Анаэробная работоспособность и функциональное состояние детей 6-7 лет при напряженной когнитивной нагрузке

УДК 612.776.1+796+373

АНАЭРОБНАЯ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ДЕТЕЙ 6-7 ЛЕТ ПРИ НАПРЯЖЕННОЙ КОГНИТИВНОЙ НАГРУЗКЕ

Герасимова Анастасия Альлеровна, кандидат медицинских наук, ст. научный сотрудник, ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва, РФ

Криволапчук Игорь Альлерович, доктор биологических наук, профессор, ФГБНУ «Институт возрастной физиологии Российской академии образования», Москва, РФ Бондарева Светлана Анатольевна, старший преподаватель, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, РФ

Результаты исследования свидетельствуют о том, что у детей 6-7 лет высокие анаэробные алактатные и анаэробные гликолитические возможности организма, по-видимому, обеспечивают противоположный функциональный эффект в условиях напряженных информационных нагрузок. Первые создают условия для гипермобилизации систем вегетативного и энергетического обеспечения деятельности, формирования избыточной психофизиологической реактивности. Вторые, вероятно, способствуют повышению экономичности реагирования на стрессоры различной природы и снижению психофизиологической цены деятельности. Ключевые слова: функциональное состояние; уровень анаэробных алактатных и анаэробных гликолитических возможностей; напряженная когнитивная деятельность.

ANAEROBIC WORKING CAPABILITY AND FUNCTIONAL STATE OF 6-7 AGED CHILDREN AT TENSE COGNITIVE TENSION

Gerasimova Anastasia Allerovna, PhD (Cand. Med. Sci), senior researcher, Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education, Moscow, Russia

Krivolapchuk Igor Allerovich, Dr.Sci.Biol., professor, Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education, Moscow, Russia Bondareva Svetlana Anatol'evna, senior lecturer, National University of Science and Technology "MISIS", Moscow, Russia

The research results give the evidence that high anaerobic alactant and anaerobic glicolitic organizm's capabilities, apparently, supply opposite functional effect at the conditions of tense informative tensions among 6-7 aged children. The first ones create the conditions for hypermobility of vegetative systems and energetic supply of activity, forming redundant psychophysiological reactivity. The second ones, probably, redound to the rise of effectiveness of the response to stressors of different character and to the decrease of psychophysiological cost of activity.

Keywords: functional state; level of alactant and anaerobic glicolitic capabilities; tense cognitive activity.

Для цитирования: Герасимова А. А., Криволапчук И. А., Бондарева С. А. Анаэробная работоспособность и функциональное состояние детей 6-7 лет при напряженной когнетивной нагрузке // Наука без границ. 2018. № 9 (26). С. 38-43.

В исследованиях, выполненных в последние десятилетия, показано, что анаэробные упражнения, наряду с аэробными,

стимулируют познавательное развитие человека, способствуют утилизации потенциально вредных продуктов стресс-ре-

акции, повышают сопротивляемость организма эмоциональному напряжению, снижают уровень тревожности и депрессии, отвлекают внимание от стрессоров [8, 9, 10, 11, 12, 13, 14]. Вместе с тем дифференциальный анализ особенностей функционального состояния (ФС) детей при напряженной когнитивной деятельности с учетом уровня развития у них анаэробных алактатных и анаэробных гликолити-ческих возможностей организма в рассматриваемых работах не проводился.

Цель исследования - выявить особенности ФС школьников 6-7 лет, характеризующихся высоким и низким уровнем развития анаэробной алактатной и анаэробной гликолитической производительности организма.

Методика

В исследовании приняли участие дети 6-7 лет (п = 127), отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе. Работа осуществлялась в соответствие с требованиями Хельсинской декларации. Исследование проводилось с 9 до 11 часов в дни оптимальной работоспособности.

