; Ж.Н. Зеллис, 1995).

Кардиогемодинамические реакции при эмоциональном напряжении у всех протекают по-разному и зависят от эмоциональной реактивности конкретной личности (Солдатова О.Г., 2007), ее устойчивости к эмоциональному стрессу (О.Ю. Бадалов, 2005; Е.С. Лучицкая, 2007; К.В. Судаков, 1991), индивидуальных особенностей соотношения симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы (О.Н. Крысюк, 2007; О.Л. Тарасова, 1998), типологических особенностей кровообращения (Ю.Н. Зияев, 1991; Д.М. Иманалиев, 1985; Ю.В. Корягина, 2000; Е.И. Соколов, 1987; P.M. Хаматова, 2000; В.Н. Чернышев, 1998), наследственных и средовых факторов (Е.В. Быков, 2003; Е.И. Соколов, 1980), половых и этнических особенностей (Ф.П. Ведяев, 1990; В.А. Демидов, 1991; Ю.В. Корягина, 2000). Однако проведённые в этом плане исследования не в полной мере раскрывают механизм такого реагирования и неоднозначно объясняют его специфику у лиц подросткового возраста. Актуальной остается тема повышения адаптационного потенциала организма подростков и выявления групп риска, что необходимо не только для успешного обучения и воспитания школьников, но и для формирования поколения здорового физически, психически и социально (И.А. Криволапчук, 2008; А.В. Крылова, 1996).

Объект исследования - вегетативные реакции организма в условиях эмоционального напряжения.

Предмет исследования - кардиогемодинамическая реакция организма подростков в условиях индивидуальной стандартизированной ситуации умственной деятельности с дефицитом времени и социально значимой установкой.

Гипотеза исследования: предполагается, что эмоциональное напряжение, возникающее в ходе учебного процесса, вызывает кардиогемодинамические реакции в организме подростков, причем они будут зависеть от различных факторов: пола, уровня двигательной активности в режиме дня подростка, типа личности и типа кровообращения.

Теоретико-методологической основой исследования явились труды специалистов в области физиологии и гигиены детей и подростков (М.В. Антроповой, Д.А. Фарбер, С.М. Громбаха), теории адаптации (Г. Селье, Ф.З. Меерсона, A.JI. Мясникова, P.M. Баевского, Е.И. Соколова), теории управления (А.Н. Бернштейна, П.К. Анохина, К.В. Судакова).

Цель исследования: изучить индивидуально-типологические и тендерные особенности организации механизмов кардиогемодинамической устойчивости к эмоциональному напряжению у лиц подросткового возраста. Задачи исследования:

Создать модель учебной деятельности с дефицитом времени и социально значимой установкой, характерную для школьников 13-14 лет;

Выявить тендерные особенности адаптации системы кровообращения на эмоциональное напряжение, возникающие у лиц, занимающихся и не занимающихся физической культурой и спортом;

Определить влияние типа личности подростка на адекватность кардиогемодинамического обеспечения умственной деятельности, сопровождающейся эмоциональным напряжением;

Изучить характер кардиогемодинамических проявлений, возникающих в результате эмоционального напряжения у мальчиков и девочек 13-14 лет с разным типом кровообращения.

Научная новизна. Впервые в данном исследовании у лиц подросткового возраста 13-14 лет в условиях индивидуальной стандартизированной ситуации умственной деятельности с дефицитом времени и социально значимой установкой проведена комплексная многоуровневая оценка системной организации механизмов кардиогемодинамической устойчивости к эмоциональному напряжению. Расширено представление о механизмах кардиогемодинамического обеспечения покоя, эмоционального напряжения и восстановления у разных групп подростков. Выявлено, что потребность миокарда в кислороде и показатели, характеризующие энергетическую стоимость сердечной деятельности, являются индикаторами эмоциональной напряженности и по-разному изменяются у подростков с различным уровнем двигательной активности, разными типами личности и разными типами кровообращения. Показано, что средства педагогического (наблюдение, разделение на группы, опросники) и психологического тестирования (корректурная проба, опросник PEN Г. Айзенка) можно использовать для определения функциональных резервов здоровья подростков и выявления групп риска.

