Особенности морфофункционального развития учащихся младших классов при адаптации к интеллектуальным нагрузкам

На правах рукописи

ШИБКОВА ОЛЬГА ВИКТОРОВНА ОСОБЕННОСТИ МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ УЧАЩИХСЯ МЛАДШИХ КЛАССОВ ПРИ АДАПТАЦИИ К ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫМ НАГРУЗКАМ 03.03.01 – Физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Челябинск – 2011 Диссертация выполнена на кафедре адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» исследовательский (национальный университет) (г. Челябинск) Научный руководитель – доктор медицинских наук, профессор Быков Евгений Витальевич

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Гребнева Надежда Николаевна доктор медицинских наук, профессор Сабирьянов Артур Раисович Ведущая организация – ФГБОУ ВПО «Уральский государственный университет физической культуры» (г. Челябинск)

Защита состоится 27 октября 2011 года в часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ФГБОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 69, конференц-зал (ауд. 116).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет».

Автореферат разослан « » сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук П.А. Байгужин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. Сохранение и укрепление здоровья детей и подростков относится к числу наиболее важных задач государства в условиях перехода на новые стандарты обучения в общеобразовательной школе, связанных с внедрением инновационных педагогических технологий, повышением уровня информационной составляющей и интенсификацией умственных нагрузок (дополнительные занятия, секции, кружки), компьютеризацией образовательного процесса [М.М. Безруких с соавт., 2004, Т.М. Параничева, 2004;

Т.С. Копосова с соавт., 2005;

2004;

И.А. Криволапчук, 2006;

Д.З. Шибкова с соавт., 2006;

Е.В. Быков с соавт., 2009, 2010 и др.]. Начало обучения в школе относится к наиболее стрессогенному периоду жизнедеятельности, когда формирующиеся механизмы мозгового обеспечения познавательной деятельности приходятся на период резкой смены социальных условий [Д.А. Фарбер с соавт., 1988, 2001;

М.М. Безруких с соавт., 1998, 2005;

Р.А. Мачинская с соавт., 2004, 2006;

В.А. Илюхина с соавт., 2008].

Данные о физическом развитии детей, обучающихся по инновационным программам, разноречивы: выявлено как ухудшение показателей [Г.В. Бородкина, 1994;

В.А. Баландин с соавт., 2001;

Э.Ю. Гринене с соавт., 2004;

Ю.А. Ямпольская, 2004], так и отсутствие негативных изменений показателей [В.Д. Сонькин с соавт., 2000, И.А. Якубовская, 2008], либо преобладание средних значений показателей физического развития среди обследованной популяции учащихся [С.И. Изаак, 2004;

О.А. Макунина, 2005]. Установлена достаточно тесная связь показателей физического развития, соматотипа и функционального состояния сердечно-сосудистой системы [Г.Л. Апанасенко с соавт., 1988, 2000;

Е.В. Быков, 2001;

Л.Г. Харитонова с соавт., 2006]. Значимую роль в адаптации организма ребенка к умственным нагрузкам играют особенности нейровегетативной регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы, являющихся индикаторами адаптационно-приспособительных процессов организма в целом [А.Н. Флейшман, 1999;

Р.М. Баевский с соавт., А.Р. Сабирьянов, 2005]. Статистические характеристики сердечного ритма детей 7–9 лет являются довольно устойчивыми индивидуальными показателями и могут служить для оценки проводимых коррекционных мероприятий [О.В. Григорьева с соавт., 2006;

Н.И. Шлык, 2009].

Во многих регионах России активно внедряется программа шахматного всеобуча, предполагается ее введение во всех общеобразовательных школах Российской Федерации [«Комплексный план…», 2008;

Е.И. Бареев, 2011;

И.В. Левитов, 2011]. В Челябинской области этой программой охвачено более 40 школ и 4000 учащихся младших классов. Интеллектуальные нагрузки при систематических занятиях шахматами способствуют увеличению познавательных потребностей, самостоятельности мышления, повышению общего уровня развития детей. Проведенные к настоящему времени исследования посвящены изучению психологических или педагогических аспектов влияния повышенных интеллектуальных нагрузок при занятиях по программе шахматного всеобуча [С.Д. Неверкович, 1996, 2001;

М.А. Вершинин, 2002, 2006;

В.К. Зарецкий с соавт., 2011;

И.Г. Сухин, 2011;

Л.В. Титова, 2011;

А.С. Шонин, 2011], однако результаты многочисленных медико-педагогических экспертиз последних лет свидетельствуют о неблагополучной ситуации со здоровьем школьников, а рост различных функциональных расстройств и хронических заболеваний среди школьников вс чаще связывается с образовательным процессом и введением инновационных программ обучения [А.А. Баранов с соавт., 1999, 2006;

В.Р. Кучма с соавт., 1996, 2002;

А.П. Исаев с соавт., 2001;

Е.А. Бабенкова с соавт., 2004 С.И. Русинова, 2005;

Р.И. Айзман, 2009].

Вышеуказанное определило постановку цели исследования: оценить возрастно-половые особенности морфофункционального развития учащихся младших классов при адаптации к интеллектуальным нагрузкам, связанных с обучением по программе шахматного всеобуча, и физиологически обосновать немедикаментозные методы коррекции состояния их здоровья.

Задачи исследования:

1. Провести сравнительный анализ динамики физического развития, показателей самочувствия, заболеваемости и успеваемости учащихся младшего школьного возраста с различным уровнем интеллектуальных нагрузок.

2. Определить возрастные и гендерные особенности нейровегетативной регуляции гемодинамики в состоянии покоя и при умственных нагрузках у учащихся младших классов при долговременной адаптации к интеллектуальным нагрузкам, связанных с занятиями по программе шахматного всеобуча.

