Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Нейровегетативное обеспечение регуляторных реакций у студентов с разным уровнем адаптационного потенциала

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Нейровегетативное обеспечение регуляторных реакций у студентов с разным уровнем адаптационного потенциала"

005061889

На правах рукописи

ОГАРЫШЕВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ РЕАКЦИЙ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА

03.03.01 - физиология

I 0 2013

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Екатеринбург - 2013

005061889

Работа выполнена на кафедре анатомии, физиологии и медицины ФГБОУ ВПО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет»

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор

кандидат биологических наук, доцент

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой адаптивной физической культуры и медико-биологической подготовки ФГБОУ ВПО «Южно-Уральский государственный университет» (научно-исследовательский университет)

доктор медицинских наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории

иммунопатофизиологии ФГБУН Института иммунологии и физиологии УрО РАН

Горбунов Николай Павлович

----

Горбунова Виктория Владимировна

Быков Евгений Витальевич

Сарапульцев Петр Алексеевич

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия им. акад. Е.А. Вагнера» Минздрава России, г. Пермь

Защита диссертации состоится «М» июня 2013 года в_часов на заседании

Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, соискание ученой степени доктора наук Д 004.027.01 при ИИФ УрО РАН (620049, г. Екатеринбург, ул. Первомайская, 106).

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке УрО РАН, с авторефератом - на сайте ВАК РФ - http://vak2.ed.gov.ru Автореферат разослан « » мая 2013 г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций на соискание ученой степени

кандидата наук, соискание ученой степени —""

доктора наук Д 004.027.01 при ИИФ УрО РАН,

доктор медицинских наук, профессор тУзанкина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность

В соответствии с Федеральным законом «Об образовании в Российской Федерации» образовательное учреждение несет ответственность не только за содержание и качество образования (статья 13), которое должно быть не ниже уровня мировых стандартов, но и за создание условий для охраны здоровья обучающихся (статья 41). Одно из центральных положений закона -«...образование - единый целенаправленный процесс воспитания и обучения, являющийся общественно значимым благом и осуществляемый в интересах человека, семьи, общества и государства...» (Закон об образовании в РФ, 2012, с.1). Это означает - каждый работающий в образовательном учреждении должен всячески способствовать как раскрытию потенциала учащегося, так и следить за соответствием «цены и качества» образовательного процесса. В данном случае под «ценой» подразумевается степень напряжения систем организма (P.M. Баевский, А.П. Берсенева, 1997; H.A. Агаджанян и соавт., 1997) в процессе учебной деятельности, а под «качеством» - эффективность учебной деятельности.

Оценка физиологической адаптации к учебной деятельности освещается в работах многих авторов (В.М. Федоров, 1997; Ю.В. Щербатых, 2002; Н.К. Беришева, 2004; С.Я. Классика, 2007; Н.П. Горбунов, 2006, 2008). Достаточно много исследований посвящены изучению психологической и социальной стороны адаптации (H.H. Данилова с соавт., 1995; В.Н. Соловьев, 2004; А.Н. Макарова, 2005). Однако, в большинстве работ анализируются показатели, полученные в состоянии покоя или во время действия одного стрессора, и на основании этого дается заключение об изменении функционального состояния организма. Работ, в которых сопоставляются сдвиги показателей при разных пробах, и на основании этого формируются группы нами не обнаружено. Именно такой вид анализа позволяет выявить, с одной стороны то типичное, обеспечивает

приспособление к данному виду нагрузки лица с определенным типом регуляции, с другой - общие тенденции регуляторного процесса. В исследовании П.А. Байгужина (2012) анализируются общие тенденции вариативности формирования индивидуального вектора психофизиологического развития индивидуума в условиях образовательной среды, независимо от уровня образования (начальное, общее, высшее, специальное). При обобщающем характере данной работы основной задачей является внедрение информационно-аналитической системы мониторинга здоровья учащейся молодежи при различных видах деятельноста,

которая базируется на модели ментальной нагрузки и реакции на нее студенток с разными психофизиологическими характеристиками.