Теоретическая значимость. Расширено представление о механизмах кардиогемодинамического обеспечения психической деятельности подростков в условиях эмоционального напряжения. У подростков в ответ на эмоциональную нагрузку, обусловленную учебным процессом, выявлена динамика изменения комплекса параметров кардиогемодинамики влияющих на артериальное давление, потребность миокарда в кислороде и энергетическую характеристику сердечной деятельности.

Практическая значимость работы. Создана модель, посредством которой можно изучать адекватность кардиогемодинамического реагирования подростков 13-14 лет на эмоциональное напряжение, возникающее во время учебной деятельности. Показано, что лица, чей режим двигательной активности превышает гигиеническую норму, обладают большей устойчивостью к воздействию эмоционально-стрессовых факторов. Сходная реакция кардиогемодинамического обеспечения эмоционально - напряженной работы выявлена у лиц со средним уровнем экстраверсии и нейротизма, у мальчиков с гиперкинетическим и девочек с гипокинетическим типом кровообращения.

Индикатором кардиогемодинамической устойчивости подростков к эмоциональному напряжению в первую очередь являются: соответствие изменения частоты сердечных сокращений и ударного объема крови по отношению к изменению величин артериального давления; показатели двойного и тройного произведения, характеризующие потребность миокарда в кислороде; показатели, характеризующие энергетическую стоимость сердечного сокращения - объемная скорость выброса крови, мощность сокращения левого желудочка, внешняя работа сердца и расход энергии сердцем, затраченный на перемещение одного литра крови.

Результаты, полученные в ходе научного исследования, могут быть использованы для оптимизации учебно-воспитательного процесса в школе и во внешкольных образовательных учреждениях.

Положения, выносимые на защиту:

При выполнении корректурной пробы с социальной значимостью ее результата происходят характерные кардиогемодинамические сдвиги (рост ЧСС, артериального давления, изменения фазовой структуры сердечного сокращения, потребности миокарда в кислороде и энергетической характеристики сердечной деятельности), обусловленные половыми, типологическими и психологическими особенностями испытуемых, а также их тренированностью.

У подростков с расширенной двигательной активностью кардиогемодинами - ческое обеспечение эмоционального напряжения, возникающего в ходе учебной деятельности, осуществляется более адекватно и экономно (снижается ЧСС, потребность миокарда в кислороде, происходит экономизация энергетики сердечного сокращения).

Кардиогемодинамическая устойчивость подростков зависит от силы и подвижности нервных процессов и наиболее адекватно выражена у лиц с сильным типом нервной системы со средним уровнем экстраверсии и нейротизма.

Тип кровообращения влияет на адекватность кардиогемодинамической реакции подростков на эмоциональное напряжение, возникающее в ходе учебной деятельности.

Внедрение. Результаты диссертации используются в учебной работе кафедры физической культуры Кировской государственной медицинской академии, кафедры физической культуры Вятского социально-экономического института, а также приняты к сведению сотрудниками областного института повышения квалификации работников народного образования для проведения учебных занятий и практических семинаров с преподавателями и руководителями учебных заведений и тренерами спортивных школ.

Апробация работы. Результаты исследования и основные положения работы изложены на научно-практических конференциях «Актуальные теоретические и практические аспекты восстановления и сохранения здоровья человека» (Тюмень, 2001), «Проблемы учебной и тренировочной деятельности в физическом воспитании и спорте» (Киров, 2002), «Образование и здоровье - проблема XXI века: поиски, пути решения» (Киров, 2003), «Актуальные теоретические и практические аспекты восстановления и сохранения здоровья человека» (Тюмень, 2003), Всероссийской научно-практической конференции «Потребность и мотивация интереса населения к занятиям физической культурой и спортом, формированию здорового образа жизни» (Набережные Челны, 2004), межрегиональной научно-практической конференции, посвященной 55-летию факультета физической культуры ВГГУ (Киров, 2004), VIII научно-практической конференции КамГИФК «Теоретические и практические аспекты физического воспитания» (Набережные Челны, 2006), XX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007).