3. Дать физиологическую оценку коррекции функционального состояния сердечно-сосудистой системы и вегетативного статуса младших школьников немедикаментозными средствами (массажные кольца, иппликаторы различных модификаций).

Научная новизна исследования.

Впервые проведено изучение возрастных, гендерных и связанных с адаптацией к интеллектуальным нагрузкам особенностей физического развития и нейровегетативной регуляции кардиогемодинамики учащихся младших классов, занимающихся по программе шахматного всеобуча.

Выявлено, что дополнительные умственные нагрузки, связанные с занятиями по программе шахматного всеобуча, не оказывают статистически значимого влияния на показатели физического развития учащихся младшего школьного возраста.

Установлено, что в онтогенезе у детей от 8–9 лет к 10–11 годам наблюдается увеличение активности надсегментарного и сегментарного уровня регуляции ритма сердца и инотропной функции и существенное повышение активности симпатического отдела вегетативной нервной системы в регуляции тонуса крупных сосудов независимо от пола и программы обучения. Определены возрастно-половые особенности медленноволновой вариабельности ударного объема, характеризующиеся, независимо от программы обучения, у 11-летних девочек большей по сравнению со сверстниками активностью всех уровней нейровегетативной регуляции инотропной функции в состоянии покоя. Возрастание значимости парасимпатикотонических влияний на хроно- и инотропную функцию при умственных нагрузках у девочек наблюдается в более раннем возрасте (в 8– лет) по сравнению с мальчиками (10–11 лет).

Адаптация к интеллектуальным нагрузкам (занятия по программе шахматного всеобуча на протяжении 3 лет) у детей 10–11 лет характеризуется активизацией надсегментарного уровнем регуляции ритма сердца и инотропной функции (гуморально-метаболических факторов регуляции) и умеренной симпатикотонической реакцией при пробе с умственной нагрузкой;

у сверстников умственная нагрузка сопровождается выраженным повышением уровня симпатической регуляции деятельности сердца и тонуса и мелких крупных сосудов (доля НЧ-колебаний на 20–40% больше, чем в основной группе, р0,05).

Показано, что применение средств поверхностной рефлексотерапии (иппликаторы) у детей с наличием вегетативных изменений приводит к снижению симпатикотонии (увеличивается общая мощность спектра и мощность высокочастотных колебаний ритма сердца при снижении мощности низкочастотных колебаний), повышению периферического кровотока в состоянии покоя и при умственных нагрузках, сопровождается субъективным ощущением повышения умственной работоспособности.

Теоретическая и практическая значимость работы.

Полученные данные расширяют научные представления об особенностях формирования организма детей младшего школьного возраста на разных этапах онтогенеза под влиянием повышенного уровня интеллектуальных нагрузок. Выявлены возрастно-половые особенности и адаптационные перестройки, связанные с влиянием дополнительных умственных нагрузок на активность уровней нейровегетативной регуляции инотропной функции, тонуса крупных и мелких сосудов у детей младшего школьного возраста.

Дополнена база данных региональных показателей физического развития детей младшего школьного возраста, спектральных характеристик центральной и периферической гемодинамики учащихся младших классов с различным уровнем интеллектуальных нагрузок, что служит основой мониторинга состояния здоровья детей Южного Урала и является инструментом анализа для администрации, службы сопровождения (психологи, социальные педагоги) образовательных учреждений по своевременной профилактике и коррекции морфофункциональных показателей, способствующих снижению негативных воздействий образовательной среды.

Апробированы и внедрены в профилактическую работу с учащимися младших классов методики поверхностной рефлексотерапии для коррекции нарушений вегетативного статуса детей.

Внедрение результатов исследования. Результаты исследования используются в работе муниципальных образовательных учреждений – средних общеобразовательных школ №98 и №100 г. Челябинска, реализующих программу шахматного всеобуча, детско-юношеской школы олимпийского резерва по шахматам и шашкам №9 г. Челябинска;

Челябинского городского врачебно-физкультурного диспансера при осуществлении врачебно-педагогического контроля за юными шахматистами;

в учебном процессе при преподавании курсов возрастной физиологии, пропедевтики детей и подростков, средств и систем оздоровления на кафедре адаптивной физической культуры и медико биологической подготовки Южно-Уральского государственного университета.

Положения, выносимые на защиту:

1. Дополнительные к общеобразовательной программе умственные нагрузки (занятия шахматным всеобучем) не вызывают достоверных отличий в физическом развитии учащихся младших классов.

2. У учащихся младших классов имеются возрастно-половые и связанные с адаптацией к дополнительным интеллектуальным нагрузкам особенности спектральных характеристик центральной и периферической гемодинамики.

3. Применение немедикаментозных средств поверхностной рефлексотерапии у учащихся младших классов позволяет снизить напряжение адаптационных процессов.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования были представлены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Здоровая образовательная среда – здоровое поколение» (Тюмень, 2009), 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации» (Волгоград, 2010), I и II Всероссийской научно-практической конференции «Психолого-педагогические и медико-биологические проблем физической культуры, спорта и туризма» (г. Челябинск, 2009, 2010), IX Международной научной конференции молодых ученых «Актуальные вопросы спортивной медицины, лечебной физической культуры, физиотерапии и курортологии» (Москва 2010), XXI съезде физиологического общества им И.П. Павлова (2010), Международной научно-практической конференции «Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития» (г. Челябинск, 2011).

Публикации. Материалы диссертационного исследования представлены в 15 публикациях, из них 5 – статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ и в 1 монографии (в соавторстве).

Объем и структура диссертации.

Работа представлена на страницах машинописного текста, иллюстрирована 16 таблицами и рисунками. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания организации и методов исследования, главы собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, в котором приведено источников, из них 32 зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Организация и методы исследования.

