Онтогенетические аспекты регуляции артериального давления у учащихся младших классов с различным уровнем умственных нагрузок

УДК 616.12+612.6+796.01

ОНТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ РЕГУЛЯЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ У УЧАЩИХСЯ МЛАДШИХ КЛАССОВ С РАЗЛИЧНЫМ УРОВНЕМ УМСТВЕННЫХ НАГРУЗОК

Е.В. Быков, ЕЛ. Мекешкин, О.А. Казакова, Н.Г. Зинурова ЮУрГУ, г. Челябинск

В работе отражены особенности динамики активности различных уровней нейро-вегетативной регуляции артериального давления учащихся младших классов в условиях влияния повышенных умственных нагрузок.

Ключевые слова: нейровегетативная регуляция, артериальное давление, умственные нагрузки.

Актуальность. Проблема научного обоснования внедрения новых образовательных технологий актуализируется тенденцией к ухудшению здоровья на протяжении всего периода нахождения детей в образовательной среде - начиная с дошкольных учреждений, а затем в школе, следовательно, существует потребность в разработке и внедрении психолого-педагогического и медикобиологического мониторинга состояния здоровья учащихся. Это обусловлено тем, что организм ребенка, обучающегося в школе, в настоящее время подвергается широкому спектру воздействий (рост информационных нагрузок, психоэмоциональное напряжение, гипокинезия), особенно в условиях инновационных педагогических технологий и у учащихся младших классов [1, 5, 6, 9, 11]. Критериями, характеризующими «цену адаптации» к умственным нагрузкам, являются показатели эффективности, стабильности и надежности ведущих функций, включая такие, как переработка поступающей информации, мнестические функции, вегетативное реагирование [2—4, 7, 8]. Значительные возрастные перестройки сердечно-сосудистой системы и ее нейровегетативного обеспечения у детей младшего школьного возраста в условиях возрастающего уровня умственных нагрузок (программа «Интеллектуально-игрового всеобуча») требуют тщательного анализа изменений, соответствующего научного сопровождения, проведения мониторинга для диагностики функционального состояния ССС и автономной нервной системы, разработки на его основе коррекционных педагогических и оздоровительных программ.

Цель работы: оценка влияния повышенного уровня умственных нагрузок на онтогенез нейро-вегетативной регуляции артериального давления у младших школьников.

Исследования проведены на базе МОУ СОШ № 98 и № 100 г. Челябинска и в научной лаборатории факультета физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета (2008-2010 гг.). Основную группу составили учащиеся 2 - 4-х классов обоего пола, занимающиеся

по программе интеллектуально-игрового всеобуча, группу контроля - их сверстники: мальчики и девочки (п = 20 в каждой подгруппе).

Исходные показатели среднединамического давления (СДД) и общей мощности спектра достоверно значимых различий не имели. Наибольшая мощность спектра во всех группах, при отсутствии межгрупповых различий, была в диапазоне ОНЧ-колебаний, отражающих значимость гуморальных факторов регуляции тонуса крупных сосудов (табл. 1). Аналогичным образом выглядела абсолютная мощность УНЧ-колебаний, отражающих влияние метаболических факторов регуляции артериального давления. В диапазонах низкочастотных и высокочастотных колебаний, отражающих вклад сегментарного уровня регуляции СДД, мощность колебаний была незначительной.

Наиболее значимый вклад в регуляцию СДД вносят гуморальные факторы и надсегментарные структуры, включая гипоталамус: доля ОНЧ-колебаний составляет более 50 % от ОМС. Наиболее высокие значения относительной мощности установлены у девочек контрольной группы (59,82 ± 1,11 %), наиболее низкие - у мальчиков основной группы (54,84 ± 1,02 %, р < 0,05).

В целом, превалирование ОНЧ-колебаний является характерной особенностью регуляции артериального давления. Аналогичные значения относительной мощности колебаний в этом диапазоне спектра представлены в работе А.Р. Сабирьянова [10]. Помимо этого, существенный вклад в генез медленноволновых колебаний СДД вносят метаболические факторы, представленные УНЧ-колебаниями. Их доля максимальна у мальчиков основной группы (44,86 ± 0,95 %) и минимальна у девочек контрольной (39,47 ± 0,98 %, р < 0,01).

Проведение пробы с умственной нагрузкой привело к снижению общей мощности колебаний во всех подгруппах, за исключением девочек группы контроля. В результате у них величина ОМС была достоверно выше, чем у остальных обследованных детей (р < 0,05) за счет как ультра низкочастотных, так и очень низкочастотных колебаний. Как

показал анализ спектральных характеристик, это является результатом напряжения регуляторных механизмов артериального давления, о чем также свидетельствует наличие исходно более высокого уровня гуморальных факторов в этой подгруппе.

