Гендерные особенности пластичности нервных процессов младших подростков 11-13 лет

ГЕНДЕРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПЛАСТИЧНОСТИ НЕРВНЫХ ПРОЦЕССОВ МЛАДШИХ ПОДРОСТКОВ 11-13 ЛЕТ

В.С. Смирнова, В.П Мальцев1 ФГБОУВПО «Челябинский государственный педагогический университет», г. Челябинск

Представленные в статье результаты сенсомоторной интеграции младших подростков характеризуют психофизиологический профиль, выраженный в среднем уровне подвижности нервных процессов, неуравновешенности с преобладанием процессов возбуждения и слабости нервной системы. У девочек возрастные изменения более выражены по сравнению с мальчиками. Функциональная пластичность нервной системы младших подростков обеспечивает оптимальное психофизиологическое состояние организма за счет консолидации нейродинами-ческих процессов и компенсаторных перестроек функциональных систем обследуемых.

Ключевые слова: младшие подростки, сенсомоторная интеграция, свойства нервной системы, пластичность нервной системы.

Gender-specific neuroplasticity in young teenagers at the age of 11-13 years old.

The results of the sensorimotor integration presented in the article characterize the psy-chophysiological profile of teenagers by the average level of mobility of nervous processes, imbalance with the predominance of excitation and weakness of the nervous system. Age-related changes are more pronounced in girls than in boys. The functional plasticity of the nervous system ensures optimal psychophysiological state of the organism due to the consolidation of neural processes and compensatory restructuring of the functional systems in teenagers.

Keywords: younger teenagers, sensorimotor integration, characteristics of the nervous system, neuroplasticity.

На сегодняшний день в условиях глубокого реформирования системы образования актуальными являются вопросы психофизиологической адаптации подрастающего поколения к различным факторам окружающей среды, в том числе и учебной деятельности [5, 7].

Адаптационные реакции организма обеспечиваются комплексной работой всех систем органов, но главная роль в обеспечении жизнедеятельности принадлежит центральной нервной системе (ЦНС). Индивидуально-типологические особенности протекания нервных процессов - возбуждения и торможения и функциональное состояние ЦНС, обусловливают формирование оптимальной для текущей ситуации функциональной системы (программы адаптации), результатом которой является приспособление организма к существующим условиям среды [9, 10].

Многочисленные психофизиологические исследования, проведенные на базе научно-исследовательской лаборатории «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» ФГБОУ ВПО ЧГПУ под руко-

Контакты:'Мальцев В.П. - E-mail: <mal585@mail.ru>

водством Д.З. Шибковой в муниципальных образовательных учреждениях г. Челябинска в период с 2006 по 2012 год, убедительно доказывают наличие гендер-ных особенностей сенсомоторного реагирования подростков, зависимости психомоторных реакций от профиля обучения и организации здоровьесберегающей образовательной среды [12, 13, 14, 16, 17]. Учет особенностей нервных процессов обучающихся при прогнозировании, выборе способов и средств реализации учебной деятельности способствует повышению эффективности качества обучения при минимальной «физиологической цене» [5, 7; 15].

Пластичность нервных процессов обусловливает способность к функциональной перестройке. Являясь системным свойством мозга, выступает ключевым звеном психофизиологической адаптации индивида [1]. Прогностическим показателем пластичности нервных процессов можно считать сенсомоторную интеграцию [2], понимаемую как взаимосвязь и согласованность сенсорных и моторных процессов, осуществляющихся на различных уровнях мозговой организации [1].

Функциональные изменения гипоталамо-гипофизарной системы в период полового созревания подростков определяют не только морфофункциональные перестройки организма, но и откладывают значительный отпечаток на проявление психофизиологических функций [3]. Подобные изменения отражается на личностном развитии, в межличностной и социальной сферах детей подросткового возраста. В связи, с чем, изучение специфики пластичности нервных процессов на начальных этапах полового созревания является актуальным и требующим дальнейшего исследования.

Цель исследования: выявление гендерных особенностей сенсомоторной интеграции ЦНС младших подростков (11-13 лет) в условиях учебной деятельности.

ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Все обследования проводились стационарно на базе медицинского кабинета в первой половине дня с 9.00 до 12.00 в МАОУ СОШ №44 им. С.Ф. Бароненко г. Копейска Челябинской области. Исследования проводились в отсутствии признаков заболеваний на момент исследований в соответствии с основными биоэтическими правилами.