Проводились лонгитюдные исследования на базе детско-юношеской школы олимпийского резерва №9 г. Челябинска, МОУ СОШ №98 и № г. Челябинска и научной лаборатории факультета физической культуры и спорта Южно-Уральского государственного университета в 2007–2011 г.г.

Основную группу составили учащиеся 1–4-х классов – мальчики и девочки в возрасте от 7 до 11 лет со стажем занятий по программе шахматного всеобуча от 1 года до 3 лет. Группу контроля составили учащиеся аналогичного возраста (табл. 1).

Таблица Возрастно-половая и численная характеристика обследованных детей Количество детей Класс/время Мальчики Девочки Возраст года Всего основная контр. основная контр.

группа группа группа группа 7 лет 1 (осень) 36 37 38 37 8 лет 1 (весна) 36 37 38 37 9 лет 2 (весна) 35 36 36 37 10 лет 3 (весна) 33 36 35 36 11 лет 4 (весна) 33 35 35 35 В указанных группах был проведен комплекс исследований, включавших оценку физического развития;

активности различных уровней нейровегетативной регуляции деятельности ССС в покое и при пробе с умственной нагрузкой (устный счет – у 8-летних учащихся вторых классов – сложение, у 11-летних учащихся четвертых классов – умножение);

степени выраженности вегетативных изменений;

успеваемости (по классным журналам) и уровня заболеваемости на основе анализа медицинских карт учащихся.

При оценке физического развития проводили измерение длины и массы тела, окружности грудной клетки по общепринятым методикам с соблюдением техники и правил измерения, описанным в соответствующих руководствах [В.А. Доскин с соавт., 1997;

Н.Я. Прокопьев с соавт., 1999], давали оценку гармоничности физического развития. Длину тела измеряли с помощью ростомера, массу тела – с помощью медицинских весов, окружность грудной клетки – с помощью сантиметровой ленты. Оценка заболеваемости проведена на основе анализа амбулаторных карт, оценка успеваемости – по классным журналам.

Оценка нейровегетативной регуляции системы кровообращения проведена при помощи сертифицированной компьютерной технологии «Кентавр» фирмы «Микролюкс» (г. Челябинск) (метод импедансной реографии). Проведен спектральный анализ медленноволновой вариабельности ритма сердца, ударного объема, среднединамического давления, периферического кровотока. В состоянии покоя и при проведении проб с умственной нагрузкой за 500 ударов сердца (ЭКГ) автоматически регистрировались абсолютные значения параметров кардиоинтервалов и их вариабельность с использованием быстрого преобразования Фурье. Мощность медленноволновых колебаний определялись в четырех диапазонах спектра (ультра низкочастотный, очень низкочастотный, низкочастотный и высокочастотный) и рассчитывался процентный вклад каждой из четырех составляющих: [Р.М. Баевский с соавт., 2000, 2003;

Heart rate…, 1996];

использовалась фильтрация спектра 60% для того, чтобы выявить и проанализировать пиковую активность в спектрах [А.А. Астахов, 1996].

При исследовании субъективной оценки самочувствия проведено анкетирование для выявления признаков вегетативных изменений согласно рекомендаций А.М. Вейна (2000): испытуемый отвечал на 15 вопросов, каждый из которых оценивается в баллах, количество баллов более свидетельствует о наличии вегето-сосудистой дистонии.

Математическая обработка результатов исследования проводилась при помощи программного обеспечения Microsoft Excel 2003 и STATISTICA v.6 с использованием общепринятых методов вариационной статистики, корреляционного, факторного и спектрального анализа. Определение достоверности различий (р) абсолютных показателей проводилось при помощи критерия Стьюдента (t), относительных – по критерию Фишера (F).

Результаты считали статистически значимыми при р0,05.

Результаты собственных исследований и их обсуждение Среднегрупповые значения длины тела учащихся младших классов 7– 11 лет обоего пола в целом соответствовали возрастно-половым стандартам [В.А. Доскин, 1997]. Нами не было выявлено достоверно значимых различий между показателями учащихся основной и контрольной группы – как у мальчиков, так и у девочек во всех возрастных группах, также отсутствовали гендерные различия (табл. 2).

Таблица Показатели длины тела (см) учащихся младших классов (M±m) Возраст, Группа Мальчики Девочки р лет осн. 124,77±1,27 125,02±1,24 0, контр. 124,93±1,26 125,07±1,25 0, р 0,05 0, осн. 129,52±1,22 128,61±1,13 0, контр.

8 129,46±1,34 128,85±1,18 0, р 0,05 0, осн. 132,63±1, 137,09±1,32 0, контр. 136,81±1,29 133,90±1, 9 0, р 0,05 0, осн. 140,76±1,34 136,06±1,30 0, контр.

10 140,55±1,32 139,64±1,33 0, р 0,05 0, осн. 145,78±1,46 146,59±1,40 0, контр. 145,47±1,48 147,12±1, 11 0, р 0,05 0, В возрасте 8–10 лет более высокие показатели длины тела имели мальчики, в 11 лет девочки незначительно превышали своих сверстников (р0,05), что было обусловлено различными темпами прироста длины тела:

наиболее значимый прирост установлен у девочек с 10 до 11 лет: длина тела увеличилась в среднем от 7,5 см до 10 см (от 5,5% до 7,8% против 3,4-3,6% у мальчиков), что характеризует начало предпубертатного периода. В сравнительном аспекте длина тела обследованных нами детей не имела существенных различий с показателями их сверстников соседних географических регионов – Тюменской области [Д.В. Страполов, 2005;

О.Г. Литовченко, 2009], Северного Казахстана [С.Ж. Даирбаева, 2010], Поволжья [А.В. Леонов с соавт., 2004;

А.И. Манюхин, 2010], а также с данными других челябинских исследователей [О.А. Макунина, 2005;

И.А. Якубовская, 2008].