После проведения пробы динамика относительной мощности колебаний в этих диапазонах спектра, в отличие от их абсолютных значений, несущественна.

Представленные результаты анализа спек-

тральных характеристик СДД, можно полагать, отражают как возрастные, так и гендерные особенности спектральных характеристик СДД, отражающих значимость активности гуморальных факторов регуляции тонуса крупных сосудов в данной возрастной группе.

Далее рассмотрены спектральные характеристики медленноволновой вариабельности показателя СДД учащихся 3-х классов (табл. 2). Величи-

Таблица 1

Результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности среднединамического давления второклассников в состоянии покоя

Показатели Девочки Мальчики

основная контрольная Р основная контрольная Р

СДД, мм рт. ст. 1 80,05 ±2,64 76,40 ± 1,97 >0,05 82,14 ±2,31 78,22 ± 1,54 >0,05

2 85,50 ± 1,81 80,36 ±2,11 >0,05 86,00 ± 1,70 84,83 ± 1,74 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 <0,05

ОМС, уел. ед. 1 40,87 ±6,13 37,27 ±4,95 >0,05 42,25 ± 4,67 39,13 ±4,02 >0,05

2 28,37 ± 3,90 46,27 ± 5,75 <0,05 23,40 ±3,72 23,25 ±3,71 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

УНЧ, уел. ед. 1 17,19 ±2,90 14,65 ± 2,27 >0,05 18,19 ±2,03 16,51 ±2,73 >0,05

2 12,07 ±2,51 19,30 ±2,42 <0,05 10,10 ± 1,49 9,56 ± 1,28 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

онч, уел. ед. 1 22,81 ±3,08 22,18 ±2,64 >0,05 23,16 ±2,66 22,26 ± 2,79 >0,05

2 15,93 ±2,43 26,55 ± 3,33 <0,05 12,84 ±3,24 13,24 ±5,43 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

нч, уел. ед. 1 0,15 ±0,15 0,27 ± 0,08 >0,05 0,42 ± 0,08 0,39 ± 0,06 >0,05

2 0,36 ±0,11 0,31 ±0,16 >0,05 0,44 ± 0,09 0,38 ±0,18 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

вч, уел. ед. 1 0,01 ±0,01 0,01 ±0,01 >0,05 0,01 ±0,01 0,01 ±0,01 >0,05

2 0,01 ±0,01 0,01 ± 0,01 >0,05 0,01 ±0,00 0,07 ± 0,07 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

Таблица 2

Результаты спектрального анализа СДД учащихся 3-х классов

Показатели Девочки Мальчики

основная контрольная Р основная контрольная Р

СДД, мм рт. ст. 1 81,38 ±2,69 82,25 ± 2,05 >0,05 81,56 ± 1,96 79,27 ± 2,32 >0,05

2 85,38 ± 2,80 94,13 ±2,38 >0,05 85,11 ± 1,97 87,18 ±2,36 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

ОМС, уел. ед. 1 42,32 ± 5,52 37,79 ± 4,72 >0,05 42,35 ± 4,77 40,76 ± 5,38 >0,05

2 31,90 ±4,25 34,72 ± 4,45 >0,05 33,58 ±4,66 30,16 ±4,01 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

УНЧ, уел. ед. 1 13,95 ±2,44 12,09 ±2,35 >0,05 17,01 ±2,16 12,68 ± 1,95 >0,05

2 11,29 ±2,30 11,65 ± 1,96 >0,05 8,73 ± 1,08 8,24 ± 1,29 >0,05

Р >0,05 >0,05 <0,01 <0,05

ОНЧ, уел. ед. 1 25,46 ±3,12 23,14 ±2,73 >0,05 23,35 ±2,88 26,22 ±3,01 >0,05

2 19,27 ±2,97 19,69 ±2,42 >0,05 19,42 ±2,61 15,73 ±2,43 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 <0,05

нч, уел. ед. 1 1,93 ±0,26 2,55 ± 0,42 >0,05 1,93 ±0,29 1,90 ±0,33 >0,05

2 1,21 ±0,20 3,42 ±0,51 <0,05 5,37 ± 0,75 4,12 ±0,98 >0,05

Р >0,05 >0,05 <0,001 <0,01

вч, уел. ед. 1 0,01 ±0,01 0,01 ±0,01 >0,05 0,01 ±0,01 0,01 ±0,01 >0,05

2 0,01 ± 0,01 0,01 ±0,01 >0,05 0,01 ±0,01 2,05 ± 0,01 < 0,001

Р >0,05 >0,05 >0,05 < 0,001

Интегративная физиология

ны СДД и ОМС этого показателя в сравниваемых группах достоверно не различались. Наиболее значимыми факторами регуляции СДД являлись влияния надсегментарных структур, относительная мощность ОНЧ-колебаний была более 50 %, УНЧ-колебаний - от 25 до 40 %.

