Адаптация учащихся к физическим нагрузкам с учетом состояния регуляторных систем (типов вегетативной регуляции) на уроке физической культуры

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

© Горелик В.В., 2015 УДК 796:612:371

АДАПТАЦИЯ УЧАЩИХСЯ К ФИЗИЧЕСКИМ НАГРУЗКАМ С УЧЕТОМ СОСТОЯНИЯ РЕГУЛЯТОРНЫХ СИСТЕМ (ТИПОВ ВЕГЕТАТИВНОЙ РЕГУЛЯЦИИ) НА УРОКЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ

В.В. Горелик

Тольяттинский государственный университет, г. Тольятти

В условиях учебного процесса общеобразовательных школ оценивались типы вегетативной регуляции школьников с помощью комплекса «Варикард 2.51» до и после урока физической культуры. Учитывая, определенный тип вегетативной регуляции школьников и корректируя физическую нагрузку, предупреждали дис-регуляторные проявления организма учащихся.

Ключевые слова: сердечно-сосудистая система, автономная регуляция, центральная регуляция, функциональные характеристики, симпатический и парасимпатический отдел вегетативной нервной системы.

Проблемы сохранения и улучшения здоровья подрастающего поколения являются важной государственной задачей. Анализ функционального состояния организма школьников и разработка новых способов улучшения адаптации учащихся к непрерывно нарастающим нагрузкам в значительной степени позволяет улучшить их адаптационные возможности [1, 4].

Определение базовых научных знаний о законах развития растущего детского организма и внедрение этих знаний в практику, позволит правильно учитывать индивидуально-типологические особенности регуляторных систем школьников, их исходное функциональное состояние и адаптивные возможности организма ребенка [2, 3].

Учителям физической культуры чрезвычайно важно следить за степенью переносимости физических нагрузок не только по частоте сердечных сокращений, но и по состоянию регуляции вегетативной нервной системы [6, 9, 10].

Актуальность этого направления трудно переоценить, в связи с тем, что

воспитание здорового и физически подготовленного поколения является не только важной государственной задачей, но и одним из ведущих средств борьбы с демографическим кризисом [1, 8].

Цель исследования: теоретически и экспериментально обосновать эффективность применения современных медико -биологических технологий в общеобразовательных школах для повышения оздоровительной направленности учебного процесса.

Основные задачи исследования:

1. Определить тип вегетативной регуляции, степень напряжения регулято-ных систем у школьников, занимающихся по программе «Спортивный выбор» и обучающихся по обычной учебной программе.

2. Изучить особенности адаптации организма учащихся к применению разных уровней двигательной активности во время урока физической культуры с учетом определенного типа вегетативной регуляции и функционального состояния регуляторных систем.

Материалы и методы

При изучении типов вегетативной регуляции были исследованы 128 учащихся 6-7 классов (12-13 лет) на уроках физической культуры. В исследовании приняли участие 128 школьников (68 девочек, 60 мальчиков). В одинаковых условиях нами были определены физиологические показатели в экспериментальной группе (ЭГ) из МБОУ средней общеобразовательной школы № 91 (68 чел., в. т.ч. 38 девочек и 30 мальчиков) г. Тольятти и в контрольной группе (КГ) из МБОУ средней общеобразовательной школы № 72 (60 чел, в т.ч. 30 девочек и 30 мальчиков).

Нами были определены у каждого школьника тип вегетативной регуляции, разработаны рекомендации для подбора адекватной физической нагрузки для занятий физической культурой.

Метод оценки кардиоинтервало-грамм и анализа вариабельности сердечного ритма «Варикард 2.51»

Аппаратно-программный комплекс "Варикард 2.51" предназначен для анализа вариабельности сердечного ритма (ВСР) в различных областях прикладной физиологии, профилактической медицины и клинической практики. Он обеспечивает реализацию всех основных методов анализа ВСР (статистический анализ, вариационную пульсометрию, автокорреляционный и спектральный анализ) и позволяет вычислять до 40 различных параметров, рекомендуемых как российскими, так и европейско-американскими стандартами [7].