Полученные нами значения показателя массы тела 7-летних мальчиков и девочек не имели различий, они незначительно меньше (1–1,5 кг) приводимых В.А. Доскиным c cоавт. (1997) и данных детей Тюменской области [О.Г. Литовченко, 2009], но незначительно (около 1,5 кг) превышают данные по Центральному региону [А.И. Манюхин, 2010]. Межгрупповые различия также отсутствовали.

Прирост массы тела был неравномерным на различных возрастных отрезках у детей разного пола, независимо от принадлежности к основной или контрольной группе (рис. 1).

кг 7-8 лет 8-9 лет 9-10 лет 10-11 лет м. осн м.конт д.осн д.конт Рис. 1. Динамика массы тела (кг) учащихся младших классов основной и контрольной группы 7– 11 лет.

У мальчиков наиболее значимый прирост был на возрастном отрезке 8– 9 лет (около 4,5 кг, 16,5–17%, р0,05), у девочек – с 10 до 11 лет (более чем на 8 кг, что составило 27–29%, р0,05), в результате 11-летние девочки имели массу тела на 1,5–2,5 кг больше, чем их сверстники.

При анализе распределения учащихся по уровням показателей длины и массы тела выявлено, что во всех возрастных группах преобладают ученики со средним уровнем анализируемых показателей (55–65%), от первого к четвертому классу количество мальчиков с «высоким уровнем» длины тела и уровнем массы тела ниже среднего увеличивается на 5%, девочек с уровнем массы тела ниже среднего – на 7%, а количество девочек с уровнем массы тела выше среднего – на 5%, независимо от принадлежности к основной или контрольной группе.

Среднегрупповая величина показателя окружности грудной клетки во всех изученных группах соответствовала возрастной норме. Наиболее существенный прирост показателя наблюдался на возрастных отрезках 9– (у мальчиков и девочек – на 4,8–5,5%) и 10–11 лет (у девочек – на 4,5–5,5%).

Число гармонично развитых 7-летних мальчиков по сравнению со сверстницами было на 4,5% больше, среди девочек также больше лиц с резко дисгармоничным развитием (по признаку дефицита массы тела). К концу обучения в младших классах (11-летние дети) установлена тенденция к увеличению доли учащихся с дисгармонией в развитии (дисгармоничное и резко дисгармоничное развитие), в большей степени также среди девочек (около 28% у мальчиков и около 32% у девочек), независим от программы обучения.

Распределение 7-летних учащихся по группам здоровья показало, что преобладают дети со II группой здоровья – от 58,3% среди девочек основной группы до 61,2% среди мальчиков основной группы, количество учащихся младших классов, относящихся к III группе здоровья, в первом классе составляло от 23,3% до 23,9%. В динамике 4 лет обучения произошло уменьшение учащихся обоего пола, отнесенных к первой группе здоровья до 13,7%–14,1%, аналогичная тенденция наблюдалась с количеством детей второй группы здоровья. Доля детей, у которых наблюдалось ухудшение здоровья при обучении с 1-го (7 лет) по 4-й класс (11 лет) (переход из I во II и из II в III группу) составило суммарно около 28%: от 26,6% у девочек контрольной группы до 29,2% девочек основной группы. В 7-летнем возрасте число лиц, отнесенных к основной группе для занятий физической культурой, было от 66,2% (девочки основной группы) до 70,0% (мальчики контрольной группы), к 11-летнему возрасту снижение количества детей этой группы составило около 5% во всех подгруппах;

возрос процент лиц, отнесенных к подготовительной и специальной группе.

При анализе успеваемости и заболеваемости как факторов адаптации к учебной деятельности, установлено, что средние баллы по ряду предметов (в том числе по математике и русскому языку) по итогам учебного года в основной группе были достоверно выше, чем в контрольной группе. Уровень заболеваемости повышается к 4-му классу и наибольший уровень зарегистрирован у 11-летних мальчиков основной группы.

В качестве маркров степени напряжения механизмов адаптации организма к воздействию средовых факторов используются спектральные характеристики ритма сердца (Р.М. Баевский с соавт., 2000). При оценке результатов спектрального анализа медленноволновой вариабельности РС детей в возрасте 8 лет исходная величина ЧСС, а также общая мощность спектра не имели достоверных межгрупповых различий. Выявлены следующие половые различия: величина мощности ВЧ-колебаний, характеризующих влияние сегментарного уровня (парасимпатический отдел) вегетативной регуляции на РС, была наибольшей в основной и в контрольной группе девочек по сравнению с мальчиками. При расчете вагосимпатического индекса (НЧ/ВЧ) у мальчиков на данном возрастном отрезке выявлена эйтония (в основной группе 1,10±0,20, в контрольной группе – 1,05±0,16 усл. ед.), у девочек он был соответственно 0,82±0,18 и 0,53±0,24 усл. ед. По данным литературы, в указанный возрастной период наблюдается увеличение парасимпатикотонии (Д.А. Дмитриев с соавт., 2004);

судя по представленным нами результатам, оно у девочек происходит на более раннем этапе развития.

В ответ на пробу с УН преимущественно повышалась активность сегментарного уровня регуляции (симпатического и парасимпатического отдела автономной нервной системы) РС, что выражалось достоверным повышением мощности НЧ-колебаний, наиболее выраженно у лиц контрольной группы, и увеличением мощности ВЧ-колебаний. Указанные изменения обусловили повышение ОМС при УН: у мальчиков на 30%, у девочек основной группы на 60% и более 95% в контрольной. Как дезадаптивный вариант изменений спектральных показателей при проведении пробы с УН у девочек группы контроля расценивалось:

увеличение абсолютной мощности ОНЧ- и ВЧ-колебаний РС (что обусловило у них существенное увеличение ОМС, р0,01) при снижении их относительной мощности.

