Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Адаптивные реакции сердечно-сосудистой системы мальчиков 11-14 лет в условиях стимуляции вестибулярной сенсорной системы

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лыкова, Екатерина Юрьевна, Саратов



саратовский государственный медицинскии университет

На правах рукописи

ЛЫКОВА Екатерина Юрьевна

АДАПТИВНЫЕ РЕАКЦИИ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОИ СИСТЕМЫ МАЛЬЧИКОВ 11 - 14 ЛЕТ В УСЛОВИЯХ СТИМУЛЯЦИИ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ

03.00.13. - Физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: заслуженный деятель науки РФ, действительный член МАНВШ и РАМТН, доктор медицинских наук профессор В.Ф. КИРИЧУК; доктор медицинских наук профессор О.П. ЖЕЛТОВА

Саратов - 1999.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. АДАПТИВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЕСТИБУЛЯР-НЫХ РЕАКЦИЙ

В ВОЗРАСТНОМ АСПЕКТЕ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 13

1.1. Роль гравитационных факторов среды в формировании

вестибулярной сенсорной системы 13

1.2. Современные представления о строении и функциях

вестибулярной сенсорной системы 15

1.3. Адаптивные механизмы вестибулярных реакций 24

1.4. Возрастные особенности вестибулярных реакций 35 ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 47

2.1. Организация иследований, методики и их обоснование 47

2.2. Методики стимуляции вестибулярной сенсорной системы 49

2.2.1. Проведение пробы непрерывной кумуляции ускорений

Кориолиса (НКУК) 49

2.2.2. Проведение активной ортостатической пробы 50

2.3. Методики оценки показателей функций сердечно-сосудистой

системы 5 J

2.4. Математический анализ сердечного ритма ( методика

P.M. Баевского) 53

2.5. Методики оценки конституциональных особенностей 61

2.6. Методики оценки физического развития 63

2.7. Методы статистической обработки экспериментальных

результатов 55

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ВОЗБУЖДНИЯ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ СЕНСОРНОЙ СИСТЕМЫ НА СОСТОЯНИЕ СЕРДЕЧНО- СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ У МАЛЬЧИКОВ 11-14 ЛЕТ 66

3Л. Возрастные особенности функциональной активности

сердечно-сосудистой системы 67

3.2. Изменения показателей сердечного ритма в условиях

вестибулярной стимуляции 76

3.3. Сдвиги в гемодинамике в условиях вестибулярной

стимуляции ЮО

ГЛАВА 4. ВЕГЕТАТИВНЫЕ РЕАКЦИИНА ОРТОСТАТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ У МАЛЬЧИКОВ 11-14 ЛЕТ 109

ГЛАВА 5. ИЗМЕНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ ПРИ ВЕСТИБУЛЯРНОЙ СТИМУЛЯЦИИ У МАЛЬЧИКОВ 11-14 ЛЕТ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ КОНСТИТУЦИОНАЛЬНЫХ

ОСОБЕННОСТЕЙ 137

5.1. Конституциональные особенности и реактивность

организма 139

5.2. Изменения в состоянии сердечно-сосудистой системы при

вестибулярной стимуляции в зависимости от

конституциональных особенностей организма 153

ГЛАВА 6. ФИЗИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ И ВЕСТИБУЛЯРНАЯ .

РЕАКТИВНОСТЬ 160

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 183

ВЫВОДЫ 192

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 195

ЛИТЕРАТУРА 196

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

АД - артериальное давление.

АДср - среднее динамическое давление.

АКФ - автокорреляционная функция.

АМо - амплитуда моды.

АОП - активная ортостатйческая проба.

ВИК - вегетативный индекс Кердо.

ВНС - вегетативная нервная система.

ВПР - вегетативный показатель ритма.

ВСС - вестибулярная сенсорная система.

ДАД - диастолическое артериальное давление.

ДВ - двухвертельный размер.

ДП - двуплечевой размер.

ЖЕЛ - жизненная емкость легких.

ИВР - индекс вегетативного равновесия.

ИН - индекс напряжения.