Умственная нагрузка определяла снижение общей мощности спектра за счет уменьшения активности надсегментарных структур (ОНЧ-колеба-ния) при отсутствии снижения их значимости в регуляции СДД (доля ОНЧ-колебаний оставалась на прежнем уровне - 55-60 %.

Далее рассмотрены показатели медленноволновой вариабельности СДД у учащихся 4-х классов (табл. 3).

Исходная величина показателя СДД колебалась в пределах от 79,42 ± 1,87 мм рт. ст. у мальчиков основной группы до 82,56 ± 2,85 мм рт. ст. у де-вочек-шахматисток (р>0,05), в большинстве подгрупп имела место тенденция к увеличению по сравнению с предыдущим возрастным периодом, что отражает возрастное повышение артериального давления. Малозначимой была динамика ОМС данного показателя, также при отсутствии межгруппо-вых и гендерных различий в состоянии покоя.

Величина СДД у 4-классников определялась преимущественно также двумя факторами регуляции: гуморально-метаболическими и надсегмен-тарными (колебаниями в диапазонах СНЧ и ОНЧ), доля которых составляла соответственно от 55,0 % до 59,8 % (ОНЧ) и 35-40 % (СНЧ).

Следует отметить, что доля ОНЧ-колебаний имела тенденцию к повышению во всех группах, наряду с этим нами отмечено возрастное увеличе-

ние значимости сегментарного уровня регуляции тонуса крупных сосудов до 2,8-4,2 % (у 2-клас-сников менее 0,1 %). Проба с умственной нагрузкой привела к разнонаправленным изменениям СДД (повышение в пределах 5 %, достоверно значимое у мальчиков основной и контрольной групп, девочек контрольной) и ОМС (существенное в контрольной группе у лиц обоего пола, р < 0,05, в основной на уровне тенденции).

Следовательно, в контрольной группе имело место напряжение механизмов регуляции, которое определило значительные сдвиги сосудистого тонуса в сторону его повышения, что повлекло за собой увеличение цифр артериального давления. Анализ спектральных характеристик СДД позволил определить причину такой динамики. Произошло снижение мощности УНЧ- и ОНЧ-колеба-ний, наиболее низкие цифры зафиксированы в группе контроля, аналогичным образом снизилась активность гуморальной регуляции и надсегментарных структур (р < 0,05). В то же время, доля этих колебаний в структуре медленноволновой вариабельности СДД после умственной нагрузки значимо снизилась лишь в контрольной группе у девочек. Мы также установили, что на фоне снижения мощности колебаний в УНЧ- и ОНЧ-диапа-зонах спектра СДД в 1,5-2 раза повысилась как абсолютная мощность низкочастотных флюктуаций, так и их доля в ОМС (до 8,11 ±0,52% у мальчиков, 9,65 ± 0,56 % в основной группе и более 11,60 % - в контрольной, р < 0,05).

На наш взгляд, именно высокий уровень сим-патикотонии у лиц контрольной группы в ответ на пробу с умственной нагрузкой определял негатив-