В качестве модели когнитивной нагрузки использовали компьютеризированный вариант работы с буквенными таблицами В. Я. Анфимова. Обследование осуществлялось в состоянии покоя и в двух режимах работы: 1) автотемп; 2) максимальный темп при наличии «угрозы наказания». Перед выполнением первого задания испытуемым сообщалось, что они должны работать в удобном для себя темпе, а перед реализацией второго им давалась инструкция, содержащая требование безошибочно работать с максимально возможной скоростью. По результатам выполнения тестового задания определяли объём работы (А), рассчитывали коэффициент продуктивности Продуктивность деятельности исследовалась также в условиях образовательного учреждения до (А , Qдо) и после (А , Q ) уроков в среду по тра-

^ после7 ^-после^ •'А А А

диционной методике. Перед выполнением каждого задания у испытуемых с помощью варианта 8-цветового теста Люшера определяли уровень ситуативной тревожности (СТ) и коэффициент вегетативного тонуса (КВТ) [7].

Для оценки степени напряженности регуляторных систем применяли математический анализ сердечного ритма. Реализация метода осуществлялась при помощи автоматизированного комплекса на базе персонального компьютера. Анализировались 100 последовательных кардиоинтер-валов. Определяли среднюю продолжительность R-R интервала (ККЫЫ), моду (Мо), амплитуду моды (АМо), разброс кар-диоинтервалов (MxDMn), среднеквадра-тическое отклонение (SDNN), стресс-индекс ^1). Частота сердечных сокращений (ЧСС) рассчитывалась по 6-секундным отрезкам записи с пересчетом на 1 минуту.

Систолическое (СД) и диастолическое (ДД) давление крови регистрировали в соответствии с рекомендациями ВОЗ. Рассчитывали пульсовое (ПД) и среднее давление (СрАД), двойное произведение (ДП), вегетативный индекс Кердо (ВИК), индекс Мызникова (ИМ), индекс функциональных изменений (ИФИ).

Эффективность деятельности оценивали на основании соотнесения результативности работы с величиной вегетативных сдвигов при её выполнении. Для этого определяли такие показатели как Q / ЧСС, Q / SI, Q / ДП, А / ЧСС, А / SI, А / ДП.

т-ч и и

В качестве показателей максимальной мощности алактатного анаэробного и гли-колитического анаэробного процессов у детей использовали показатели мощности нагрузок, время реализации которых составляет 1 ^1) и 40 с ^40) [3, 7].

В ходе статистической обработки полученных данных была осуществлена градация всей выборки испытуемых по трем уровням развития анаэробных возможностей организма. С помощью сигмальной

шкалы по каждой переменной определялся уровень анаэробной мощности. Величины, лежащие в пределах М ± 0,67а, соответствовали среднему уровню (п = 65). Результаты, имеющие более значительные отклонения от средней в сторону увеличения или уменьшения, относились к высокому (п = 29) и низкому (п = 30) уровням. Обработка данных осуществлялась с использованием стандартной программы в пакете Statistica.

Результаты исследования Сопоставление физиологических, психологических и поведенческих аспектов ФС организма школьников 6-7 лет в условиях тестовых информационных нагрузок выявило значимые различия (р < 0,05-0,01) в отношении ряда показателей, обусловленные уровнем развития мощности анаэробного алактатного и анаэ-

робного гликолитического механизмов энергетического обеспечения мышечной деятельности (рис. 1).

Учащиеся с высоким уровнем максимальной анаэробной мощности (W1) в условиях информационных нагрузок, характеризовались выраженными (р < 0,050,01) изменениями ЧСС и более низкими значениями ПД, Q, Q / ЧСС, Q / ДП по сравнению со школьниками с невысокими анаэробными алактатными возможностями организма (рис. 1). Это указывает на низкую эффективность когнитивной деятельности и более высокую цену адаптации данной группы детей к напряженным информационным нагрузкам.

Школьники с высоким уровнем мощности анаэробного гликолиза при выполнении информационных нагрузок с комфортной и максимальной скоростью,

Рис. 1. Показатели ФС детей 6-7 лет в зависимости от уровня анаэробной мощности

Примечание: Представлены значимые различия (р < 0,05-0,01) между детьми с высоким и низким уровнями аэробной мощности, выраженные в %. За 100 % принята величина показателя у детей с высоким уровнем и W40.

Индексы 1 - показатели ФС при информационной нагрузке в авто- и максимальном темпе, соответственно.

наоборот, отличались от детей с недостаточной подготовленностью, повышенными величинами Q, А, Q / ЧСС, Q / ДП, А / ЧСС, А / ДП, А / SI (рис. 1).

