Изучено влияние однодневной и недельной умственной нагрузки на психологические и кардиогемодинамические показатели студентов. Определялись: уровни самочувствия, активности, настроения по опроснику САН: принадлежность к экстра-, интровертам, уровни нейротизма и интеллекта испытуемых по Айзенку; показатели степени самооценки, а также личностной тревожности по Спилбергеру. Измерялись основные показатели гемодинамики (пульс. артериальное давление), рассчитывались систолический и минутный объемы крови. Сравнительный анализ динамики исследованных параметров выявил 2 типа реагирования кардиогемодинамических показателей студентов на учебную нагрузку: симпатический и парасимпатический. Показано, что наиболее оптимальным типом реагирования является парасимпатический. поскольку симпатический таит в себе опасность перенапряжения ин срыва адаптации.
Научно-технический прогресс оказал значительное влияние на структуру населения. Возросло число лиц, занятых преимущественно в сфере умственного труда. Различные виды умственного труда значительно различаются по организации трудового процесса. равномерности нагрузки, степени нервно-эмоционального напряжения. К Подобным категориям труда относится и труд учащихся. Последний требует напряжения памяти. внимания, мыслительных процессов, поскольку учеба связана с постоянным восприятием и переработкой широкого объема новой информации. Умственный труд сопровождается целым рядом функциональных изменений со стороны нервной. эндокринной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Студенты вузов составляют многочисленную группу лиц умственного труда, деятельность которых характеризуется некоторыми особенностями, Как свидетельствуют исследования [1—4], умственная деятельность студентов характеризуется наличием большой и неравномерной нагрузки, следствием которой является нарушение режима отдыха и питания, что ведет к переутомлению, снижению способности к усвоению знаний. выражающейся в понижении успешности обучения и. в конечном итоге, может стать причиной срыва адаптации и развития патологических нарушений в организме, В Литературе имеются сведения о довольно высоком уровне функциональных нарушений центральной нервной системы и заболеваний с нервными компонентами в их генезе у студентов [5, 6]. Степень напряжения физиологических систем организма достигает наибольшей величины во время экзаменов [3, 4, 7, 8]. Однако их небольшая продолжительность не позволяет считать последние единственной причиной возможного отрицательного влияния на функциональное состояние организма студентов.
В настоящей работе проведено исследование динамики психофизиологических и кардиогемодинамических показателей студентов под воздействием учебной нагрузки в дневном и недельном временных диапазонах.
МЕТОДИКА
В обследовании принимали участие 30 Студенток биологического факультета ЕГУ в возрасте 19—20 лет. Предварительно осуществлялось комплексное психологическое тестирование обследуемых с выявлением уровня личностной тревожности по Спилбергеру; оценка показателей самочувствия, активности и настроения осуществлялась по опроснику САН; по специальной тест-анкете определялся уровень самооценки студентов; по опроснику Айзенка выявлялась принадлежность испытуемых к экстра - и интровертам. определялся уровень их нейротизма, а также производилось их распределение по типам нервной деятельности: холерики. сангвиники, флегматики, меланхолики.
Измерялись основные показатели кардиогемодинамики: частота сердечных сокращений (ЧСС), артериальное давление (систолическое — АДс, диастолическое — АД0, пульсовое — ПД. среднединамическое — СТЩ); Число дыхательных движений (ЧДД) в минуту. Артериальное давление (АД) измерялось методом Короткова. По формуле Старра рассчитывались систолический и минутный объемы крови (СОК и МОК).