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, практических рекомендаций, выводов, приложений и библиографического списка, включающего 208 работ отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, иллюстрирована 20 таблицами и 30 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В исследовании принимали участие подростки 13-14 лет (8-9 класс средней школы №16 г. Кирова) 1 и 2 групп здоровья, не имеющие заболеваний сердечно­сосудистой системы и других патологий за последние две недели перед обследованием, и не состоящие на диспансерном учете. Было обследовано 249 человек (129 мальчиков и 120 девочек). В качестве модели эмоционального напряжения использовался модифицированный 10-минутный компьютерный вариант корректурной пробы В.Я. Анфимова (В.Л. Тарасов, А.П. Спицин, свидетельство №2000610387).

Для усиления мотива, побуждающего к действиям, и для создания у испытуемых более единообразных и определенных представлений о шкале трудностей предлагаемой задачи, как и в исследованиях К.В. Судакова (1991), В.А. Демидова (1988, 1998), мы вводили «социальную норму» результативности. Данный показатель определялся после предварительного изучения психоэмоционального статуса, для чего по бланковому тесту «Черты характера и темперамента» оценивали показатели эмоциональной реактивности, уровня притязаний и типологические особенности личности; по личностному опроснику PEN Г. Айзенка определяли уровень экстраверсии, интроверсии и нейротизма; по шкале самооценки Спилбергера выявляли уровень личностной тревожности.

Перед исследованием, с целью повышения уровня эмоционального напряжения в ходе выполнения теста, испытуемым объяснялась социальная значимость предполагаемых результатов. На 7-й минуте теста вводилось условие: при максимальной скорости и точности выполнения задания на данной минуте результаты теста в целом будут значительно выше, что позволяло создавать ситуацию максимального напряжения деятельности центральной нервной системы, приводящую к более значительным эмоциональным переживаниям, чем на остальных этапах исследования (Д.Н. Мальцев, Физиология человека, 2008).

Измерение кардиогемодинамических показателей производилось в состоянии покоя, на 5, 7 и 10-й минутах выполнения теста, во время анализа полученных результатов сразу же после окончания теста и на 2 и 5-й минутах восстановительного периода. Особенности функционирования сердечно-сосудистой системы изучались при помощи комплекса неинвазивных методов: электрокардиографии, фонокардиографии, сфигмографии, тетраполярной грудной реографии на отечественном приборе «Полиграф П8Ч-01» и измерения артериального давления осциллометрическим методом при помощи автоматического электронного прибора UA-767 фирмы «AND» (Япония).

Об изменении у испытуемых артериального давления и об особенностях при этом кардиогемодинамики судили по данным систолического (СД), диастолического (ДД) и среднего гемодинамического артериального давления (СрГД), а также по изменениям частоты сердечных сокращений (ЧСС), ударного (УОК) и минутного (МОК) объёмов крови, общего периферического сопротивления (ОПСС), фазы изгнания, фазы изометрического сокращения (ИС), механической систолы (МС), внутрисистолического показателя (ВСП) и по изменению работы сердца (А). По величине объемной скорости выброса крови (ОСВ), мощности сокращения левого желудочка (МСЛЖ) и по расходу энергии сердцем (Рэ) производили энергетическую характеристику сердечной деятельности. Потребность миокарда в кислороде оценивали по величине двойного (ДП) и тройного (ТП) произведения.

Результаты исследования подвергнуты статистической обработке методом вариационной статистики (В.И. Кувакин, 1993). О достоверности различий судили по t - критерию Стьюдента. Достоверными считали различия при уровне значимости р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Сравнительный анализ кардиогемодинамики в покое и при эмоциональном напряжении у подростков, не занимающихся спортом

В группе подростков, чей режим двигательной активности не превышал гигиеническую норму, у девочек, в отличие от мальчиков, поддержание СрГД (табл. 1) происходит за счет значимо высоких ЧСС, УОК, МОК и достоверно более низкого ОПСС. При этом показатели работы сердца и потребности миокарда в кислороде (см. табл. 2) у девочек были значительно выше (р<0.001), что говорит о более благоприятном функционировании сердечно-сосудистой системы мальчиков-подростков в покое.