Обследование проведено в динамике 2-х лет обучения на группе практически здоровых учеников 5-х и 6-х классов. Всего обследован 91 ребенок 11-13 лет (44 мальчика и 47 девочек). Допуск учащихся к психофизиологическому обследованию проводился на основании письменного согласия одного из родителей учащегося и администрации школы.

Оценка сенсомоторной интеграция обследуемого контингента детей осуществлялась при помощи аппаратно-программного комплекса «НС-ПсихоТест» («НейроСофт», г. Иваново).

Количественные характеристики хронорефлексометричеких реакций были положены в основу определения свойств нервной системы: силы нервной системы, подвижности нервных процессов, уравновешенности нервных процессов.

При изучении особенностей сенсомоторного интеграции были использованы следующие методики: «Простая зрительно-моторная реакция» (ПЗМР), «Оценка Внимания» (ОВ). На основании изучения скорости сенсомоторного реагирования

по предложенным методикам оценивалась подвижность нервных процессов, особенности внимания. Результаты методика «Теппинг-тест» (ТТ) характеризовали силу нервной системы; уравновешенность процессов возбуждения и торможения диагностировалась по методике «Реакция на движущийся объект» (РДО). Текущее функциональное состояние ЦНС определяли по критериям Т.Д. Лоскутовой: функциональный уровень системы (ФУС), устойчивость реакции (УР), уровень функциональных возможностей (УФВ).

Математическая обработка результатов исследования проводилась при помощи программного обеспечения Microsoft Excel и Statistica 6,0 с использованием общепринятых методов вариационной статистики. Результаты считали статистически значимыми при р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ

Особенности сенсомоторного реагирования обследуемых подростков обобщены в таблице 1.

Таблица 1

Динамика показателей сенсомоторных реакций младших подростков,

Показатели 11 -12 лет

Девочки

ПЗМР, мс 249,70±9,49 254,15±13,61 263,67±9,74 253,22±12,65

РДО, мс -115,16±12,34 -87,93±13,51 -131,64±15,62 * -90,72±15,04

ТТ средняя частота, Гц 4,89±0,14* 5,41±0,15 4,56±0,15 4,85±0,23

ТТ число уд. 138,28±5,10* 153,90±4,50 133,04±4,55 140±6,84

Показатель силы, усл. ед. 4,14±0,41 3,19±0,30 3,41±0,53 2,98±0,54

Примечание: * - достоверные различия между среднегрупповыми показателями девочек и мальчиков одного возраста (при р<0,05).

Простая зрительно-моторная реакция (ПЗМР) - это элементарная произвольная двигательная реакции человека на зрительный стимул. Величина времени реакции обусловлена физико-химическими процессами рецептора, прохождением нервного импульса по проводящим путям, аналитико-синтетической работой в мозговых центрах и моторным ответом. Простая сенсомоторная реакция позволяет оценить подвижность нервных процессов, то есть легкость смены одного нервного процесса другим. Сопоставление полученных результатов с нормативными значениями [6], свидетельствует о среднем уровне выраженности подвижности нервных процессов, скорость работы нервной системы исследуемого контингента подростков вне зависимости от пола оптимальна. Средний уровень выраженности подвижности нервных процессов характеризует оптимальное переключение вни-

мание с одного вида деятельности на другой, с одной мысли на другую. Обращает внимание относительная стабильность средних значений показателей ПЗМР в динамике двух лет обучения в популяции мальчиков (254,2 мс и 253,2 мс соответственно), в то время как в популяции девочек отмечена тенденция к снижению на 6% средних показателей сенсомоторного реагирования (с 249,7 мс до 263,7 мс). Полученные результаты нашего исследования согласуются с данными ряда авторов [5, 8] отражающими закономерное чередование изменений средних показателей времени зрительно-моторных реакций и их относительного постоянства, возникающих на начальных этапах полового созревания под влиянием гормональных влияний гипоталамо-гипофизарной системы мозга [3].

Показатели РДО отражают уравновешенность нервных процессов - соотношение силы процесса возбуждения и силы процесса торможения. Средние отрицательные показатели РДО подростков свидетельствуют о неуравновешенности нервных процессов с преобладанием силы возбуждения. группе девочек средний показатель сложной сенсомоторной реакции на движущийся объект на 31% (5 класс) и 45% (6 класс) ниже аналогичного показателя мальчиков, в возрасте 12-13 лет данные различия становятся достоверными (р=0,01). Можно предположить, что успешное выполнение рефлексометрического теста в группе девочек с учетом возрастного снижения среднего показателя ПЗМР обусловливает повышение ак-тивационных процессов в мозге.

