Применение близнецового метода в оценке адаптации к учебной нагрузке

Применение близнецового метода в оценке адаптации к учебной нагрузке

А. Г. Соломонов, Р. С. Колокольцева, П. С. Колокольцева

В исследованиях процессов адаптации школьников к факторам учебной нагрузки традиционно обращается внимание на оценку параметров и динамику функционирования физиологических систем: кардио-респираторной, опорно-двигательной, нервной и сенсорной [1] . Динамика психологических черт личности меняется во время учебной деятельности в соответствии с физиологическими возможностями. Незаменимым при оценке величины воздействия различных факторов на проявление как физиологических, так и психологических характеристик является близнецовый метод, позволяющий исключить генетическую неоднородность опыта и контроля. В то же время его применение сталкивается со значительными трудностями. Основная из них - малая частота встречаемости монозиготных пар, делающая невозможным формирование групп, значительных по объёму и различающихся лишь по оцениваемым воздействующим факторам. Близнецовый метод в этом случае может применяться в длительных исследованиях по отношению к большому количеству типов экспериментальных воздействий. Тогда диапазоны физиологической нормы реакций идентичных генотипов могут быть определены на нескольких или даже на одной близнецовой паре. Следует обратить внимание, что с применением близнецового метода выполняются в основном психогенетические исследования [2] . Физиологические особенности близнецов в процессе адаптации к учебным нагрузкам практически не рассматривались. 

В сообщении представлены результаты оценки отличий анатомических, физиологических и психофизиологических параметров одной пары монозиготных близнецов - учениц выпускного класса ярославской средней школы №83. Исследование проводилось на протяжении наиболее сложного по нагрузке учебного года. Занятия по учебной программе в школе дополнялись не менее интенсивными занятиями на факультативах, самостоятельной познавательной деятельностью на внешкольных курсах по экономике города (оценка муниципальной собственности) и исследовательской деятельностью. Необходимо отметить высокую мотивацию испытуемых в получении знаний и в проведении исследования. По окончании школы обе девушки стремятся продолжить свое образование в вузе. Заинтересованность в получении результатов связана с тем, что они решили стать биологами. Проблемы близнецов, связанные с ними непосредственно, входят в сферу их формирующихся научных интересов. Поэтому в исследовании, наряду с разовыми измерениями, применяли также длительные серии самостоятельно выполняемых экспериментальных воздействий и самонаблюдений. Морфометрические методы включали фотографирование и соматоскопию лица, дактилоскопию, анализ росто-весовых характеристик. К физиологическим методам в исследовании отнесены: анализ рядов кардиоинтервавлов по Р.М. Баевскому, измерение хода восстановления температуры закаленной и незакаленной кожи после стандартной холодовой пробы М.Е. Маршака, методы исследования анализаторов (определение остроты зрения, пространственного порога кожных ощущений). Психофизиологические методы позволили провести оценку восприятия временных интервалов, умственной работоспособности до и после воздействия шума, суточной динамики скорости простой сенсомоторной реакции в течение недели, изучить устойчивость и продуктивность внимания, устойчивость и истощаемость памяти. Отличия в выраженности признака находили по коэффициенту Кот.(%)=200(Х1-Х2):(Х1+Х2), где Х1 и Х2 - средние значения величин определяемого количественного признака у каждого близнеца. Для контроля проводилось сравнение признаков между каждым из близнецов и их сестрой, студенткой-психологом второго курса университета. Разница с ней в возрасте 15 месяцев.

Результаты исследования и их обсуждение

Морфометрические показатели

Черты лица. Все три сестры обладают значительным сходством. Совпадение морфометрических параметров подтверждается объединенными фотографиями правых и левых половин лиц сестер, снятых в анфас в одно и то же время. От всех шести возможных вариантов остается впечатление пропорционального лица, не имеющего пространственных искажений. Одинаковость черт близнецов выражена существенно сильнее. По фотографиям у них выявлено единственное отличие в разрезе глаз. 

Дактилоскопия. Используемые в криминалистике признаки идентификации дали возможность отличить любой из рассматриваемых гомологичных отпечатков. Для близнецов выявлены отличия не только по микропризнакам, но и по типу основного узора. В одном случае на всех пальцах обеих рук представлены петли. В другом, помимо петель, рисунки на больших пальцах правой и левой рук соответствуют завиткам и дугам. Рисунки отпечатков пальцев их сестры определяются как дуги.