Практическое применение компьютерного варианта корректурной пробы для формирования эмоционального напряжения в лабораторных условиях показало, что напряженная информационная нагрузка в условиях дефицита времени, при социальной значимости результатов теста для испытуемого, является достаточно стрессогенным фактором для лиц подросткового возраста. На всем протяжении выполнения корректурной пробы показатели кардиогемодинамики у подростков были достоверно увеличены по сравнению с показателями в покое и во время восстановительного периода. Изменения ЧСС (рис. 1), СД, ДД, СрГД, ДП, ТП, А и Рэ были высоко достоверны как у мальчиков, так и у девочек (р<0,001), но выраженность этих изменений у девочек была выше, что говорит о более высокой реактивности их организма к воздействию эмоциональных нагрузок, возникающих в процессе обучения.

Учитывая тот факт, что наиболее благоприятной реакцией на эмоциональное напряжение является повышение СрГД в основном за счет увеличения УОК при мало изменяющихся ЧСС и ОПСС (Соколов Е.И., 1983), можно заключить, что у подростков механизмы регуляции кардиогемодинамики еще несовершенны (Лучицкая Е.С., 2007). Также о несовершенстве механизмов регуляции кардиогемодинамики у подростков свидетельствует то, что рост МОК в зависимости от степени эмоциональной напряженности работы сопровождался только ростом ЧСС при неизменном УОК, что также является неблагоприятной реакцией организма на стрессорное воздействие.

Таблица 1

Показатели кардиогемодинамики у подростков в покое

Показатели

Группы подростков

Частота сердечных сокращений (уд/мин)

Ударный объем крови (мл)

Общее периферическое сопротивление сосудов (дин)

Обычный режим двигательной активности

Мальчики (п=62)

82,1 ±1,14

55,7 ± 1,35

1618 ± 34,3

Девочки (п=97)

87,0 ± 1,49

61,7 ± 1,36

1409 ± 32,0

Р

<0,01

<0,01

<0,001

Повышенный

режим двигательной активности

Мальчики (п=67)

80,2 ± 1,61

58,1 ±1,98

1583 ±43,1

Девочки (п=23)

82,1 ±2,62

62,1 ±2,1

1413 ± 57,7

Р

>0,05

>0,05

<0,001

Показатели

Группы подростков

Среднее гемодинамическое давление (мм.рт.ст.)

Сердечный

индекс (л/мин/м2)

Объемная скорость сердечного выброса (мл/сек)

Обычный режим двигательной активности

Мальчики (п=62)

86,2 ± 0,75

2,91 ± 0,06

228,2 ± 5,2

Девочки (п=97)

87,9 ±0,76

3,56 ±0,08

245,4 ± 8,6

Р

>0,05

<0,001

<0,05

Повышенный

режим двигательной активности

Мальчики (п=67)

85,9 ± 1,02

2,89 ±0,08

236,1 ±7,3

Девочки (п=23)

86,5 ± 1,54

3,38 ±0,12

245,4 ± 8,6

Р

>0,05

<0,05

>0,05

Высокодостоверное (р<0,001) изменение показателей, характеризующих энергетическую характеристику сердечной деятельности и потребность миокарда в кислороде (табл. 2), доказывает, что данный вид умственной деятельности является достаточно стрессогенным фактором для организма подростков.