Информацию об уравновешенности нервных процессов обследуемого дает не только показатель среднего значения времени реакции РДО, но и соотношение числа опережающих и запаздывающих реакций.

На рисунке 1 представлено процентное соотношение реакций различного типа учащихся 5-6 классов по методике РДО.

60

40

20

%

девочки мальчики

11-12 лет

девочки мальчики

13-14 лет

Н Точные реакции  Реакции опережения

Реакции запаздывания

*

*

0

Рис. 1. Процентное распределение учащихся 11 -13 лет в зависимости от точности реакций по методике РДО Примечание: * - достоверные различия между среднегрупповыми показателями девочек и мальчиков одного возраста; • - достоверные различия в возрастной динамике одного пола.

Данные рисунка согласуются с табличными результатами (см. табл. 1) по методике РДО. У обследуемых контингента младших подростков процент опережений превышает процент запаздываний, диагностируется склонность к преждевременным реакциям, характеризующая неуравновешенность нервных процессов с преобладанием силы возбуждения.

Как известно [18] качество выполнения сложных зрительно-моторных реакций базируется на дифференцировочных реакциях с участием лобно-моторных систем и отражает эффективность произвольного внимания. При этом выявлены половозрастные особенности сенсомоторного реагирования при выполнении сложной зрительно-моторной реакции. У мальчиков обеих возрастных групп по сравнению с девочками наблюдается склонность к более точному реагированию на зрительные стимулы (число точных реакций у мальчиков в среднем на 10% -12% выше таковых показателей девочек (при р<0,05). Число реакций опережения в популяции девочек в среднем на 10% выше по сравнению с мальчиками (при р<0,05). Важно отметить, что, если в группе мальчиков в динамике двух лет обследования, снижение числа преждевременных реакций обусловлено ростом числа обследуемых с точными реакциями, в то время как в группе девочек снижение опережающих реакций обусловлено достоверным увеличением числа обследуемых с проявлениями тормозных реакций (при р<0,05).

Результаты теппинг-теста (см. табл. 1), характеризующие работоспособность нервной системы, то есть возможность нейронов длительное время находиться в состоянии возбуждения или в состоянии торможения, отражают общую тенденцию к снижению силы нервной системы (на 7% у мальчиков и 21% у девочек). Частотные и количественные показатели ТТ в группе мальчиков превышают аналогичные данные девочек, в возрасте 11-12 лет результаты теста достоверно выше у мальчиков (р<0,01).

Слабость нервной системы, диагностируемая в нашем исследовании, вероятно, компенсируется активированностью нервной системы, что выражается в неуравновешенности нервных процессов с преобладанием силы возбуждения.

Полученные данные отражают общую тенденцию изменения сенсомоторной интеграции у младших подростков, выраженную в функциональной консолидации процессов подвижности, уравновешенности и силы нервной системы. У девочек возрастные изменения более выражены по сравнению с мальчиками, что обусловлено началом полового созревания (II стадия), которая у девочек начинается в 11-12 лет, а у большинства мальчиков запаздывает на 1-2 года.

Функциональное состояние проявляется степенью активации ЦНС в определенный момент времени, от которого зависят границы возможностей ее жизнедеятельности. Функциональное состояние влияет на особенности протекания нервных процессов и определяет работоспособность человека в данный конкретный момент времени [4]. Наиболее эффективная деятельность организма наблюдается при так называемом оптимальном функциональном состоянии, соответствующем не слишком низкому и не слишком высокому уровню активации нервной системы, то есть при таком функциональном состоянии, которому соответствует активный уровень бодрствования. В таблице 2 обобщены средние показатели функционального состояния и свойств внимания младших подростков.

Таблица 2

Динамика показателей функционального состояния и внимания младших

подростков,

Показатели 11-12 лет

Девочки

ФУС, усл. ед. 4,40±0,08 4,54±0,06 4,39±0,08 4,39±0,07

УР, усл. ед. 1,76±0,08 1,88±0,07 1,79±0,11 1,78±0,10

УФВ, усл. ед. 3,39±0,08 3,54±0,08 3,40±0,11 3,43±0,11

ПЗМР, число ошибок 3,43±0,37* 5,19±0,58 5,64±0,57^ 5,66±0,58

РДО энтропия, усл.ед. 2,78±0,05 2,69±0,04 2,90±0,05* 2,70±00,5

Устойчивость внимания, усл. ед 1,00±0,03 0,95±0,03 1,07±0,04 1,00±0,04

Концентрация внимания, усл. ед. 0,93±0,02 0,92±0,03 0,92±0,03 0,98±0,03

Примечание: * - достоверные различия между среднегрупповыми показателями девочек и мальчиков одного возраста; • - достоверные различия в возрастной динамике одного пола (при р<0,05).

Работоспособность обследуемого контингента подростков, проанализированная по критериям ПЗМР Т.Д. Лоскутовой, характеризуется высокими показателями, что соответствует физиологической норме и отражает оптимальное функциональное состояние обследуемых подростков. Все диагностические критерии работоспособности (ФУС, УР, УФВ) соответствуют верхней границе возрастной нормы вне зависимости от пола обследуемых [6]. Возрастная динамика не выявила достоверных изменений в исследуемых показателях.

Функциональный уровень системы свидетельствует об оптимальном общем функциональном состоянии обследуемого контингента подростков, на момент проведения обследования. Устойчивость реакции диагностирует высокую устойчивость функционального состояния нервной системы. Уровень функциональных возможностей свидетельствует о высокой успешности выполнения инструкции, то есть о высоких функциональных возможностях нервной системы обследуемых. Происходит формирование адекватной исполнительной функциональной системы.

Показатель энтропии метода РДО отражает вероятность возникновения ошибок в реакциях обследуемого: снижение энтропии, уменьшает вероятность возникновения ошибки. Показатели энтропии характеризуют устойчивое текущее функциональное состояние контингента подростков на момент обследования. Половозрастные особенности отмечаются в меньших значениях показателя эн-

тропии в популяции мальчиков двух возрастных групп, при чем в возрасте 12-13 лет различия становятся достоверными (при р<0,05).

Физиологическими основами внимания являются формирование в соответствующем участке центральной нервной системе доминанты, определяющей избирательность внимания, и общий уровень активности мозга. Число ошибок, отражающее пропуски сигнала и преждевременные нажатия при тестировании ПЗМР, характеризуют устойчивость внимания. Данные описывающие длительность сосредоточения у мальчиков с возрастом практически остается неизменным, у девочек достоверно (при р<0,05) увеличиваются и достигают уровня мальчиков.

Показатель устойчивости внимания по методике «Оценка внимания» отражает степень удержания индивидом концентрации внимания к концу обследования на том же уровне, что и в среднем в течение всего обследования. У мальчиков данный показатель значимо не изменяется в динамике наблюдения и соответствует высокому уровню, т.е. сосредоточенность внимания к моменту завершения обследования сохранилась на том же уровне, что и в среднем в течение всего обследования. У девочек отмечена тенденция к снижению среднегруппового показателя с высокого до среднего.

Показатель концентрации внимания отражает степень сосредоточения внимания обследуемого на выполнении задания до наступления утомления. Вне зависимости от пола у обследуемых диагностируется средней уровень концентрации внимания, то есть данное свойство внимания до наступления утомления находилась на незначительно более высоком либо таком же уровне, что и в среднем в течение всего обследования.

Как известно [6], свойства внимания, такие как концентрация и устойчивость, обусловлены силой и уравновешенностью нервных процессов, что согласуется с описанными выше данными (см. табл. 1), снижение у девочек показателей силы нервной системы и возрастание неуравновешенности нервных процессов выражено в большей степени, чем у мальчиков.

Компенсаторные функциональные перестройки нейродинамических процессов отражают согласованность и объединение функциональных связей сенсорных и моторных мозговых структур для достижения оптимального функционального состояния нервной системы при выполнении хронорефлексометрических заданий. Что свидетельствуют о выраженной функциональной пластичности нервной системы подростков на начальных этапах полового созревания.

ВЫВОДЫ

1. Выявлены гендерные различия при выполнении сенсомоторных тестов: у мальчиков по сравнению с девочками отмечены прогностически лучшие показатели психофизиологических функций. У девочек возрастные изменения более выражены по сравнению с мальчиками, что обусловлено началом полового созревания (II стадия).

2. Сенсомоторная интеграция младших подростков 11-13 лет проявляется в функциональной консолидации процессов подвижности, уравновешенности и силы нервной системы и характеризует средний уровень функциональной по-

движности, неуравновешенность нервных процессов с преобладанием силы возбуждения, слабостью нервной системы.