Исходные величины ЧСС и ОМС ритма сердца у 11-летних детей в группах сравнения не различались. По сравнению с предыдущим возрастным периодом вариабельность показателя РС (общая мощность спектра) имела тенденцию к повышению – при лонгитюдном исследовании индивидуальных показателей детей такая динамика выявлена более чем у 85% учащихся.

Наиболее высокой является доля ОНЧ-колебаний у девочек обеих групп (32,75% в основной и 36,5% в контрольной) – у мальчиков соответственно 30,3% и 30% (рис. 2).

По сравнению с показателями 2-классников можно отметить существенный рост относительной доли надсегментарного уровня регуляции РС у девочек (на 24,5% в основной и на 27% в контрольной группе, р0,05).

Доля НЧ-колебаний была наибольшей в основной группе девочек (31,3%), в остальных группах не превышала 26,5%;

относительная мощность ВЧ колебаний была выше у девочек обеих групп (27,7% в основной группе и 32,3% в группе контроля). Доля колебаний ВЧ-диапазона у девочек снизилась по сравнению с предыдущей возрастной группой, а у мальчиков увеличилась. У 11-летних мальчиков в состоянии покоя преобладают влияния парасимпатического отдела автономной нервной системы (НЧВЧ), а у девочек – симпатического отдела (НЧВЧ), что, вероятно, отражает возрастание холинергических воздействий в предпубертатный период и являться физиологической предпосылкой для обеспечения функционирования организма и физического развития девочек.

УНЧ ОНЧ Ч % Д М Д М ОСНОВ. КОНТР.

Рис. 2. Доля УНЧ- и ОНЧ-колебаний в общей мощности спектра РС (в %) у 11-летних детей основной и контрольной группы в исходном положении.

Оптимальный ответ на пробу с УН определен у мальчиков основной группы: повышение активности надсегментарного уровня регуляции РС (увеличение мощности колебаний в ОНЧ-диапазоне на 40%, р0,05) сочеталось с умеренной симпатикотонической реакцией (повышение мощности НЧ-колебаний в пределах 30%). Под влиянием УН отмечен значительный рост влияния симпатического отдела на регуляцию хронотропной функции сердца у девочек (более 43%, р0,05–0,01) и у мальчиков контрольной группы (более 46%, р0,01), при этом у последних отмечалось снижение парасимпатических воздействий на РС, что характеризует напряжение регуляторных механизмов РС.

Величина ударного объема 8-летних учащихся в исходном положении колебалась от 39,42±2,23 мл у девочек основной группы (минимальные значения) до 46,20±1,83 мл у мальчиков группы контроля (максимальные значения), что соответствует возрастно-половой норме (табл. 3).

Абсолютная мощность колебаний УО, отражающих влияние сегментарных структур ВНС (нервная регуляция инотропной функции сердца), в подгруппах 8-летних учащихся не имела существенных различий.

Однако, относительная мощность НЧ- и ВЧ-колебаний у девочек (42,3% в основной группе и 40,4% в контрольной группе) была достоверно выше, чем у мальчиков (соответственно 33,1% и 35,7%).

Влияние УН привело к ряду изменений спектральных характеристик УО: имелась тенденция к его снижению, изменения мощности спектра в различных диапазонах не имели степени достовреных, но были разнонаправленными. Так, тенденция к снижению активности надсегментарных структур и гуморально-метаболических факторов регуляции сочеталась с повышением относительной мощности НЧ- и ВЧ колебаний, отражающих роль нервных механизмов, связанных с сегментарными структурами.

Таблица Результаты спектрального анализа медленноволновой вариабельности ударного объема 8-летних детей в состоянии покоя (1) и после проведения пробы с умственной нагрузкой (2) (M±m) девочки мальчики основная контрол. р основная контрол. р 39,42±2,23 45,44±3,84 43,55±2,17 46,20±1, 1 0,05 0, УО, 34,37±1,80 39,13±3,04 37,95±1,59 41,17±1, 2 0,05 0, мл р 0,05 0,05 0,05 0, 23,01±2,53 19,26±2,01 27,73±3,14 28,15±4, 1 0,05 0, ОМС 20,98±2,53 16,23±2,01 24,97±2,89 22,32±2, 2 0,05 0, усл. ед.

р 0,05 0,05 0,05 0, 1,87±0,27 1,76±0,41 3,29±0,51 3,12±0, 1 0,05 0, УНЧ 1,12±0,28 1,15±0,16 2,82±0,42 1,89±0, 2 0,05 0, усл. ед.

р 0,05 0,01 0,05 0, 7,91±0,98 7,30±0,82 11,75±1,37 9,67±1, 1 0,05 0, ОНЧ 4,70±0,66 4,45±0,55 9,72±1,09 7,19±0, 2 0,05 0, усл. ед.

р 0,05 0,05 0,05 0, 9,71±1,12 7,78±0,70 9,16±1,28 10,06±2, 1 0,05 0, НЧ 10,69±1,95 8,28±0, 2 0,05 9,98±1,05 11,77±0,87 0, усл. ед.

р 0,05 0,05 0,05 0, 3,53±0,42 2,42±0,27 3,67±0,52 5,31±0, 1 0,05 0, ВЧ 4,47±0,55 2,96±0,32 2,45±0,43 1,47±0, 2 0,01 0, усл. ед.

р 0,05 0,05 0,05 0, У девочек роль парасимпатического отдела ВНС в регуляции УО после умственной нагрузки, судя по величине относительной мощности ВЧ колебаний (21,3% в основной группе и 17,6% в контрольной) больше, чем у мальчиков (соответственно 14,7% и 6,6%, р0,05–0,01).