Частота сердечных сокращении (уд/мин)

1 этап

2 этап

3 этап

4 этап

—♦—Мальчики - спортсмены

- • - Мальчики неспортсмены

-А— Девочки - спортсмены —X—Девочки неспортсмены

Минутный объем крови (л)

100 97 94 91 88 85 82 79

Мальчики - спортсмены

- - • -

Мальчики неспортсмены

- - А —

Девочки - спортсмены

—X—

Девочки неспортсмены

1 этап

2 этап

3 этап

4 этап

Примечание: 1 этап - покой; 2,3,4 этапы - 5,7,10 минуты выполнения корректурной пробы, соответственно

Рис. 1. Динамика изменения частоты сердечных сокращений и минутного объема крови у подростков во время выполнения корректурной пробы

Реакцией на максимальное эмоциональное напряжение было достоверное, по сравнению с предыдущим этапом эксперимента, увеличение у мальчиков ЧСС с 86,8±1,2 до 91,8±1,2 уд/мин (р<0,01); ДП с 105,3±2,2 до 112,3±2,1 усл. ед. (р<0,05) и ТП с 25,46±0,39 до 26,65±0,39 усл. ед. (р<0,05). У девочек достоверно изменились ЧСС (с 94,5±1,6 до 99,0±1,6 уд/мин, р<0,05) и ТП (с 28,19±0,48 до 29,54±0,47 усл.ед., р<0,05). Можно сделать заключение о том, что кардиогемодинамическая устойчивость к максимальному эмоциональному напряжению у девочек выше, чем у мальчиков; система коронарных сосудов во время эмоциональных перегрузок защищена у девочек более эффективно, хотя на ординарные эмоциональные нагрузки они отвечают более сильными изменениями кардиогемодинамики.

Анализ восстановительного периода показал, что наиболее активно процессы восстановления у неспортсменов происходят сразу же после окончания работы, во время анализа полученных результатов. СрГД и Рэ у мальчиков продолжают достоверно снижаться до 2-й минуты восстановления, а у девочек эти показатели и СД достоверно снизились на 5-й минуте восстановительного периода, что говорит о некотором замедлении темпов восстановления системы кардиогемодинамики у девочек в подростковом возрасте.

Таким образом, предложенная методика исследования кардиогемодинамической реакции организма на эмоциональное напряжение в условиях напряженной информационной нагрузки, сопровождающей выполнение социально-значимых заданий и тестов, может быть рекомендована для исследования устойчивости организма подростков не только к данному виду учебных работ, но и для выявления общей устойчивости организма к эмоциональным перегрузкам. Решение компьютерного теста вызывает вегетативные сдвиги в организме подростков, характерные для эмоционального напряжения, что необходимо учитывать при включении данного метода учета знаний в учебный план школьников. Особое внимание необходимо уделять комплексным показателям, характеризующим энергетическое обеспечение сердечной деятельности и потребность миокарда в кислороде.

Сравнительный анализ кардиогемодинамики в покое и при эмоциональном напряжении у подростков, занимающихся физической культурой

У подростков, чей недельный уровень двигательной активности превышал гигиеническую норму, обнаружено снижение потребности миокарда в кислороде в состоянии покоя (табл. 2); у девочек эти различия высоко достоверны (р<0,001). При этом основные показатели, характеризующие внутрисердечную гемодинамику (УОК, ОПСС, СрГД, СИ), достоверно не отличались в обеих группах (табл. 1).

Таблица 2

Изменение показателей кардиогемодинамики на 5-ой минуте выполнения корректурной пробы

Показатели

Двойное произведение (усл. ед.)

Тройное произведение (усл. ед.)

Внешняя работа сердца (кГм)

Мощность сокращения

левого желудочка (Вт)

Расход энергии сердцем (Вт-л/мин)

Обычный режим двигательной активности

мальчики (п=62)

Покой

91,58 ±1,68

22,1 ± 0,3

5,48 ±0,15

2,64 ± 0,07

11,5 ± 0,1

5-я минута пробы

105,3 ±2,2

25,5 ±0,39

6,33 ±0,18

2,87 ± 0,08

12,5 ± 0,13

Р

<0,001

<0,001

<0,001

<0,05

<0,001

Девочки (п=97)

Покой

98,15 ±2,1

24,3 ±0,35

6,50 ±0,17

2,86 ± 0,06

11,7 ± 0,1

5-я минута пробы

115,0 ±2,76

28,2 ± 0,48

7,90 ±0,25

3,20 ± 0,08

12,8 ± 0,12

Р