Это может свидетельствовать о высокой эффективности когнитивной деятельности и низкой цене адаптации данной группы детей к напряженным информационным нагрузкам.

Особенности ФС детей с высоким уровнем анаэробной алактатной работоспособности, вероятно, обусловлены специфическими требованиями, предъявляемыми работой максимальной мощности к возбудимости и реактивности нервной системы, а также мобилизуемости энергетических ресурсов [1, 2, 6]. В контексте изложенного важно отметить, что нагрузки данной направленности, главным образом, обеспечивают повышение скорости «развертывания» и мощности функционирования системы, ответственной за адаптацию к работе максимальной интенсивности, обеспечивая соответствующий перекрестный эффект.

При выполнении упражнений преимущественно анаэробной гликолитической направленности формируются многоуровневые специфические и неспецифические адаптивно-приспособительные реакции, направленные одновременно на повышение мощности и экономичности функционирования системы, ответственной за

адаптацию к работе субмаксимальной интенсивности [1, 4, 5]. Увеличение мощности и экономичности реакций организма обусловливает возрастание устойчивости не только физическим нагрузкам анаэробной гликолитической направленности, но и неспецифическим путем к психосоциальным стрессорам и напряженной когнитивной деятельности.

Заключение

Результаты исследования свидетельствуют о том, что функциональное состояние школьников 6-7 лет в условиях информационных нагрузок зависит от уровня развития анаэробных алактатных и анаэробных гликолитических возможностей организма.

Высокие анаэробные алактатные и анаэробные гликолитические возможности организма, по-видимому, обеспечивают противоположный функциональный эффект в условиях напряженных информационных нагрузок. Первые создают условия для гипермобилизации систем вегетативного и энергетического обеспечения деятельности, формирования избыточной психофизиологической реактивности. Вторые, вероятно, способствуют повышению экономичности реагирования на стрессоры различной природы и снижению психофизиологической цены деятельности. Работа поддержана грантом РФФИ (№ 17-06-00162а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волков Н. И., Олейников В. И. Биоэнергетика спорта : монография. М. : Советский спорт. 2011. 160 с.

2. Ильин Е. П. Дифференциальная психофизиология. СПб. : Питер. 2001. 461 с.

3. Корниенко И. А., Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В. Возрастное развитие энергетики мышечной деятельности: Итоги 30-летнего исследования. Сообщение I. Структурно-функциональные перестройки // Физиология человека. 2005. Т. 31. № 4. С. 42-46.

4. Меерсон Ф. З., Пшенникова М. Г. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим нагрузкам. М. : Медицина. 1988. 256 с.

5. Мохан Р., Глессон М., Гринхафф П. Л. Биохимия мышечной деятельности и физической тренировки. Киев : Олимпийская литература. 2001. 295 с.

6. Семкин А. А. Физиологическая характеристика различных по структуре движения видов

спорта (механизмы адаптации). Минск : «Полымя». 1992. 190 с.

7. Сонькин В. Д., Тамбовцева Р. В. Развитие мышечной энергетики и работоспособности в онтогенезе. М. : книжный дом «ЛИБРОКОМ». 2011. 368 с.

8. Álvarez-Bueno C., Pesce C., Cavero-Redondo I., Sánchez-López M., Martínez-Hortelano J. A., Martínez-Vizcaíno V. The Effect of Physical Activity Interventions on Children's Cognition and Metacognition: A Systematic Review and Meta-Analysis // J Am Acad Child Adolesc Psychiatry, 2017, vol. 56(9), pp. 729-738

9. de Greeff J.W., Bosker R. J., Oosterlaan J., Visscher C., Hartman E. Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: a metaanalysis// J Sci Med Sport. 2018, vol.21, no. 5, pp. 501-507.

10. Donnelly J.E., Hillman C.H., Castelli D., Etnier J.L., Lee S., Tomporowski P., Lambourne K., Szabo-Reed A.N. Physical Activity, Fitness, Cognitive Function, and Academic Achievement in Children: A Systematic Review. Med Sci Sports Exerc., 2016, vol. 48, no. 6, pp. 1223-1224.

11. Greenberg (Гринберг Дж.) Управление стрессом. - СПб. : Питер, 2002. 496 с.

12. Huang C. J., Webb H. E., Zourdos M. C., Acevedo E. O. Cardiovascular reactivity, stress, and physical activity. Front Physiol., 2013, vol. 7, no. 4, pp. 314-318.