При анализе показателей относительной мощности спектра были установлены различия, связанные как с «возрастным» фактором обследуемых детей, так и со степенью адаптации к интеллектуальным нагрузкам. Проведение пробы с УН обусловило снижение у большинства детей значимости как метаболических (доля колебаний в УНЧ-диапазоне спектра), так и нейрогуморальных (доля ОНЧ-колебаний) факторов регуляции УО, только у мальчиков основной группы доля надсегментарных влияний сохранилась более 50% ОМС, в то время как во всех других подгруппах снизилась до 27–40%. Кроме того, определено значительное повышение у девочек обеих групп значимости сегментарных структур нервной системы (симпатического и парасимпатического отдела) – увеличение относительной мощности НЧ- и ВЧ-колебаний (р0,05).

У учащихся 11 лет УО увеличился по сравнению с предыдущим возрастным периодом, в большей степени у девочек (на 10–15 мл), что отражает возрастную динамику этого показателя. Значения УО находились в пределах возрастно-половой нормы, а значения ОМС соответствовали данным ряда исследований (А.Р. Сабирьянов, 2005;

Н.В. Сергеева, 2007;

А.В. Ненашева, 2008). Наблюдалось возрастное повышение ОМС, гендерные различия заключаются в наличии у девочек больших темпов прироста и более высокой мощности ОНЧ- (на 30–50%), НЧ-колебаний (15–20%) и ВЧ колебаний (более чем в 2 раза, р0,01) по сравнению с мальчиками.

Проба с УН у 11-летних детей привела к снижению УО с тенденцией к снижению ОМС (кроме мальчиков основной группы) и малозначимым изменениям спектральных характеристик, в отличие от 8-летних детей. Как адаптация к интеллектуальным нагрузкам у мальчиков основной группы расценивалась наиболее низкая величина мощности НЧ-колебаний и наиболее высокая значимость гуморальных факторов и надсегментарного уровня регуляции (относительная мощность ОНЧ-колебаний составила 38,67±1,06%) – более чем в 1,5 раза больше, чем у сверстников (25,63±1,14%, р0,001) после пробы с УН. Как дезадаптивный характер изменений нейровегетативной регуляции рассматривается выраженная симпатикотоническая регуляция инотропной функции после УН, выявленная более чем у 40% мальчиков группы контроля. Установлено повышение парасимпатикотонических влияний на вариабельность УО после УН (абсолютной и относительной мощности ВЧ-колебаний) у девочек в более раннем возрасте (8 лет), чем у мальчиков (11 лет).

Исходные показатели СДД и его ОМС достоверно значимых различий у 8-летних детей 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. Наиболее высокие значения относительной мощности ОНЧ колебаний установлены у девочек контрольной группы (59,82±1,11%), наиболее низкие – у мальчиков основной группы (54,84±1,02%, р0,05).

Проведение пробы с УН привело к снижению общей мощности колебаний СДД во всех подгруппах, за исключением девочек группы контроля.

Величина СДД у 11-летних детей определялась преимущественно также гуморально-метаболическими факторами регуляции: относительная мощность УНЧ-колебаний составляла в 35%–40% и от 55% до 59,8% в диапазоне ОНЧ (рис. 3).

УНЧ ОНЧ Ч % Д М Д М ОСНОВ. КОНТР.

Рис. 3. Доля УНЧ- и ОНЧ-колебаний в общей мощности спектра среднединамического артериального давления (в %) у 11-летних учащихся основной и контрольной группы в состоянии относительного покоя.

Следует отметить, что доля ОНЧ-колебаний СДД имела тенденцию к повышению во всех группах, наряду с этим нами отмечено существенное возрастное увеличение значимости сегментарного уровня регуляции тонуса крупных сосудов до 2,8–4,2% (у 8-летних детей обоего пола менее 0,1%) независимо от пола и программы обучения.

Проба с УН привела к разнонаправленным изменениям величин СДД (повышение в пределах 5%, достоверно значимое у мальчиков основной и контрольной групп, девочек контрольной) и общей мощности спектра – снижение составило 25–30%, преимущественно за счет ОНЧ-колебаний (р0,05–0,01), но при увеличении мощности НЧ-колебаний (р0,01).

Выраженность симпатикотонической реакции была достоверно ниже в основной группе – как у девочек (относительная мощность НЧ-колебаний составила у них 8,29±0,41% против 11,62±0,46% в контрольной группе, р0,01), так и у мальчиков (соответственно 8,11±0,39% против 11,58±0,48%, р0,001), что нами расценивается как проявление адаптации к интеллектуальным нагрузкам детей, занимающихся по программе шахматного всеобуча.

В отличие от центральной гемодинамики, периферический кровоток регулировался в основном метаболическими и гуморальными факторами (судили по колебаниям в УНЧ- и ОНЧ-диапазонах спектра). При УН существенно возрастала активность симпатического отдела ВНС – с 6% до 27%. Повышение ОМС показателя амплитуды реоволны сосудов большого пальца стопы выявлено у всех детей, кроме мальчиков контрольной группы.

У них тенденция к ее снижению сочеталась с аналогичной динамикой мощности ОНЧ-колебаний.

В группе детей 11 лет по сравнению с 8-летними имелась тенденция к снижению величин АРП и ОМС. В реакции на УН выявлено напряжение адаптационных процессов у девочек контрольной группы, имевших самые высокие абсолютные и относительные цифры НЧ-колебаний. Это согласуется с результатами оценки среднединамического давления, в регуляции которого в возрастном аспекте также было зафиксировано повышение влияний симпатического отдела вегетативной нервной системы.

При анализе заболеваемости выявлено ее увеличение к 4-му классу, при этом наиболее низкий уровень заболеваемости выявлен у 11-летних девочек контрольной группы (7,13±0,85 дней), а самый высокий – у 11 летних мальчиков основной группы (12,54±2,09 дней). 40% всех обследованных детей имеют признаки «вегетативных изменений», что отражает наличие у них напряжения адаптационных процессов;

наибольшее число лиц с вегетативными изменениями было в подгруппе 11-летних мальчиков, обучающихся по программе шахматного всеобуча (45,4%), средний балл согласно результатов анкетирования составлял 13,29±1,41.