Электрокардиограмму (ЭКГ) студентов регистрировали в первом стандартном отведении в положении сидя, в экранированной полузатемненной комнате с открытыми глазами. Регистрация (по 2.5 минуты каждая) и обработка ЭКГ испытуемых осуществлялась на компьютере 1ВМ-486. Объем выборки для каждого испытуемого составлял 1 00 кардноинтервалов. Математический анализ ритма сердца проводился методом вариационной пульсометрии по критериям РМ. Баевского и соант. [9] с помощью компьютерной программы “Саrdiо”, разработанной в лаборатории “Математического моделирования нервной системы” Института физиологии им. Л. А. Орбели НАН РА. Программа обеспечивала автоматическую регистрацию и анализ R—R-интервалов с построением кардиоинтервалограмм. В математическом блоке программы полученные кардиоинтервалограммы подвергались специальной обработке. в результате чего выдавался ряд показателей, характеризующих статистические, гистографические. автокорреляционные и спектральные параметры динамики сердечного ритма. Вычислялись следующие интегральные показатели ритма сердца: АМ0 — амплитуда моды, Мо — мода. АХ — вариационный размах. У — коэффициент вариации кардиоинтервалов. ИН — индекс напряжения ИВР — индекс вегетативного равновесия. ПАПР — показатель адекватности процессов регуляции. ВПР — вегетативный показатель ритма. Функциональное состояние испытуемых изучалось также путем вычисления индекса межсистемных взаимоотношений Хильдебранта (Q).
Исследования проводились по понедельникам и пятницам, до начала учебных занятий (830) и непосредственно после их окончания (1 5).
Полученные данные подвергнуты статистической обработке на компьютере iВМ-486 с учетом :-критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Тестирование студенток с помощью анкеты Айзенка выявило принадлежность 60.0% из них к интровертам, а 40.0% — экстравертам. При этом всем обследованным был свойственен средний уровень нейротизма — до 12 баллов. В группу интровертов вошли в основном меланхолики и холерики, а в группу экстравертов — сангвиники и флегматики, которым был свойственен средний уровень интеллекта (показатель IQ Колебался в пределах 115—130 баллов). Наблюдалось равномерное распределение студентов по уровню личностной тревожности (ЛТ). У 50.0% испытуемых выявлялся средний уровень ЛТ (30 < ЛТ с 45 баллов), у 50.0% — Высокий уровень ЛТ(45 баллов). Средний уровень ЛТ был свойственен в основном испытуемым-экстравертам. а высокий — интровертам. Для 66.7% испытуемых, из которых 26.7% были интровертами. а 40.0% — экстравертами, был характерен высокий уровень самооценки (>0.5 баллов). У 33.3% интровертов наблюдался средний уровень самооценки (<0.5 баллов).
Анализ среднестатистических показателей ритма сердца испытуемых в норме выявил высокую динамичность интегрального показателя (ИН) у разных индивидов. При этом анализ градаций по ИН показал, что у 33.4% испытуемых ИН находится в пределах нормы ( 200 усл. ед.. симпатотония). Перераспределения испытуемых по вышеуказанным градациям. границы которых были приняты нами условно. в конце учебного дня и недели не наблюдалось, изменения происходили лишь в пределах групп. По динамике ИН в течение дневной нагрузки (от 1-го до 8-го занятия) все испытуемые были разделены на 2 группы. В 1 группу вошли испытуемые. ИН которых к концу занятий понижался по сравнению с уровнем, наблюдаемым в утренние часы — парасимпатический тип реагирования (53.3% обследуемых), во 11 группу — Испытуемые. ИН которых после занятий находился на повышенном, по сравнению с утренними показателями, уровне — симпатический тип реагирования (46.7% обследуемых). 1 группа была сформирована в основном интровертами со средним уровнем самооценки и высоким показателем ЛТ. 11 группа — экстравертами с высоким уровнем самооценки и средним показателем ЛТ.
Математический анализ изменения интегральных показателей сердечного ритма испытуемых 1 группы в конце учебного дня в понедельник выявил понижение ИН на 33.4% (Р < 0.02) по сравнению с его уровнем до начала занятий, обусловленное ослаблением активности симпатического контура регуляции (АМо) на 11.8% (р < 0.02), повышением АХ И Мо на 22.2% (р <0.01) и 9.0% (р < <0.05) соответственно. ВПР, ПАПР. ИВР уменьшались соответственно на 25.0% (р с 0.02). 18.3% (р <0.05). 28.0% (р < 0.02). При анализе изменений. наблюдаемых в той же группе испытуемых под воздействием дневной учебной нагрузки. в пятницу отмечены несколько более выраженные, чем в понедельник сдвиги интегральных показателей ритма сердца (табл. 1). Следует отметить, что утренние показатели ИН, регистрируемые до начала занятий в понедельник и пятницу. лишь незначительно отличались друг от друга.