ИФИ - индекс функциональных изменений.

КВ - коэффициент выносливости.

М - математическое ожидание.

Мо - мода кардиоинтервалов.

МОК - минутный объем крови.

НКУК - непрерывная кумуляция ускорений Кориолиса.

ОБ - обхват бедер.

ОГК - окружность грудной клетки.

ОП - ортостатйческая проба.

ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции.

ПАР - преобладание автономных механизмов регуляции.

ПД - пульсовое давление.

ПЦР - преобладание центральных механизмов регуляции.

САД - систолическое артериальное давление.

ССС - сердечно-сосудистая система.

У О - ударный объем крови.

ЦНС - центральная нервная система.

ЧСС - частота сердечных сокращений.

ЭКГ - электрокардиограмма.

а - среднее квадратическое отклонение.

ДХ - вариационный размах кардиоинтервалов.

1к - коэффициент автокорреляции после первого сдвига.

то - показатель, указывающий через сколько сдвигов появляется первое

отрицательное значение коэффициента автокорреляции,

п - число обследованных в группе,

г - коэффициент парной корреляции.

113 . - коэффициент автокорреляции после третьего сдвига.

I - индекс (в формулах).

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность исследования. Изучение влияния различных гравитационных факторов - силы земного тяготения, угловых и прямолинейных ускорений - на функции организма человека является актуальной проблемой экологической физиологии человека. Вестибулярная сенсорная система принимает участие в адаптации организма к их воздействию. Привлечение данных нейрофизиологии, а также использование теории информации и автоматического регулирования значительно расширило представления о строении вестибулярной сенсорной системы и позволило на более высоком уровне проанализировать механизмы ее функционирования [18,35,87,88,145,159,176].

Вестибулярная сенсорная система является многомерным биологическим преобразователем механической энергии угловых и линейных ускорений в сигналы о положении и движении тела. Данная система связана с нервными центрами и эф-фекторными органами, образуя сложную многоуровневую систему управления по-ложенйем головы и тела в пространстве и вегетативными функциями. Вестибулярная сенсорная система рассматривается как афферентно-эфферентная система, функционирующая по принципу обратных связей [138, 159, 208].

В силу своей надежности вестибулярная сенсорная система обеспечивает на достаточно высоком уровне формирование срочных адаптивных двигательных и вегетативных реакций организма, при действии различных факторов гравитации.

Действие адекватных вестибулярных раздражителей человек испытывает в повседневных условиях: во время ходьбы и танцев, движения на различных видах транспорта, при выполнении спортивных упражнений, на производствах, связанных с вибрацией, и т. д. При адекватной вестибулярной стимуляции в организме человека не происходят изменения, сопровождающиеся вегетативными нарушениями, а возникающие при этом сдвиги в различных физиологических системах оранизма способствуют поддержанию гомеостаза, обеспечивая работоспособность

организма в меняющихся условиях среды [146, 177, 178].

В условиях чрезмерных по силе и длительности раздражений вестибулярной сенсорной системы, в случае изменения возбудимости вестибулярного аппарата, нарушений его взаимодействия с другими сенсорными и эффекторными системами, высокая лабильность эффекторных звеньев может привести к возникновению генерализованных вестибулярных реакций, вызывающих снижение работоспособности и физической активности, препятствующих трудовой деятельности [30, 53, 100, 146, 209, 259].

Знание особенностей функционирования вестибулярной системы необходимо для профотбора, правильной организации трудовой и спортивной деятельности, профилактики нарушений в состоянии здоровья.

Особую роль играет изучение вестибулярной функции у детей и подростков [59-61, 102-109, 115, 116, 136, 137, 226, 246, 264]. Это диктуется необходимостью своевременного прогнозирования индивидуальных особенностей организма и его физиологических резервов, оптимизации учебного процесса, спортивной и допризывной подготовки молодежи.

Исследование функции вестибулярной сенсорной системы у школьников приобретает особое значение в период развития, формирования и становления зрелых функциональных систем их организма. Однако сведения о вестибуло-вегетативных реакциях в этом возрасте ограничены, иногда противоречивы [102, 103, 107, 108, 136, 137].

Отсутствует целостное представление о вестибулярной реактивности учащихся среднего школьного возраста. Исследования проводились на небольших группах школьников с использованием различных методов стимуляции вестибулярного аппарата.

Среди вегетативных реакций, возникающих при вестибулярной стимуляции, ведущее место занимают реакции со стороны сердечно-сосудистой системы. Индикатором состояния вегетативной сферы при вестибулярной стимуляции является математический анализ сердечного ритма по Р. М. Баевскому [30, 61, 105, 108, 137, 222]. Преимуществом этого метода является возможность установления механизмов вестибуло-вегетативных реакций. Имеются немногочисленные сведе-

ния о сдвигах кардиоритма при вестибулярной афферентации у школьников. Отсутствуют данные о зависимости вестибулярных проявлений от физического развития, конституциональных особенностей, базисного состояния системы вегетативного обеспечения.

Все сказанное определяет необходимость углубленного изучения функционального состояния организма детей и его адаптации к различным гравитационным факторам. Исследование функций следует проводить с учетом возраста, пола, конституциональных особенностей, физического развития и функционального состояния организма школьников, а также базисных показателей изучаемых функциональных систем, позволяющих вскрыть межсистемные центрально-нервные и гуморальные механизмы регуляции.,

Целью работы является комплексное изучение особенностей адаптивных вестибуло-вегетативных реакций у мальчиков 11-14 лет.

Задачи исследования:

1. Изучить показатели математического анализа сердечного ритма и гемодинамики у мальчиков 11-14 лет при возбуждении вестибулярной сенсорной системы.

2. Провести сравнительный анализ вегетативных реакций, возникающих при вестибулярной стимуляции, в возрастном аспекте.

3. Выяснить зависимости вестибуло- вегетативных адаптивных реакций мальчиков от их вестибулярной устойчивости и базисных показателей сердечнососудистой системы.

4. Установить зависимость вестибуло-вегетативных адаптивных реакций школьников от конституциональных особенностей организма и от уровня их физического развития.

5. Выяснить зависимость характера проявления реакций при ортостатиче-ском воздействии.

6. Выявить критерии возможности прогнозирования вестибулярной устойчивости и функциональных резервов организма у мальчиков 11-14 лет.

Положения, выносимые на защиту.

1. Возбуждение вестибулярной сенсорной системы мальчиков сопровождается изменениями кардиоритма и гемодинамики.

2. Адаптация к вестибулярному воздействию у школьников определяется их возрастом, исходным функциональным фоном, типом вегетативного реагирования.

3. Своеобразие адаптивных вестибуло-вегетативных реакций выявляется у мальчиков в возрасте 11-14 лет в зависимости от их конституциональных особенностей и физического развития.

Научная новизна.

Установлены особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы мальчиков 11-14 лет на вестибулярные воздействия. В процессе исследований выявлено, что с возрастом уменьшается степень выраженности изменений показателей кардиоритма и гемодинамики после вестибулярной стимуляции, направленность сдвигов зависит от тонуса симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы.

Исследованы возрастные особенности вестибулярной устойчивости мальчиков 11-14 лет. С возрастом резистентность вестибулярной сенсорной системы возрастает, достигая максимума к 14 годам.

Установлена индивидуальная реактивность учащихся на вестибулярное воздействие. Впервые определены благоприятные виды реагирования сердечнососудистой системы мальчиков на вестибулярную нагрузку в зависимости от их типа вегетативной регуляции. Адаптация деятельности сердца мальчиков с преобладанием центральных механизмов регуляции достигается за счет активизации парасимпатических влияний и уменьшения вклада центрального звена управления на кардиоритм. У мальчиков с преобладанием автономной регуляции адаптация системы кровообращения к вестибулярной стимуляции обеспечивается умеренным повышением тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы и центральных механизмов регуляции сердечного ритма.

Впервые показано, что ортостатическое воздействие является адекватным раздражителем для рецепторов вестибулярной сенсорной системы. В связи с этим

активная ортостатическая проба рассматривается не только как проба на функциональное состояние сердечно-сосудистой системы и вегетативный статус, но и как проба, позволяющая судить о сенситивности, реактивности и устойчивости вестибулярной сенсорной системы и статокинетики.

Обоснована возможность прогнозирования вестибулярной устойчивости и функциональных резервов организма мальчиков на основании вегетативных реакций, возникающих при ортостатическом воздействии. У учащихся с хорошей орто-статической резистентностью отмечается и оптимальная вестибулярная реактивность. Для школьников с низкой ортостатической устойчивостью характерны более резкие реакции на вестибулярное воздействие.

Впервые выявлена зависимость вестибулярных проявлений школьников от их конституциональных особенностей и физического развития. На основании индивидуальных морфофункциональных особенностей мальчиков выделены три конституциональные группы. У представителей первой конституциональной группы, у учащихся с физическим развитием ниже среднего, а также у подростков 13 и 14 лет, имеющих физическое развитие выше среднего, несовершенство регуляторных механизмов предопределяет и неудовлетворительную адаптацию системы кровообращения к вестибулярному воздействию. У школьников, отнесенных ко второй и третьей конституциональным группам, а также у мальчиков среднего физического развития адаптация системы кровообращения к стимуляции вестибулярной сенсорной системы происходит без напряжения.

Практическая значимость.

Результаты работы позволяют рекомендовать проведение комплексного исследования вестибулярной функции у детей и подростков для оптимизации учебного процесса, правильной организации занятий физической культурой, при выборе профессиональной деятельности, спортивной ориентации, допризывной подготовки.

Для оценки вестибулярной устойчивости и реактивности следует рекомендовать двухминутную пробу непрерывной кумуляции ускорений Кориолиса как функциональную пробу.

Для выявления и прогнозирования вестибулярной резистентности следует рекомендовать проведение активной ортостатической пробы в связи с ее доступностью и простотой применения.

Сдвиги показателей математического анализа сердечного ритма и гемодинамики могут рассматриваться как диагностический маркер адаптации организма детей и подростков к действию различных гравитационных факторов.

Полученные результаты показывают, что оценку вестибулярной устойчивости и реактивности у школьников необходимо проводить с учетом возраста, базисных показателей изучаемых функциональных систем, конституциональных особенностей и физического развития.

Внедрение результатов исследования.

Материалы диссертационной работы используются при чтении лекций и проведении практических занятий по общей и возрастной физиологии, физиологическим основам физического воспитания в педагогическом институте Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского, организации занятий по физической культуре в гимназии № 5 г. Саратова.

По материалам диссертационного исследования составлены методические рекомендации для студентов биологических специальностей, факультета физической культуры, преподавателей физической культуры и тренеров, работающих с юными спортсменами.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на итоговых научных конференциях профессорско-преподавательского состава Саратовского государственного педагогического института (1995, 1996, 1997, 1998 гг.), на заседаниях кафедры физиологии человека Саратовского государственного медицинского университета (1996, 1997, 1998 гг.), кафедры валеологии и основ медицинских знаний Саратовского государственного педагогического института (1995, 1996, 1997, 1998 гг.), на совместном заседании Саратовских отделений Всероссийских обществ физиологов, патофизиологов, биохимиков, фармакологов (май 1996 г.), на конференции молодых физиологов и биохимиков России "Биохимические и

биофизические механизмы физиологических функций (Санкт-Петербург, 1995 г.), на международной научно-практической конференции "Экология и охрана окружающей среды (Пермь, 1995 г.), на III Всероссийской научно-практической конференции "Антропогенные воздействия и здоровье человека" (Калуга, 1996 г.), на международном симпозиуме "Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение" (Ижевск, 1996 г.), на межвузовской научно-практической конференции "Здоровье и образование" (Саратов, 1997 г.).

По результатам работы оформлено рационализаторское предложение "Устройство для выделения зубца Я электрокардиограммы" № 2277 от 11 марта 1998 года, выданное Саратовским государственным медицинским университетом.

Получен