Учитывая наличие столь значительного процента детей с наличием субъективных признаков нарушения самочувствия (более трети учащихся), нами предложено для их устранения применять средства поверхностной рефлексотерапии (ПРТ). Результаты исследования спектральных характеристик ритма сердца учащихся с наличием вегетативных изменений показали, что у них до ПРТ исходно показатели ЧСС выше, а ОМС и мощности ВЧ-колебаний ниже, чем в группе лиц с нормальным вегетативным статусом (р0,05). После курса ПРТ они достоверно увеличились (р0,05) и были сопоставимы с показателями в группе лиц с нормальным вегетативным статусом (рис. 4).

Существенные различия нами были выявлены при анализе относительной мощности (доли) колебаний в спектре РС. До проведения курса ПРТ значения НЧ% и ОНЧ% на 15% больше, а ВЧ% на 20% ниже, чем в конце наблюдения (р0,05). Нами наблюдались положительные изменения не только в целом по группе, но и у большинства из учащихся, прошедших не менее двух курсов ПРТ: процент лиц с дезадаптивными реакциями на УН снизился с 32,3% до проведения ПРТ до 15% после ПРТ.

УНЧ ОНЧ % 20 НЧ 15 ВЧ 1 2 3 Рис. 4. Относительная мощность колебаний в диапазонах спектра РС (в %) у учащихся с наличием вегетативных изменений до курса ПРТ в состоянии покоя (1) и после умственной нагрузки (2) и после курса ПРТ в состоянии покоя (3) и после умственной нагрузки (4).

Выявлены также положительные изменения самочувствия при анкетировании: в группе детей с вегетативными изменениями средний балл по анкете А.М. Вейна до проведения курса ПРТ составлял 16,31±1,13 балла, более 15 баллов имели 65% учащихся, после ПРТ средний балл снизился до 13,14±1,16 балла (р0,05), уменьшилось до 21,5% число учащихся с результатами более 15 баллов.

ВЫВОДЫ 1. Физическое развитие учащихся 7–11 лет обоего пола, имеющих дополнительные к общеобразовательной программе интеллектуальные нагрузки по программе шахматного всеобуча, соответствует возрастно половым нормативам;

антропометрические показатели (длина и масса тела, окружность грудной клетки), их возрастная динамика, распределение по группам здоровья и для занятий физической культурой не имеют достоверных различий со сверстниками, обучающихся по стандартной общеобразовательной программе.

2. Учащиеся 4-х классов обоего пола, занимающиеся по программе шахматного всеобуча более 3 лет, имеют достоверно более высокие показатели успеваемости по предметам «математика» и «информатика», однако у них выше показатели заболеваемости, больше число лиц с признаками вегетативных изменений (45%), что требует проведения коррекционных мероприятий.

3. В онтогенезе у детей обоего пола от 8 лет к 11 годам наблюдается увеличение активности надсегментарного и сегментарного уровня регуляции ритма сердца и инотропной функции и тонуса крупных сосудов. У 11-летних девочек по сравнению с мальчиками выше активность надсегментарного уровня регуляции хроно- и инотропной функции сердца в состоянии покоя;

возрастание значимости парасимпатикотонических влияний на хроно- и инотропную функцию при умственных нагрузках у девочек выявлено в более раннем возрасте (в 8–9 лет) по сравнению с мальчиками (11 лет).

4. Особенностями медленноволновой вариабельности среднединамического артериального давления и амплитуды реоволны сосудов пальца стопы являются выраженное преобладание гуморально метаболических факторов регуляции тонуса крупных и мелких сосудов в состоянии относительного покоя во всех поло-возрастных группах, существенное повышение (в 3–5 раз) к 11 годам влияния симпатического отдела автономной нервной системы на тонус крупных сосудов независимо от программы обучения. В 11-летнем возрасте независимо от пола и программы обучения наблюдается бльшая стабильность спектральных характеристик среднединамического давления в ответ на умственную нагрузку по сравнению 8-летними детьми.

5. Адаптация к дополнительным интеллектуальным нагрузкам (занятия по программе шахматного всеобуча на протяжении 3 лет) приводит к различиям реакции на умственную нагрузку: у детей основной группы определены однонаправленные изменения показателей медленноволновой вариабельности ритма сердца и ударного объема – повышение значимости гуморально-метаболических факторов регуляции (увеличение относительной мощности очень низкочастотных колебаний ритма до 25–37%) и активности симпатического отдела (увеличение абсолютной мощности НЧ-колебаний до 30%, р0,05);

в группе контроля ответная реакция сопровождалась выраженной симпатикотонической реакцией со значительным увеличением абсолютной мощности низкочастотных колебаний ритма сердца (более чем в 2 раза, р0,01), относительной мощности НЧ-колебаний среднединамического давления (до 57%) и амплитуды реоволны сосудов пальца стопы (до 47%) и малозначимыми сдвигами спектральных характеристик ударного объема.

6. Применение устройств поверхностной рефлексотерапии (иппликаторы) способствует снижению напряжения адаптационных процессов за счет уменьшения активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, что характеризуется увеличением общей мощности спектра ритма сердца, высокочастотных и очень низкочастотных колебаний при уменьшении доли низкочастотных флюктуаций;

возрастает уровень периферического кровотока;

отмечается субъективное ощущение повышения умственной работоспособности, что позволяет рекомендовать эту методику для коррекции состояния здоровья учащихся с повышенным уровнем интеллектуальных нагрузок при наличии вегетативных изменений.

Список публикаций по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ Быков Е.В. Возрастные особенности медленноволновой 1.