58 ГЕВОРКЯН и др.
Однако после окончания учебного дня в пятницу понижение ИН. по сравнению с утренним показателем, было более значимым, чем в понедельник.
Как видно из табл. 1, в конце дня в пятницу наблюдалось незначительное повышение активности гуморального контура регуляции (Мо). ЧСС понижалась на 8 уд/мин. Выраженным было изменение ИН — Понижение на 49.8%(р < 0.001). за счет падения активности симпатического контура регуляции на 23.8% (р < 0.001). Показатели ВП?, ПАП?. ИВР понижались соответственно на 31.7% (р <0.01). 29.6% (р <0.001). 41.9% (р< 0.01).
Подтверждением последних изменений являлась и высокая вариабельность R—R-интервалов, выражением чего было повышение ЛХ На 66.7% (р < <0.01), а также значительное увеличение коэффициента вариации (У/с) На 82.0% (р <0.001).
Изменения, наблюдаемые под воздействием однодневной учебной нагрузки у испытуемых 1 группы реагирования (понижение ИН, высокая степень вариативности R—R-интервалов. увеличение Мо). свидетельствуют о децентрализации процессов регуляции сердечным ритмом и преобладании парасимпатического тонуса вегетативной нервной системы (ВНС) в пределах автономного контура регуляции. В пользу последнего свидетельствует и наблюдаемое на скаттерграммах в конце учебного дня повышение дисперсии “авторегрессионного облака”, увеличение на ритмограммах амплитуды колебаний R—R-интервалов вокруг их среднего значения и увеличение на автокоррелограммах спектра высоко - и среднечастотных волн. О доминировании холинергических механизмов регуляции сердечного ритма свидетельствует и наблюдаемая синусовая аритмия, а также выраженность на автокоррелограммах дыхательных волн.
В данном временном диапазоне исследований аналогичные изменения происходили и с гемодинамическим показателями. Как в понедельник. так и в пятницу наблюдалось достоверное синхронное понижение уровней ЧСС, АД(. Ад и Пд (табл. 2). Сравнительно меньшее изменение претерпевало СДД (понижение на 10.7%, (р <0.02) и 8.02%. (р < 0.02) соответственно). Известно, что СДД отражает уровень централизации регуляторных механизмов системы кровообращения и результирует все временные значения давления в течение одного сердечного цикла. Следовательно. незначительная вариабельность СДД, наблюдаемая в нашем исследовании. свидетельствует о достаточной прочности регуляторных механизмов сердечно-сосудистой системы у испытуемых данной группы. Понижение уровней СОК и МОК. наблюдаемое после занятий, как в понедельник так и в пятницу обусловлено уменьшением ЧСС и периферического сосудистого сопротивления. Наблюдаемый тип изменения кардногемодинамических показателей может быть обусловлен развитием утомления, падением тонуса ВИС и процессами торможения в ЦНС, что является проявлением защитной реакции организма от перенапряжения [3,4, 10]. Подтверждением последнего является и нарушение величины коэффициента межсистемных взаимоотношений Хильдебранта (Q), обусловленное дисбалансом в кардиореспираторной системе, наиболее выраженным в конце учебного дня в понедельник. Синхронность изменений всех изученных показателей (гемодинамических и интегральных) и выраженность кардиоваскулярных реакций во многом определяется молодым возрастом испытуемых. У пожилых лиц эти изменения носят гетерохронньий характер [11, 12].
Во II группе испытуемых в понедельник после занятий наблюдалось выраженное повышение ИН (на 12б.2%,р <0.001) по сравнению с уровнем, выявлявшимся до начала занятий. Одновременно происходило увеличение АМс на 37.3% (р <0.01), а также показателей ВПР, ПАП? и ИВР соответственно на 74.5% (р < 0.001), 41.1% (р < 0.02), 93.4% (р < 0.001). Наблюдаемые сдвиги свидетельствуют о смещении Вегетативного баланса в сторону выраженного преобладания симпатического отдела ВНС. что является отражением нарастающей централизации управления сердечным ритмом, усиления модулирующего влияния гипоталамуса 1, 3. 4. 9, 13]. Преобладание симпатического тонуса (повышение ИН и АМо) сопровождается соответственным понижением активности гуморального и парасимпатического контуров регуляции на 54.2% (р < 0.1)1)1) и 11.8% (р < 0.0). Подтверждением последнего являлось понижение коэффициента вариации R—R-интервалов на 49.8%, р < 0.001 (табл. 1). Аналогичные изменения наблюдались и после окончания занятий в пятницу. Уровни ИН. ВПР, ИВР. ПАП? и АМо достоверно повышались, по сравнению с показателями до начала занятий, на 813% (р < 0.05), 72.2% (р <0.001), 55.3% (р <0.001). 79.9% (р <0(Х) 1). 24.4% (р < 0.0 1), при понижении коэффициента вариации на 49.8% (р <0.001). На скаттерграммах испытуемых II группы наблюдалось выраженное уменьшение дисперсии авторегрессионного облака, амплитуды колебания R—R-интервалов на ритмограммах и увеличение спектра низко - и среднечастотных компонентов на автокоррелограммах. Однако в отличие от 1 группы, во II группе испытуемых наиболее выраженные изменения интегральных показателей наблюдались после окончания занятий в понедельник. В пятницу происходил некоторый спад уровня функционирования регуляторных механизмов сердечного ритма. Наблюдаемая динамика изменений свидетельствует. что в данной группе испытуемых в понедельник к концу занятий происходит мобилизация резервных возможностей организма, направленная на преодоление учебной нагрузки, тогда как в конце
60 ГЕВОРКЯН и др.
Недели происходит их некоторое функциональное истощение.
Анализ гемодинамических показателей испытуемых II группы как в понедельник, так и в Пятницу к концу занятий выявил достоверное понижение уровня ЧСС соответственно на 12.2% (р <0.05)
И 15.2% р < 0.02). Артериальное давление и все его составляющие при этом достоверно повышались как в понедельник, так и в конце недели (табл. 2). Соразмерное повышение АД и его составляющих является отражением хорошей сократительной способности миокарда 11]. Наблюдаемое к концу занятий увеличение МОК было обусловлено повышением СОК крови, поскольку ЧСС в данной группе имела тенденцию к Понижению. Повышение же величины коэффициента Хильдебранта свидетельствует о некотором рассогласовании в кардиореспираторных взаимоотношениях.
Испытуемые II группы реагирования представляют собой особую “группу риска”, поскольку избыточный вегетативный компонент реакции организма, многократно повторяясь в течение учебного года, может стать одной из причин развития отклонений в состоянии здоровья. Следует отметить, что студентки, входящие во II группу реагирования, характеризовались сравнительно высоким уровнем интеллекта.
Наблюдаемые нами в двух группах испытуемых разнонаправленные изменения кардиогемодинамических и интегральных показателей ритма сердца соответствуют имеющимся в литературе данным, согласно которым при умственной нагрузке и эмоциях у различных лиц возможна как повышенная вариабельность, так и сглаженность изменений показателей сердечного ритма [3].
Свидетельством ослабления функциональных возможностей организма студентов в течение учебного дня (от начала до конца занятий) и недели (от понедельника до пятницы) являются и наблюдаемые в обеих группах испытуемых однонаправленные изменения показателей опросника САН, среднее значение которых понижалось от начала к концу занятий как в понедельник, так и в пятницу, за счет падения уровня всех составляющих опросника: самочувствия, активности и настроения (табл. З). Согласно данным литературы [1], полученным при изучении функционального состояния учителей, в конце учебного дня у них наблюдалось Понижение среднего уровня САН и его составляющих. При этом было отмечено также изменение артериального давления (4— Б мм рт. ст.) и ЧСС (7-9 уд/мнн).