3. Функциональная пластичность нервной системы младших подростков обеспечивает оптимальное психофизиологическое состояние организма за счет консолидации нейродинамических процессов и компенсаторных перестроек функциональных систем обследуемых.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров Ю.И. Введение в системную психофизиологию // Психология XXI века. - М.: Пер Се, 2003. - С. 39-85.

2. Вергунова У.Е. Анализ проблемы: пластичность нервных процессов, интеллектуальная деятельность и успешность обучения школьников // Вестник Психофизиологии. - 2015. - № 4. - С. 44-58.

3. Дубровинская Н.В., Фарбер Д.А., Безруких М.М. Психофизиология ребенка: Психофизиологические основы детской валеологии: Учеб. пособ. для студ. высш. учеб. заведений. - М.: ВЛАДОС, 2000. - 144 с.

4. Ильин Е.П. Психомоторная организация человека. - СПб.: Питер, 2003. -384 с.

5. Литвинова Н.А., Блинова Н.Г., Иванов В.И. и др. Психофизиологическое сопровождение образовательного процесса: Методические рекомендации / Научн. ред. Э.М. Казин. - Кемерово: Изд-во КРИПКиПРО, 2006. - 91 с.

6. Мантрова И.Н. Методическое руководство по психофизиологической и психологической диагностике. - Иваново, 2008. - 215 с.

7. Никифорова О.А., Навалихина В.И., Каленская Е.А. Здоровьесберегающие аспекты профильного обучения // Новые исследования. - 2010. - № 2 (23) - С. 5374.

8. Пирумова И.В. Морфофункциональные и психофизиологические особенности подростков 12-15 лет в условиях традиционного и раздельного по полу обучения: дис. ... канд. биол. наук. - Челябинск, 2010. - 167 с.

9. Слободская Е.Р. Темперамент, социальные факторы и приспособление подростков // Бюллетень СО РАМН. - 2004. - №2 (112). 1. - С. 106-111.

10. Судаков К.В. Системная организация функций человека: теоретические аспекты // Успехи физиологических наук. - 2000. - Т. 31, № 1. - С. 81-96.

11. Шибкова Д.З., Макунина О.А., Якубовская И.Я. Особенности психофизиологических функций школьников // Вестник Уральской медицинской академической науки. - Екатеринбург, 2006. - № 3-2 (15). - С. 75-76.

12. Шибкова Д.З., Мальцев В.П., Хайкина М.В. Гендерные особенности сен-сомоторного реагирования подростков 13 -14 лет, влияющие на продуктивность творческой деятельности // Вестник ЧГПУ. - Челябинск, 2009. - №4. - С. 330337.

13. Шибкова Д.З., Семенова М.В. Мониторинг психофизиологического статуса учащихся 14-15 лет в условиях профильного обучения // Матер. VII Между-нар. науч.-прак. конф. «Проблемы формирования и реализации потенциала личности в современной России». - Уфа, 2010. - С. 152-155.

14. Шибкова Д.З., Семенова М.В. Половозрастные особенности развития

скоростных характеристик произвольных движений учащихся 10-15 лет музыкального и хореографического профилей обучения // Вестник психофизиологии. -2012. - № 2. - С. 39-41.

15. Шибкова Д.З., Смирнова Ю.В. Здоровьесберегающая деятельность школы: системный подход // Качество образования в школе. - 2008. - № 6. - С. 51-65.

16. Шибкова Д.З., Хайкина М.В. Психофизиологические особенности школьников и их значение в организации учебно-воспитательного процесса // Современные подходы к построению и реализации системы непрерывного образования: Междунар. науч.-практ. конф., 18-19 окт. 2007 г.: сб. матер. / ЧГПУ. - Челябинск, 2007. - С. 205-210.

17. Шибкова Д.З., Хайкина М.В., Мальцев В.П. Показатели времени зрительно-моторных реакций учащихся 11-14 лет в условиях профильного обучения // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: мат-лы II Междунар. науч.-практ. конф., 08-11 ноября 2008, г. Челябинск: в 2 т. / ГОУ ВПО ЧГПУ. - Челябинск, 2008. - Т. 2. - С. 171-175.

18. Шутова С.В., Муравьева И.В. Сенсомоторные реакции как характеристика функционального состояния ЦНС // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2013. - Т. 18, № 5-3. - С. 2831-2840.