Динамика роста и массы тела. Она прослежена с момента рождения до периода раннего детства по данным медицинских карт. Проведено сравнение коэффициентов отличий с их современными значениями. Максимальные отличия у близнецов зарегистрированы в момент рождения: по массе - 8,7%, росту - 4,3%. Выравнивание значений наступило в год. В настоящий момент отличия в росте отсутствуют, близнец, более тяжелый при рождении, отстает по массе. Старшая сестра, опережавшая их при рождении по массе на 34%, сейчас имеет тот же рост, что и они, и меньшую массу тела.

В целом анализ морфологических признаков, а также совпадение результатов по группе крови близнецов подтвердили предположение о монозиготности близнецов исследуемой пары.

Функциональные показатели

Использованные нами функциональные показатели в значительной мере соответствуют показателям, оцененным в исследовании Т.А. Немчина [3] . Динамика параметров функциональных состояний в процессах адаптации к учебным нагрузкам отражает как фазы развивающегося стресса, так и степень возникающего при этом и субъективно ощущаемого нервно-психического напряжения, или НПН. Предполагаемое соответствие фаз стресса и степеней НПН отражено в табл. 1.

Таблица 1

Фазы стресса и степень нервно- психического напряжения

Фаза стресса

Признаки

Степень НПН

Признаки

Мобилизационная готовность

Рост активности висцеральных систем: кровообращения, дыхания, симпатико-адреналовой системы

НПН-1 Слабая

Сохранность соматического и психического состояния, отсутствие физического и психического дискомфорта

Резистентность, "эустресс"

Мобилизация энергетических и функциональных ресурсов, иммунных систем, повышенный синтез белков, преобладание тонуса симпатической нервной системы

НПН-2 Умеренная

Физический дискомфорт, не препятствующий работе, подъем, активизация психической деятельности с положительными эмоциональными переживаниями

Истощение, "дистресс"

Рассогласование механизмов регуляции висцеральных и моторных рефлексов

НПН-3 Чрезвычайная

Психический, физический дискомфорт, нарушение психических, физических функций

Нами проведен опрос на различных этапах исследования в соответствии с методикой работы [3] по оценке степени нервно-психического напряжения. Он выявил для всех испытуемых умеренную степень нервно-психического напряжения. Оценка полученных функциональных показателей произведена как в сравнении со значениями, приводимыми Т.А. Немчиным, так и с учетом положения, обоснованного Р.С. Баевским: уменьшение изменчивости в выраженности признака свидетельствует о повышении напряженности адаптационных механизмов [4] .

Напряжение регуляторных систем деятельности сердца. Кардиоинтервалограммы получены у трех сестер во второй половине дня после учебных занятий. Анализ по методу Р.М. Баевского проведен сотрудником Ярославского государственного технического университета С.Н. Петровым. Индекс напряжения для близнецов 61 и 67, для сестры 70, норма. Кот. для близнецов 9,37%, в сравнении с сестрой 13,74% и 4,38%. Относительная мощность дыхательной волны в спектре соответственно 5%, 2% и 6%. Значения мощности дыхательной волны, меньшие 8%, свидетельствуют о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания симпатического отдела, значение 2% говорит уже о резком преобладании симпатической активности. Можно отметить абсолютное совпадение у близнецов периодов дыхательной волны, определенной методом кардиоинтервалографии. У обоих близнецов они совпадают с точностью до сотых долей секунды: 4,57 сек, у сестры - 5,33 сек, Кот. с сестрой =15,35%. Данные подтверждают наличие у обследуемых стресса в стадии резистентности.

Функциональные резервы сосудистой системы к холодовой адаптации. Обеспечение перехода в процессе адаптации от одного функционального состояния к другому, изменение уровня функционирования (УФ) связаны, кроме степени напряжения регуляторных механизмов (СН), с наличием функциональных резервов (ФР): УФ = ФР:СН. Основной метод оценки ФР - применение функциональных нагрузочных тестов. Физическая нагрузка и закаливание, прежде всего к холоду - основные способы повышения ФР. Близнецовый метод позволяет проводить их оценку при генетически идентичном контроле. Исследование резервов холодовой адаптации проведено при сравнении хода восстановления температуры кожи после нагрузочной пробы М.Е. Маршака. Вначале зарегистрирован идентичный, определенный с точностью 0,1 ° С, ход восстановления температуры. Затем один близнец в течение недели по три раза в день по минуте закаливал участок кожи в районе локтевого сгиба сосудом со льдом. Этот участок обычно закрыт одеждой, меньше подвергается перепадам температур и поэтому считается незакаленным [5] .



Более резкое изменение температуры кожи сразу после холодовой пробы у закаленной кожи сопровождается значительно большей скоростью ее восстановления. Такая активная реакция со стороны сосудистой системы при закаливании позволила подтвердить существование ее функционального резерва. Количественная его оценка может быть выражена как отношение разности температур "незакаленной" и "закаленной" кожи сразу после нагрузки к времени, необходимому для выравнивания температур. 

Изменчивость сенсорных и психофизиологических характеристик близнецов. В исследовании выдвигается предположение, что величина их изменчивости может быть использована как показатель напряженности адаптационных процессов. 

Показатели

Близнецы, значения

К от. Близнецы

Сестра, значения

К от.

Острота зрения: 

правый и левый глаз 

1. 1,0 - 1.0

2. 0,6 - 0,4

50,0 -86,0

1,0 - 1,0

0

50 - 86

Пространственный порог различения, ладонь, мм

1. 8

2. 9

4,1

11

31,6

20,0

Оценка временных интервалов в секундах

Секунда

Минута

Пять минут



1. 0,74

2. 0,77

1. 81

2. 80

1. 312

2. 324



4,0

1,2

3,8



0,80

53

248



7,8

3,8

41,8

40,6

22,9

26,1

Умственная работоспособность до и после воздействия шума, таблицы Анфимова: знаки и сложность

1. 561 - 603

1,77- 1,61

2. 533 - 565

1,68 - 1,66

3,3 - 6,5

5,2 - 3,1

Нет данных

Нет данных

Устойчивость и продуктивность внимания: количество операций

1. 188

2. 150

22,5

Нет данных

Нет данных

Устойчивость и истощаемость памяти: повторы 10 слов, до и после истощения

1. 2 - 2

2. 2 - 2

0

Нет данных

Нет данных

Сенсомоторная реакция, среднее в сек.

1. 0,152

2. 0,142

6,8

0,172

1. 12,5

2. 19,1

Отличия между близнецами по рассмотренным психофизиологическим показателям (без остроты зрения) приблизительно соответствуют 6 %. Острота зрения у второго близнеца после курса проведенного лечения приблизилась к норме. Отличия между ними и сестрой в два с лишним раза больше. Значения, меньшие 10%, по нашему мнению, соответствуют для близнецов стадии мобилизации функциональных ресурсов, или резистентности. Качественно оценивая динамику скорости простой сенсомоторной реакции, изученной на протяжении недели (по 175 определений на человека), можно предполагать достаточную стабильность ритма данного психофизиологического показателя у близнецов и их сестры. Это также позволяет говорить об адаптации организма к условиям учебно-познавательных нагрузок. Количественный анализ динамики скорости реакции требует отдельного рассмотрения.

Заключение

Результаты проведенного исследования дали возможность оценить уровень адаптации к учебной нагрузке как на основе анализа физиологических систем организма, так и диапазона изменчивости фенотипических проявлений генотипа. Близнецовый метод может применяться в исследовании адаптации к учебным нагрузкам.

Список литературы

Адаптация организма учащихся к учебной и физическим нагрузкам / Под ред. А.Г. Хрипковой, М.В. Антроповой. М.: Педагогика, 1982. 240 с. 

Равич-Щербо И.В. и др. Психогенетика. М.: Изд-во МГУ, 1999. 445 с. 

Немчин Т.А. Состояние нервно-психического напряжения. Л.: Изд-во ЛГУ, 1983. 166 с. 

Баевский Р.М., Берсенева А.П. Оценка адаптационных возможностей и риск развития заболеваний. М.: Медицина, 1997. 235 с. 

Маршак М.Е. Физиологические основы закаливания организма человека. Л.: Медицина, 1965. 150 с.