Математико-статистический анализ

Обработку результатов проводили с помощью статистической программы SPSS версии 17.0. для Windows. Достоверность результатов обеспечена взаимосвязью теории и практики исследования, подкрепленной использованием научных методов корреляционного анализа, дис-криминантного анализа, критерия Бокса, равенства ковариационных матриц, проверки функций методом Лямбда Уилкса, сравнения средних по Т-критерию для независимых выборок, сравнения средних по Т-критерию для парных выборок, использованием канонических дискрими-нантных функций.

Организация исследования

Исследование проходило в три этапа с сентября 2011 г. по май 2012 г. на базе МБОУ средних общеобразовательных школ № 91 и № 72.

На первом этапе исследования (сентябрь 2011 г.) была изучена научная литература, подобраны физиологические методы для проведения эксперимента.

На втором этапе (с октября 2011 г. по май 2012 г.) проходило определение состояния напряжения регуляторных систем учащихся с учетом этих результатов определялись типы вегетативной регуляции школьников в школах № 91 и № 72, были составлены и применены индивидуализированные физкультурно-оздоровительные занятия в учебном процессе.

На третьем этапе (май 2012 г.) был обработан полученный материал и изучена информативность тестовых показателей.

Результаты и их обсуждение

В начале нашего эксперимента были определены типы вегетативной регуляции (сердечного ритма) школьников на основании оценки функционального состояния регуляторных систем организма по данным ВСР (табл. 1).

Соотношение типов регуляции на начало эксперимента:

- УПЦР (I группа) - умеренное преобладание центральной регуляции: в ЭГ -18,5%, в КГ - 16,5%;

- ВПЦР (II группа) - выраженное преобладание центральной регуляции: в ЭГ - 18%, в КГ - 18%;

- УПАР (III группа) умеренное преобладание автономной регуляции: в ЭГ -42,5%, КГ - 43,5%;

- ВПАР (IV группа) выраженное преобладание автономной регуляции: в ЭГ - 19%, в КГ - 18%.

Сравнение физиологических показателей школьников, занимающихся по программе «Спортивный выбор» ЭГ МБОУ средней общеобразовательной школы № 91 и по обычной учебной программе КГ МБОУ средней общеобразовательной школы № 72, на первом этапе эксперимента в начале урока физкультуры показало идентичность динамики

Таблица 1

Оценка функционального состояния регуляторных систем организма _по данным ВСР [10]_

и & Критерии отбора в группы

Тип регуляции i ного ритм Группа SI (усл. ед.) Отличительные особенности показателей ВСР в зависимости от преобладающего типа регуляции Интерпретация полученных данных ВСР

УПЦР I >100 >240 Малые значения Я-И, МхОМп, МхИМп кардиоритма, КМ88Э, 80^, рЫЫ50. Большие значения АМО50, АМО7.8, 81. Умеренно низкие величины Э и ТР, преобладание ЬБ-волн над ЫБ, УЬБ, иЬБ-волнами в спектре. Относительное содержание УЬБ% и иЬБ% по сравнению с другими группами высокое. Характерный тип спектра (ЬР>НР>УЬБ>иЬР). Умеренное преобладания симпатической и центральной регуляции сердечного ритма снижение активности автономного контура регуляции. Умеренное напряжение регуляторных систем организм.

ВПЦР II >100 <240 Еще более малые значения И-И, МхЭМп, МхИМп, КМ88Э, РЫ№0%, 8ЭКК, СУ, Э. Малая суммарная площадь спектра (ТР). Большие значения АМО50, АМО.7.8, 81. Низкие абсолютные значения волновой структуры спектра и особенно УЬБ по сравнению с I группой. При этом типе регуляции необходимо применение ортостатиче-ского тестирования. Выраженное преобладание симпатической регуляции сердечного ритма. Резкое увеличение активности централь регуляции над автономной Сниженное функциональное состояние регуляторных систем. Состояние вегетативной дисфункции. У спортсменов может отражать состояние выраженного утомления, перетренированности. А у спортсменов высоки класса в короткий предсоревнователь-ный период может отражать пик спортивной формы.

УПАР III >25 и < 100 >240 Умеренно увеличенные показатели Я-Я; МхЭМп, ЯМ88Э, РКК50%, 80^, СУ, Э. Малые значения 81, АМ050, АМ07.8. Умеренно высокие абсолютные значения ТР, ЫБ, ЬБ. Умеренное преобладание ЫБ% над ЬБ% волнами. У спортсменов могут преобладать ЬБ, УЬБ, иЬБ, что требует особой трактовки состояния и регуляции. Характерные типы спектров (НР>ЬР>УЬБ>иЬР) (ЫР>ЬР>иЬР>УЬР). Умеренное преобладание парасимпатической активности. Оптимальное состояние регу-ляторных систем организма. У спортсменов отражает нормальный уровень тренированности. Для спортсменов высокого класса (III группа) может быть показателем недостаточной тренированности.

ВПАР IV <25 >500 ТР> 800010000 Выраженное увеличение Я-Я, МхЭМп, МхЯМп - кардиоинтервалов. Многофокусный ритм на фоне миграции водителя ритма, особенно часто встречается у спортсменов. Очень большие значения ЯМ88Э, РЫ№0, 8ЭШ, СУ, Э. Выраженное преобладание парасимпатического отдела ВНС над симпатическим. Этот тип регуляции может иметь как патологический, так и физиологический характер. У спортсменов этот тип регуляции может иметь «физиологический» характер при условии динамических наблюдений за ВСР с использованием ортоста-тической пробы

функционального состояния регулятор-ных систем организма по типу сердечного ритма [5].

Функциональные показатели различных типов регуляции сердечного ритма на конечном этапе эксперимента

С учетом типов вегетативной регуляции в ЭГ предлагались физические упражнения, направленные на усиление автономного контура или центрального контура вегетативной регуляции организма школьников.

Так для учащихся с I, II, типом вегетативной регуляции с высоким напряжением регуляторных систем в ЭГ, были предложены в основной части урока: комплекс физических упражнений, предназначенный для расслабления мышц; обще - физическая подготовка с дозированной нагрузкой, существенно ниже допустимых норм. В этом случае происхо-

дит снижение мышечного тонуса, улучшение питания мышц за счет усиленного кровообращения, что позволяет урегулировать процессы возбуждения и процессы торможения в коре головного мозга [1, 9].

Для учащихся с IV типом вегетативной регуляции предлагались дозированные упражнения для обще - физической подготовки и скоростной работы, в связи с низким показателем регуляторных систем.

В конце эксперимента в начале урока физкультуры приведенные результаты свидетельствуют о разных функциональных характеристиках школьников в обеих группах. Вместе с тем следует отметить незначительное расхождение значений ЧСС в начале урока по сопоставляемым школьным группам, что, скорее всего, обусловлено нехваткой времени или неумением детей эмоционально восстановиться после предыдущего урока.

Рис. 1. Показатели ЧСС (уд./мин.) при разных типах вегетативной регуляции

в конце эксперимента

В то же время в конце урока в ЭГ зарегистрированы несколько лучшие (по сравнению с КГ) результаты - меньшие показатели ЧСС, что говорит о большем адаптационном потенциале детей, занимающихся с использованием разных режимов двигательной активности (рис. 1).

Показатели вариабельности сердечного ритма в конце эксперимента в конце урока в обеих группах были различными: в ЭГ были зафиксированы сниженные значения ЧСС, Amo50%/50 мс, Si, усл. ед, TP мс2, HF мс2, LF мс2, VLF мс2, ULF мс2 , а также увеличение количества длинных

кардиоинтервалов R-R мс и больший разброс кардиоинтервалов MxDMn мс в сравнении с КГ.

Режим функционирования организма школьников, в сравнении с КГ, оказался более экономичным, при этом наблюдались невысокие значения Si в ЭГ в сравнении с КГ. Обозначенные данные отражают низкие показатели (Amo50%/50 мс) в ЭГ и высокие - в КГ. В зависимости от индекса напряжения регуляторных систем ^Г) происходит снижение или увеличение показателя (Amo50%/50 мс).