Нам представляется чрезвычайно важным выявить у одного и того же индивидуума реакцию на пробу, предполагающую активацию, как вегетативных компонентов регуляции, относительно мало зависимых от социальных аспектов жизнедеятельности, так и реакцию на пробу, связанную с активацией более высоких уровней регуляции, в значительной степени обусловленных именно социальной стороной жизни индивидуума. Недостаточно изученным и, поэтому, актуальным является связь уровня адаптационных возможностей индивидуума с показателями его успеваемости.

Цель исследования:

Выявление зависимостей между вегетативной регуляцией кардиогемодинамики, адаптационными резервами организма, физической работоспособностью и успеваемостью студентов на начальном этапе обучения в ВУЗе.

Задачи исследования:

1. Определить вклад симпатических, парасимпатических и центральных компонентов в суммарные эффекты реакций на холодовое воздействие и умственную нагрузку в группах, различающихся по характеру регуляции деятельности сердечно-сосудистой системы.

2. Выявить зависимости между направлением вегетативных реакций и уровнем физической работоспособности, максимальным потреблением кислорода у лиц с разным типом реакций на функциональные пробы.

3. Проанализировать взаимосвязь между характером вегетативных реакций на функциональные пробы, уровнем адаптационного потенциала и успеваемостью у испытуемых с разным типом реакции регуляторных систем.

4. Определить связь тревожности и психоэмоционального напряжения с успеваемостью студентов, при разном уровне адаптационного потенциала и разном типе реакций на функциональные пробы.

Научная новизна работы

Впервые предложено деление испытуемых на группы по показателю общего напряжения регуляции - коэффициенту вариабельности сердечного ритма (СУ), отражающему вклад как симпатического, так и парасимпатического компонентов регуляторных механизмов. Данный коэффициент включает также напряжение центрального (надсегментарного) аппарата управления регуляторными процессами. Такой подход позволил выделить дискретные группы с однонаправленными и разнонаправленными сдвигами напряжения регуляции при

разных пробах и более четко представить адаптационную стратегию организма во время срочной адаптации к стрессогенным факторам окружающей среды. Мы предполагаем, что сдвиги, зарегистрированные нами и имеющие отличия у разных испытуемых, могут служить маркерами особенностей долговременной адаптации.

Впервые показана прямая зависимость между уровнем адаптационного потенциала и успеваемостью студентов в период адаптации к обучению в университете и обратная зависимость между напряжением регуляции при лабораторной пробе с умственной нагрузкой и уровнем успеваемости.

Теоретическая и практическая значимость исследования

Полученные данные о характере регуляции организма при холодовом воздействии и умственной нагрузке у студентов расширяют представления о процессах срочной адаптации у лиц однонаправлено и разнонаправлено реагирующих на функциональные пробы.

Большое значение для понимания адаптационной стратегии организма имеют сведения о существенном вкладе в суммарную характеристику напряженности регуляторных процессов при холодовой пробе -парасимпатической составляющей, при умственной нагрузке - надсегментарных (центральных) уровней регуляции.

Выявленная связь адаптационных резервов организма и успеваемости студентов в период адаптации к обучению в университете позволит разработать адекватные формы и методы организации учебной деятельности на основе индивидуальной устойчивости к стрессу.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. В процессе срочной адаптации к психофизиологическим и физиологическим стрессогенным воздействиям напряжение регуляции может, как возрастать, так и снижаться в обеих пробах или изменяться разнонаправлено: в одной - повышаться, в другой - снижаться. При этом напряжение может быть обусловлено как симпатической,' так и парасимпатической составляющей регуляторного процесса.

2. Реакция на функциональные пробы связана с типологическими особенностями вариабельности сердечного ритма, влияющими на физическую работоспособность индивидуума.