13. Lawlor D. A., Hopker S. W. The effectiveness of exercise as an intervention in the management of depression: systematic review and meta-regression analysis of randomised controlled trials // BMJ, 2001, vol. 322, p. 763.

14. Weyerer S., Kupfer B. Physical Exercise and Psychological Health // Sports Med, 1994, vol. 17, no. 2, p. 108-116.

REFERENCES

1. Volkov N. I., Oleinikov V. I. Bioehnergetika sporta: Monografiya [Bioenergetics of sports: Monograph]. Moscow, Sovetskii sport, 2011, 160 p.

2. Il'in E.P. Differentsial'naya psihofiziologiya [Differential psychophysiology]. Saint-Petersburg, Piter, 2001, 461 p.

3. Kornienko I. A., Son'kin V. D., Tambovceva R. V. Vozrastnoe razvitie energetiki myshechnoi deyatel'nosti: Itogi 30-letnego issledovaniya. Soobshchenie I. Strukturno-funktsional'nye perestroiki [Age development of the energy of muscle activity: Results of a 30-year study. Message I. Structural and functional rearrangements]. Fiziologiya cheloveka, 2005, vol. 31, no. 4, pp. 42-46.

4. Meerson F. Z., Pshennikova M. G. Adaptatsiya k stressornym situatsiyam i fizicheskim nagruzkam [Adaptation to stressful situations and physical stress]. Moscow, Medicina, 1988, 256 p.

5. Mohan R., Glesson M., Grinhaff P. L. Biohimiya myshechnoi deyatel'nosti i fizicheskoi trenirovki [Biochemistry of muscular activity and physical training]. Kiev, Olimpiiskaya literatura, 2001, 295 p.

6. Semkin A. A. Fiziologicheskaya harakteristika razlichnyh po strukture dvizheniya vidov sporta (mekhanizmy adaptatsii) [Physiological characteristics of different in the structure of the movement of sports (adaptation mechanisms)]. Minsk, Polymya, 1992, 190 p.

7. Son'kin V. D., Tambovceva R. V. Razvitie myshechnoi energetiki i rabotosposobnosti v ontogeneze [Development of muscular energy and working capacity in ontogenesis]. Moscow, LIBROKOM, 2011, 368 p.

8. Álvarez-Bueno C., Pesce C., Cavero-Redondo I., Sánchez-López M., Martínez-Hortelano J. A., Martínez-Vizcaíno V. The Effect of Physical Activity Interventions on Children's Cognition and Metacognition: A Systematic Review and Meta-Analysis. J Am Acad Child Adolesc Psychiatry, 2017, vol. 56 (9), pp. 729-738

9. de Greeff J.W., Bosker R. J., Oosterlaan J., Visscher C., Hartman E. Effects of physical activity on executive functions, attention and academic performance in preadolescent children: a meta-analysis. J Sci Med Sport. 2018, vol.21, no. 5, pp. 501-507.

10. Donnelly J.E., Hillman C.H., Castelli D., Etnier J.L., Lee S., Tomporowski P., Lambourne K., Szabo-Reed A.N. Physical Activity, Fitness, Cognitive Function, and Academic Achievement in Children: A Systematic Review. MedSci Sports Exerc., 2016, vol. 48, no. 6, pp. 1223-1224.

11. Greenberg J. Upravlenie stressom [Sterss control]. Saint-Petersburg: Piter, 2002, 496 p.

12. Huang C. J., Webb H. E., Zourdos M. C., Acevedo E. O. Cardiovascular reactivity, stress, and physical activity. Front Physiol., 2013, vol. 7, no. 4, pp. 314-318.

13. Lawlor D. A., Hopker S. W. The effectiveness of exercise as an intervention in the management of depression: systematic review and meta-regression analysis of randomised controlled trials. BMJ, 2001, vol. 322, p. 763.

14. Weyerer S., Kupfer B. Physical Exercise and Psychological Health. Sports Med, 1994, vol. 17, no. 2, p. 108-116.

Материал поступил в редакцию 21.09.2018 © Герасимова А. А., Криволапчук И. А., Бондарева С. А., 2018