Рис. 2. Показатели Si (стресс индекс (в усл. ед.)) при разных типах вегетативной регуляции в конце эксперимента

В КГ отмечено увеличение показателя (Ато50%/50 мс) вследствие более высокого показателя индекса напряжения регуляторных систем (81) (рис. 2).

Данные результаты свидетельствует о значительных резервных возможностях кардиореспираторной системы учащихся ЭГ и функциональных возможностях их регуляторных систем.

В КГ в конце эксперимента наибольшее количество учеников с неблагоприятными показателями типов вегетативной регуляции выявлено в группе УПЦР (I группа) и ВПЦР (II группа), что свидетельствует о низких функциональным возможностях обследуемых и об отсутствии соответствующего двигательного режима учащихся.

Для КГ характерны повышенные значения 81, ЧСС, Ато50%/50, пониженные Я-Я мс, МхОМп мс и показатели ТР мс2, НБ мс2, ЬБ мс2. Данные результаты типичны для несколько неэкономичного функционирования организма ребенка.

Соотношение типов регуляции на конец эксперимента:

- УПЦР (I группа): в ЭГ - 10%, в КГ 18,5%;

- ВПЦР (II группа): в ЭГ - 5%, в КГ - 15,5%;

- УПАР (III группа): в ЭГ - 70%, в КГ - 43%;

- ВПАР (IV группа): в ЭГ - 11%, в КГ - 17% .

Результаты проведенного исследования свидетельствуют, что у школьников с умеренным преобладанием автономной регуляции происходит одинаковая реакция ВСР на нагрузку: уменьшаются показатели И-И и МхОМп, увеличиваются значения 81, понижаются данные ТР и снижаются показатели мощности медленно-волновой структуры спектра (ЫБ, ЬБ и УЬБ). Данное состояние вариабельности сердечного ритма рассматривается как физиологическая норма функционального состояния регуляторных систем.

В ЭГ в конце эксперимента у большинства школьников наблюдается УПАР (III группа) - стабильное функциональное состояние, системы работают в нормальном режиме, состояние регуля-

торных систем характеризуется оптимальной активностью и относится к физиологической норме.

При этом в КГ у большинства учащихся функциональные системы находятся в режиме восстановления сил это -УПЦР (I группа), - ВПЦР (II группа), организм детей нуждается в отдыхе, противопоказаны значительные нагрузки. Предлагаемая на занятии физическая нагрузка не соответствует функциональным возможностям обследуемых.

В КГ часть кардиоинтервалов на представленной скатерограмме находится за пределами границ, характеризующих нормо-кардию, это аритмия она характеризуется тем, что наблюдается большой разброс и неустойчивость ритма сердца (рис. 3(а)).

Также в КГ на скатерограмме часть кардиоинтервалов локализованы за пределами границ, характеризующих нормокар-дию, в зоне с более низкими значениями их длительностей. В целом эта картина отражает доминирование симпатического отдела автономной нервной системы и характеризуется у данных испытуемых тахикардией (учащенный пульс) (рис. 3(б)).

В ЭГ у большинства учащихся результаты кардиоинтервалов находятся в центре скатерограммы (облако) это характерно для нормокардии когда пульс находится в пределах нормы (рис. 3(в)).

Выявленные результаты показателей вариабельности сердечного ритма указывают на невозможность объективной интерпретации состояния здоровья учащихся и его улучшения в процессе учебной деятельности без учета типа вегетативной регуляции. Помимо этого полученные кардиореспираторные показатели позволяют выявить следующее: у учащихся с преобладанием центральной регуляции возможность организма к мобилизации функциональных показателей значительно ниже, в связи с тем, что для поддержания нормального функционирования сердечно-сосудистой системы при выполнении физических нагрузок затрачивается значительно больше усилий, поскольку имеется постоянное более высокое напряжение регуляторных систем.

.....

............4.,

У. . * *'

• 'V г. '/ л С.»? у.'"' Г..

а) Аритмия

04 0& Об ОТ 08 0* 10

12 13 14 15 10

____________

......."У

б) Тахикардия

12 13 И 1Л

в) Нормокардия

Рис. 3. Показатели ритма сердца в ЭГ и КГ в конце эксперимента

Учителям физической культуры важно знать исходное функциональное состояние регуляторных систем учеников и с учетом этих показателей регламентировать физическую нагрузку. Поскольку на одну и ту же нагрузку организм ребенка реагирует по-разному, важно это учитывать и корректировать необходимый объем физических упражнений. В результате нашего исследования установлено, что корректируя физическую нагрузку учащихся, предупреждается утомление, увеличивается количество учащихся имеющих благоприятное состояние регу-ляторных систем.

Выводы

1. На основании оценки функционального состояния регуляторных систем организма школьников, которые определены по данным вариабельности сердечного ритма, необходимо составлять индивидуальные физкультурно -оздоровительные рекомендации, с целью регуляции функционального состояния организма учащихся.

2. Применение разных режимов двигательной активности (моделировании физических упражнений) во время урока физической культуры способствовало увеличению количества учащихся с оптимальными сбалансированными показателями функционального состояния регуляторных систем.

Литература

1. Баевский P.M. Физиологическая норма и концепция здоровья / Р.М. Баевский // Рос. физиол. журн. - 2003. -Т. 89, кн. 4. - С. 473-489.

2. Бальсевич В.К. Очерки по возрастной кинезиологии человека / В.К. Бальсевич. - М.: Советский спорт, 2009. -220 с.

3. Бреслав И.С. Дыхание и мышечная активность человека в спорте: руководство для изучающих физиологию че-

ловека / И.С. Бреслав, Н.И. Волков, Р.В. Тамбовцева. - М.: Советский спорт, 2013. - 336 с.

4. Галлиев Р.С. Влияние умеренных физических нагрузок на течение аллергических реакций в эксперименте / Р.С. Галлиев // Теория и практика физической культуры. - 2000. - №1. -С. 18-25.

5. Горелик В.В. Состояние регуляторных систем школьников в условиях применения разных режимов двигательной активности на занятиях физической культурой / В.В. Горелик // Вектор науки. - Тольятти: Изд-во ТГУ, 2013. - № 1(23). - С. 31-35.

6. Илюхина В.А. Психофизиология функциональных состояний и познавательной деятельности здорового и больного человека / В.А. Илюхина. -СПб.: Изд-во Н-Л, 2010. - 368 с.

7. Семенов Ю.Н. Комплекс для переработки кардиоитервалов и анализа вариабельности сердечного ритма «Ва-рикард 2.51». Руководство к эксплуатации / Ю.Н. Семенов. - Рязань: ИВНМТ. «Рамена», 2014. - С. 303.

8. Сонькин В.Д. Проблема оптимизации физического состояния школьников средствами физического воспитания / С.П. Левушкин, В.Д. Сонькин // Физиология человека. - 2009. - Т. 35, №1.

- С. 67-74.

9. Типологические особенности функционального состояния регуляторных систем у школьников и юных спортсменов (по данным вариабельности сердечного ритма) / Н.И. Шлык [и др.]. // Физиология человека. - 2009.

- № 6. - С. 1-9.

10. Шлык Н.И. Сердечный ритм и тип регуляции у детей, подростков и спортсменов / Н.И. Шлык. - Ижевск: Удмуртский гос. ун-т, 2009. - С. 5-254.

ADAPTATION OF PUPILS REGULATORY SYSTEMS (TYPES OF VEGETATIVE REGULATION) STUDENTS TO PHYSICAL ACTIVITY AT THE LESSON OF PHYSICAL CULTURE

V.V. Gorelik

In the conditions of educational process in secondary schools evaluated the types of vegetative regulation pupils with complex "Varikard 2.51" before and after the lesson of physical culture. Given a certain type of vegetative regulation of schoolchildren and correcting physical activity, warned dysregulatory manifestations of the body of pupils.

Keywords: cardiovascular system, autonomic regulation, central regulation, functional specifications, the sympathetic and the parasympathetic division of the autonomic nervous system.

Горелик В.В. - к.б.н., доц. кафедры «Адаптивная физическая культура» ФГБОУ ВПО Тольяттинский государственный университет.

E-mail: lecgoy@list.ru