3. Адаптационные резервы организма в значительной степени отражаются как на характере реагирования при применении холодового воздействия и умственной нагрузки, так и на успешности процесса адаптации к обучению в университете, выраженной в уровне успеваемости по общеобразовательным и специальным дисциплинам учебной программы.

Апробация результатов работы

Результаты работы доложены и обсуждены на 7 итоговых научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава ПГТПУ (г. Пермь, 2006-2012г.); VI Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Экология и научно-технический прогресс» (Пермь, 2007); Международной научно-методической конференции «Университет в системе непрерывного образования» (Пермь, 2008); Всероссийской научно-практической конференции «Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования» (Оренбург, 2009); Всероссийской научно-методической конференции «Здоровье детей и подростков. Формирование культуры здоровья и здорового стиля жизни у подрастающего поколения» (Челябинск, 2009); Международной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2009); Съезде физиологов Урала (Екатеринбург, 2009); IX Всероссийской молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН (Сыктывкар, 2010); V Всероссийском симпозиуме с международным участием «Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение» (Ижевск, 2011); X Международном конгрессе кардиологов «Кардиостим» (Санкт-Петербург, 2012).

Внедрение. Полученные данные включены в учебный процесс по дисциплинам: «Возрастная анатомия и физиология», «Физиология человека и

животных», «Антропология».

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ, в том числе 4 в рецензированных журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы, посвященной результатам собственных исследований, заключения, выводов, приложения. Текст диссертации изложен на 133 страницах, иллюстрирован 13 таблицами, 21 рисунком. Библиографический указатель включает 196 источников, из них 98 -

иностранных авторов.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Для решения задач исследования были применены следующие методы.

В покое (положение - сидя в расслабленном состоянии) регистрировалась кардиоинтервалограмма с помощью аппаратно-программного комплекса «Варикард», которая предусматривает компьютерную обработку вариационного ряда кардиоинтервалов с вычислением статистических показателей, спектрального анализа волновой структуры этого ряда и автокорреляционного анализа. Вторая запись производилась во время стрессогенных нагрузок, в качестве которых

применялись холодовая проба (ХП) и умственная нагрузка (УН). Первая -удержание кисти правой руки в емкости с водой, температура которой поддерживалась на уровне 4°С в течение 5 мин. Вторая - решение арифметических примеров, предложенных экспериментатором, и включающих задания на умножение двузначных чисел. Учитывалось общее количество решенных примеров и количество верных ответов. В случае ХП кардиограмма регистрировалась также после пробы в восстановительном периоде. Все записи имели продолжительность не менее 5 минут, что большинство исследователей считает достаточным для получения достоверных сведений о регуляторных процессах в организме человека (Баевский, P.M., и соавт., 1984, Heart rate variability. Standards..., 1996).

В состоянии покоя и во время стрессорных воздействий измеряли уровень артериального давления и регистрировали частоту сердечных сокращений.

С целью выявления физической работоспособности каждый участник подвергался велоэргометрированию с применением 2-х нагрузок - 0,75 и 1,50 Вт/кг, результатом которых явилось вычисление физической работоспособности как абсолютной (ФРро), так и относительной (ФРотн.) и максимального потребления кислорода - МПК, также абсолютное и относительное (МПК, МПК отн.). Все пробы проводились в разные дни в утреннее время суток.

У каждого испытуемого 3 раза измерялось психоэмоциональное напряжение (ПЭН) по элеюродермальной реакции, с помощью активациометра (АЦ-6), измерялись антропометрические и физиометрические параметры. Кроме того, все испытуемые подвергались тестированию по опроснику Ч.Д. Спилбергера, в адаптации Ю.Л. Ханина для определения личностной и ситуационной тревожности (ЛТиСТ).

В качестве показателя продуктивности учебной работы, критерия оценки успешности обучения у всех студентов вычисляли средний балл успеваемости по общеобразовательным и специальным дисциплинам за первый и второй семестры (зимнюю и летнюю сессии).