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Полученные нами данные позволяют заключить, что повседневная умственная нагрузка оказывает разнонаправленное влияние на гемодинамические Показатели И регуляторные механизмы управления ритмом сердца. В пользу наших предположений свидетельствуют и результаты, полученные рядом авторов [12, 14] при изучении адаптивных возможностей детей различных возрастных категорий. Наиболее оптимальным типом реагирования на дневную и недельную учебную нагрузки является парасимпатический, симпатический таит в себе опасность истощения адаптационно-компенсаторных возможностей организма, свидетельством чего является динамика наблюдаемых изменений.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ноэдрачев АД.. Щербатых Ю. В. Современные способы оценки функционального состояния автономной (вегетативной) нервной системы // Физиология человека. 2001. Т. 27. ) 6. С. 95.
2. Сидтиков ФГ ., Шайхелисламова МВ.. Валеев И. Р. Влияние учебной нагрузки и условий производства на функциональное состояние симпатоадреналовой системы и показатели регуляция сердечного ритма у девушек 17—18-летнего возраста!! Физиология человека. 2001. Т. 27. 5. С. 60.
3.Щербатых ЮН. Саморегуляция вегетативного гомеостаза при эмоциональном стрессе /1 Физиология человека. 2000. Т. 26. № 5. С. 151.
4. Юматов ЕА.. Кузьменко ВА., Бадиков ВИ. и др. Экзаменационный эмоциональный стресс у студентов // физиология человека. 2001. Т. 27. № 2. с. 104
5.Агаджанян НА., Руженкова И. В.. Старшинов Ю. П. и др. Особенности адаптации сердечнососудистой системы юношеского организма // Физиология человека. 1997. Т. 23. №1. С. 93.
6. Сидоров ПИ., Соловьев А. Г., Новикова ИА. Психосоциальная дезадаптация студентов, имеющих хроническую соматическую патологию // Гигиена и санитария. 2001. №4. С. 46.
7. Геворкян ЭС., Даян АВ., Адамян Ц. И. и др. Влияние экзаменационного стресса на психофизиологические показатели и ритм сердца студентов 1/ Жури. высш. нерв, деятельности. 2003. Т. 53. № 1. С. 46.
8. Геворкян Э. С..Даян АВ.. Адамян Ц. И. и др. Изменение некоторых психофизиологических показателей студентов в период экзаменационной сессии// Гигиена и санитария. 2002. 3. С. 41.
9. Баевский РМ., Кириллов ОИ., Клицкин С. З. Математический анализ изменений сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 221 с.
10. Ванюшин Ю. С., Ситдиков Ф. Г. Адаптация сердечной деятельности Подростков к нагрузке повышающейся мощности // Физиология человека. 2001 Т. 27. № 2. с. 91.
11. Навакартикян АО., Крыжановская ВВ. Возрастная работоспособность лиц умственного труда. Киев: Здоровье, 1979. 208 с.
12. Рубанович В. Б.. Гиренко ЛА., Айаман РИ. Особенности морфофункционального развития мальчиков 7—14 лет разных типов адаптивного реагирования // Физиология человека. 2003. Т. 29 № 3, С. 48.
13. Доцоев ЛЯ.. Усыпин АМ.. Вагнер НИ. и др. Функциональное состояние учащихся 11—12 лет в условиях Интенсивных учебных нагрузок по данным анализа вариабельности Сердечного ритма// Физиология человека. 2003. Т. 29. № 4. С. 62.
14. Антропова МВ., Кузнецова Л. М., Манке ГГ. И др. Морфофункциональное созревание дошкольников в условиях раннего, систематического обучения // физиология человека. 2003. Т. 29. № 3. С. 41.
Физиология человека, 2006, том 32, № 4.с. 57-63
© 2006 г. Э. С. Геворкян, С. М. Минасян, Ц. И. Адамян, А. В. Даян, Н. Н. Ксаджикян
Ереванский государственный университет, Армения
Поступила в редакцию 13.05.2004 г.