Таблица3

Результаты спектрального анализа СДД учащихся 4-х классов

Показатели Девочки Мальчики

основная контрольная Р основная контрольная Р

СДД, мм рт. ст 1 82,56 ±2,85 80,73 ± 2,34 >0,05 79,42 ± 1,87 79,81 ±2,05 >0,05

2 88,65 ± 2,96 88,45 ± 1,60 >0,05 86,83 ±2,11 87,08 ± 2,42 >0,05

Р >0,05 <0,05 <0,05 <0,05

ОМС, уел. ед. 1 44,52 ± 5,66 37,18 ±4,23 >0,05 41,37 ±4,76 36,81 ±4,41 >0,05

2 35,42 ± 4,88 21,28 ±2,72 >0,05 29,83 ± 3,66 20,03 ± 2,95 >0,05

Р >0,05 <0,05 >0,05 <0,05

УНЧ, уел. ед. 1 17,75 ±2,53 13,42 ± 1,75 >0,05 15,10 ± 1,72 13,05 ± 1,68 >0,05

2 12,98 ± 1,44 8,02 ± 1,19 >0,05 9,75 ± 1,54 6,28 ± 0,96 >0,05

Р <0,05 <0,05 <0,05 <0,01

ОНЧ, уел. ед. 1 25,51 ±3,03 23,48 ± 2,68 >0,05 25,04 ± 2,89 21,92 ±2,79 >0,05

2 19,02 ±2,77 10,77 ± 1,54 <0,05 17,62 ±2,06 11,38 ± 1,84 <0,05

Р >0,05 <0,01 <0,05 <0,05

нч, уел. ед. 1 1,27 ±0,17 1,29 ±0,11 >0,05 1,33 ±0,14 1,54 ±0,14 >0,05

2 3,42 ± 0,42 2,47 ±0,13 >0,05 2,42 ±0,38 2,32 ± 0,37 >0,05

Р <0,01 <0,01 <0,01 <0,01

ВЧ, уел. ед. 1 0,01 ±0,01 0,01 ± 0,01 >0,05 0,01 ±0,01 0,01 ±0,01 >0,05

2 0,01 ± 0,01 0,02 ±0,01 >0,05 0,03 ± 0,02 0,05 ± 0,04 >0,05

Р >0,05 >0,05 >0,05 >0,05

ные сдвиги ОМС. Характер ответной реакции ней-ровегетативных показателей СДД лиц основной группы отражает лучшую адаптацию к умственным нагрузкам в результате систематических занятий шахматами (участники программы интел-лектуально-игрового всеобуча).

Работа выполнена при поддержке Гранта МО РФ № 4960. Литература

1. Быков, Е.В. Сравнительная оценка функционального состояния кардиореспираторной системы детей с различным уровнем двигательной активности / Е.В. Быков, М.Н. Прокопьева // Материалы VI Российского научного форума «РеаС-поМед». — М., 2006. — С. 23-24.

2. Зверева, С.В. Гендерный аспект развития интеллекта как высшего звена адаптационной системы в детском и подростково-юношеском возрасте / С.В. Зверева // Научные труды I съезда физиологов СНГ. - М.: Медицина-Здоровье, 2005. -Т. 1. - С. 145.

3. Изменения функционального состояния организма первоклассников в зависимости от педагогической программы / О.А. Никифорова, Н.А. Заруба, В.Е. Быцанова, Е.А. Каленская // Валеология. — 1997.-№3.-С. 21-24.

4. Казин, Э.М. Влияние социально-биологических факторов на особенности формирования приспособительных реакций учащихся в пубертатном периоде онтогенеза / Э.М. Казин, И.А. Свиридова, М.Г. Березина // Физиология человека. — 2008. — Т. 34, № 4. - С. 47-56.

5. Кормилицына, Н.К. Сохранение умственной работоспособности младших школьников / Н.К. Кормилицына // Альманах «Новые исследования». — М.: Вердана, 2004, № 1-2. - С. 216.

6. Криволапчук, И.А. Немедикаментозная профилактика и коррекция последствий школьного стресса: возможности физических упражнений / И.А. Криволапчук // Физическая культура: воспитание, образование, тренировка. — 2004. — № 1. — С. 10-15.

7. Криволапчук, И.А. Психофизиологическая цена напряженной информационной нагрузки у детей и подростков в 5—14 лет / И.А. Криволапчук // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, №4.— С. 28-35.

8. Матюхин, В. В. Психофизиологические реакции организма и профилактика состояний перенапряжения у работников разных видов умственного труда / В.В. Матюхин // Гигиена труда на предприятиях г. Москвы. —1992. —№ 3,—С. 156-164.

9. Психофизиологические особенности онтогенеза и механизмы адаптационных процессов воспитанников социально-реабилитационного центра (возраст 6—17 лет) / А.П. Исаев, А.В. Ненашева, А. С. Аминов, Е.А. Черепов // Вестник ЮУрГУ. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». - 2005. - Вып. 5. - Т. 1, № 4 (44). - С. 25-32.

10. Сабирьянов, А. Р. Структура медленноволновой вариабельности показателей гемодинамики, как интегральная характеристика активности уровней регуляции системы кровообращения у детей младшего и среднего школьного возраста: автореф. дис. ... д-ра мед. наук/ А.Р. Сабирьянов. -Курган, 2005. -41 с.

11. Шибкова, Д.З. Показатели времени зрительно-моторных реакций учащихся 11—14 лет в условиях профильного обучения / Д.З. Шибкова, М.В. Хайкина, В.П. Мальцев // Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды: материалы II междунар. науч.-практ. конф. — Челябинск: ЧГПУ, 2008. — Т. 2. — С. 171-175.

Поступила в редакцию 20 апреля 2010 г.