вариабельности ритма сердца и психофизиологических показателей учащихся–участников интеллектуально–игрового всеобуча / Е.В. Быков, А.В. Рязанцев, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова // Вестник ЮУрГУ. Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2009. – Вып. 19. – №20. – С. 15–18.

Быков Е.В. Онтогенетические аспекты регуляции артериального 2.

давления у учащихся младших классов с различным уровнем умственных нагрузок / Е.В. Быков, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова, Н.Г. Зинурова // Вестник ЮУрГУ. Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2010. – Вып. 24. – №24 (200). – С. 24–27.

Быков Е.В. Показатели медленноволновой вариабельности 3.

кардиоритма у учащихся младших классов с различным уровнем школьной тревожности / Е.В. Быков, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова, Н.Г. Зинурова // Вестник ЮУрГУ. Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2010. – Вып. 24. – №24 (200). – С. 28–31.

Быков Е.В. Возрастная динамика спектральных характеристик 4.

ударного объема учащихся младших классов / Е.В. Быков, О.В. Казакова, Е.А. Мекешкин // Вестник ЮУрГУ. Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2010. – Вып. 25. – №37 (213). – С. 32–35.

Быков Е.В. Онтогенез нейровегетативной регуляции тонуса 5.

периферических сосудов у младших школьников с различным уровнем умственных нагрузок / Е.В. Быков, О.В. Казакова, А.В. Чипышев // Вестник ЮУрГУ. Серия ««Образование, здравоохранение, физическая культура». – 2011. – Вып. 26. – №7 (224). – С. 36–38.

Публикации в других изданиях Быков Е.В. Особенности регуляции ритма сердца у детей с различным 6.

уровнем внимания / Е.В. Быков, А.В. Чипышев, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова // Современные проблемы науки и образования. – 2009. – №6.

– С. 79–81.

Быков Е.В. Психофизиологическое состояние учащихся младших 7.

классов в условиях повышенных информационно-интеллектуальных нагрузок / Е.В. Быков, Е.А. Мекешкин, А.В. Рязанцев, О.В. Казакова // Здоровая образовательная среда – здоровое поколение: матер. Всеросс. науч. практ. конф. с междунар. участием. – Тюмень: ТюмГУ, 2009. – С. 45–49.

Быков Е.В. Регуляция ритма сердца у 8-летних девочек с различной 8.

силой нервных процессов при воздействии умственных нагрузок / Е.В. Быков, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова, А.В. Чипышев // Успехи современного естествознания. – 2010. – №9. –С. 128–129.

Казакова О.В. Особенности регуляции тонуса крупных сосудов у 9.

учащихся-четвероклассников / О.В. Казакова // XXI съезда физиологического общества им. И.П. Павлова: тезисы докладов – М.–Калуга: Типография ООО «БЭСТ-принт», 2010. – С. 255.

10. Казакова О.В. Поло-возрастные особенности нейровегетативной регуляции инотропной функции у детей / О.В. Казакова // V Междунар. науч.

конф. по вопросам состояния и перспективам развития медицины в спорте высших достижений СпортМед–2010. IХ Междунар. науч. конф. молодых ученых: итоговый сборн. научн. матер. – М., 2010. – С. 249.

11. Мекешкин Е.А. Физическое и умственное развитие, состояние заболеваемости учащихся младших классов – участников интеллектуально игрового всеобуча / Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова, С.Д. Юдин и др. // Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта и туризма: матер. II Всерос. науч.-практ. конф. – Челябинск, 2010. – С. 172–175.

12. Быков Е.В. Гендерные особенности активности различных уровней нейровегетативной регуляции кардиоритма у 11–12-летних детей в ответ на умственную нагрузку и в условиях коррекционных мероприятий / Е.В. Быков, А.В. Чипышев, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова // Физиология адаптации: матер. 2-й всерос. науч-практ. конф. – Волгоград: Волгоградское научное изд-во, 2010. – С. 365–367.

13. Рязанцев А.В. Влияние умственных нагрузок на активность уровней нейровегетативной регуляции деятельности системы кровообращения у учащихся-участников программы интеллектуально-игрового всеобуча и их сверстников / А.В. Рязанцев, О.В. Казакова, А.В. Шибков // Психолого педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития: матер.

Междунар. науч.-практ. конф. – Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2011. – Ч. 3.

– С. 142–146.

14. Казакова О.В. Анализ физического развития учащихся на этапе поступления в школу / О.В. Казакова, А.А. Шибков, М.А. Силкина // Психолого-педагогические и медико-биологические проблемы физической культуры, спорта, туризма и олимпизма: инновации и перспективы развития:

матер. Междунар. науч.-практ. конф. – Челябинск: Изд. центр ЮУрГУ, 2011.

– Ч. 2. – С. 79–81.

15. Быков Е.В. Психофизиологические аспекты адаптации к умственным нагрузкам учащихся младших классов: Монография / Е.В. Быков, А.В. Рязанцев, А.В. Чипышев, Е.А. Мекешкин, О.В. Казакова. – Челябинск:

Изд. Центр ЮУрГУ, 2010. – 159 с.

Сокращения, используемые в автореферате АРП – амплитуда реоволны сосудов пальца стопы ВНС – вегетативная нервная система ВЧ – высокочастотные колебания НЧ – низкочастотные колебания ОМС – общая мощность спектра ОНЧ – очень низкочастотные колебания ПРТ – поверхностная рефлексотерапия РС – ритм сердца СДД – среднединамическое давление ССС – сердечно-сосудистая система УН – умственная нагрузка УНЧ – ультра низкочастотные колебания УО – ударный объем ЧСС – частота сердечных сокращений Подписано в печать 22.09.2011.

Формат 60х90/16. Объем 1,0 уч.-изд. л.

Тираж 100 экз. Заказ № Бумага офсетная Отпечатано в типографии ФГБОУ ВПО «ЧГПУ» 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина,