Особенности паттерна внешнего дыхания при ментальной деятельности у студентов с разными типами циркадианных ритмов

ОСОБЕННОСТИ ПАТТЕРНА ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ ПРИ МЕНТАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМИ ТИПАМИ ЦИРКАДИАННЫХ РИТМОВ

С.И. Павленко, О.А. Ведясова

ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королёва», г. Самара, Россия

Актуальность. На примере многих физиологических функций показано, что параметры функционального состояния организма и его изменения у человека в покое, стрессовых ситуациях, при патологиях в значительной мере зависят от индивидуальных биоритмов. Однако в ряду этих функций до сих пор наименее изученной остается хроно-типическая зависимость циркадианных вариаций ритма и паттерна дыхания, как в покое, так и при психоэмоциональном напряжении и в экстремальных условиях.

Цель исследования. Анализ реакций внешнего дыхания у студентов с разными хронотипами в условиях ментального стресса, создаваемого выполнением информационной нагрузки, в утренние, дневные и вечерние часы.

Материалы и методы. Обследовано 160 студентов (38 «жаворонков», 64 «голубя» и 58 «сов»). Циркадианную типологию (хро-нотипы) испытуемых определяли по методике Д. Хорна - О. Эстерберга в модификации А.А. Путилова. Информационная (ментальная) нагрузка заключалась в выполнении батареи тестов на внимание и счет в уме. Паттерн внешнего дыхания регистрировали методом спирографии до и сразу после завершения ментальной нагрузки утром с 7.30 до 9.00 ч, днем с 13.00 до 14.30 ч и вечером с 18.00 до 19.30 ч. Оценивали изменения объемных и частотных показателей дыхания.

Результаты. В условиях ментального стресса, обусловленного информационной нагрузкой, наиболее выраженные респираторные реакции наблюдались у студентов «жаворонков», особенно утром. Стрессовая ситуация в утренние часы вызывала у «жаворонков» рост частоты дыхания на фоне общего ослабления легочной вентиляции. На это

указывало снижение минутного объема дыхания (МОД) на 13,1 % (р<0,01), обусловленное, в первую очередь, уменьшением дыхательного объема (ДО) на 9,5 % (р<0,01) относительно покоя. Одновременно уменьшались жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и резервный объем выдоха в среднем на 13,2 %. Днем стресс-нагрузка у этих студентов способствовала увеличению МОД на 6,3 % (р<0,05) в сочетании с выраженным ростом отношения длительностей вдоха и выдоха (Твд/Твыд) на 23,9 % (р<0,05) по сравнению с исходным уровнем. Реакции на ментальную деятельность в вечернее время у «жаворонков» выражались в достоверном снижении ДО и пролонгировании инспираторной фазы дыхательного цикла.

Студенты дневного хронотипа («голуби») занимали второе место по количеству реакций дыхания на ментальную нагрузку, причем наиболее выраженные изменения у них отмечались в дневные часы. В это время у «голубей», подобно утренним реакциям у «жаворонков», на фоне небольшого увеличения частоты дыхания, происходило заметное уменьшение ДО (на 10,1 %; р<0,01), определившее интегральный эффект снижения МОД на 6,1 % (р<0,05) относительно состояния спокойного бодрствования. Кроме того, отмечалось уменьшение ЖЕЛ и резервного объема вдоха. Утром и вечером выполнение тестовых заданий у «голубей» не вызывало изменений МОД, однако значимо меняло уровень таких параметров паттерна дыхания как ДО и отношение Твд/Твыд.

У студентов «сов» в условиях ментальной деятельности наблюдалась наименьшая изменчивость дыхания, причем при выполнении информационной нагрузки в разные периоды дня у них формировались различные

тенденции в виде колебаний отдельных объемных и частотных показателей паттерна дыхания. Так, при умственной деятельности в утреннее время реакции у «сов» проявлялись уменьшением величин резервного объема вдоха и отношения Твд/Твыд. Днем при той же нагрузке у них менялись временные параметры паттерна дыхания, а именно, возрастали длительность вдоха и отношение Твд/Твыд на 5,3 % (р<0,05) и 4,9 % (р<0,05) соответственно, а вечером отмечалось изменение объемных показателей спирограмм в виде снижения емкости вдоха на 12,2 % (р<0,01) и резервного объема выдоха на 6,3 % (р<0,05).

При межгрупповом сравнении реакций внешнего дыхания на информационную нагрузку было установлено наличие наибольших различий в парах «голуби» - «совы», что проявлялось неоднозначными изменениями у представителей этих хронотипов величин ЖЕЛ, емкости вдоха и его резерва, ДО и длительности экспираторной фазы, особенно в утреннее время, и резерва выдоха в вечернее.

В парах «жаворонки» - «голуби» различия в реакциях на стресс-нагрузку касались такого параметра паттерна дыхания как ЖЕЛ и отмечались в утренние часы. Между «жаворонками» и «совами» существенной разницы в выраженности изменений дыхания при ментальной деятельности не наблюдалось.

Заключение. Полученные данные свидетельствуют об особенностях центральных ре-гуляторных влияний, включая влияния со стороны пейсмекеров эндогенных ритмов, на частотные и объемные характеристики внешнего дыхания, а также о неодинаковой степени стабильности базальных паттернов дыхания в условиях ментальной деятельности у лиц с разными типами циркадианной активности. Выявленная хронотипическая зависимость паттерна внешнего дыхания отражает различные возможности студентов «жаворонков», «голубей» и «сов» в плане их адаптации к временной организации режимов выполнения информационных нагрузок в процессе обучения.