В качестве испытуемых выступали студенты 1 курса естественнонаучного факультета (33 юноши и 40 девушек) и факультета физической культуры (39 юношей и 36 девушек), возраст - 17-19 лет. Были подвергнуты анализу результаты 3-х замеров у каждого испытуемого, всего 444 наблюдения.

Статистическая обработка, полученных результатов

Статистические методы, использованные в работе, включали как параметрические, так и непараметрические процедуры. В частности, t-критерий Стьюдента для сравнения нормально распределенных показателей и Sign-тест,

критерии Манна-Уитни и Вилкоксона, точный критерий Фишера и корреляционный анализ по Спирмену для исследования различий и связи между показателями, не имеющими нормального распределения. Проверка нормальности распределения показателей производилась методом вычисления дисперсии и эксцесса в ряду каждого показателя, определения равенства дисперсий, а также визуального анализа гистограмм распределения данных. Обработка данных осуществлялась на персональном компьютере с использованием пакета программ «Statistica 6.0 for Windows».

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Характер адаптационных сдвигов во время функциональных проб в группах с разным уровнем напряжения регуляции

Как известно, функциональные пробы позволяют прогнозировать характер и направленность вегетативной регуляции, оценивать «цену» приспособления к тому или иному стрессорному фактору. Для определения основных типов реагирования сердечно-сосудистой системы на локальное охлаждение и умственную нагрузку использовали коэффициент вариабельности сердечного ритма (CV), который отражает суммарный эффект регуляции (вклад парасимпатического и симпатического компонента). Анализ сдвигов показателя CV во время проб показал, что изменения возможны как в сторону повышения, так и снижения, в зависимости от исходного вегетативного тонуса. Исходя из этого, испытуемые были разделены на 4 группы. Для обозначения групп использовали двоичный код (1 и 0). При этом 1 обозначали повышение CV у испытуемого, 0 - снижение. Первая цифра соответствует реакции на холодовую пробу (ХП), вторая - на умственную нагрузку (УН). Группа 1.1 - характеризуется повышением CV при обеих пробах (п= 71); группа 1.0 - увеличением CV при ХП и снижением - при УН (п= 29); группа 0.0 - снижением CV при обеих пробах (п=13); группа 0.1 -снижением при ХП и повышением при УН (п=35).

Анализ гемодинамических показателей позволил, обнаружить как общие реакции на ту или иную пробу, так и значительные различия между группами. В таблице 1 представлены изменения частоты сокращений сердца, артериального давления и их производных при холодовой пробе и умственной нагрузке у студентов разных групп. Сравнение средних значений производилось с использованием t-критерия Стьюдента для связанных выборок.

Частота сердечных сокращений при холодовой пробе снизилась во всех группах, кроме 0.1; при умственной нагрузке - увеличилась во всех группах. Специфика изменения показателей артериального давления во время функциональных проб следующая: в группе с повышением CV при обеих пробах

(1.1) при умственной нагрузке наблюдалось повышение систолического и диастолического артериального давления, тогда как при холодовой пробе, только диастолического.

Таблица 1 - Показатели гемодинамики у студентов с разным уровнем напряжения регуляции при холодовой пробе и умственной нагрузке_

Группа (кол-во) Показатель Холодовая проба Умственная нагрузка

Фон Проба Фон Проба

Группа 1.1. (п= 71) ЧСС 76,8±1,42 74,7±1,27*** 75,7±1,5б 83,7±1,57***

САД 114,5±1,3 115,5±1,3 117,7±1,2 121,5±1,7**

ДАД 72,8±0,9 76,0±1,2* 71,9±1,1 76,7±1,6***

ДП 88,0±2,0 86,3±1,9 89,1±2,1 102,0±2,6***

Группа 1.0. (п= 29) ЧСС 763±1,55 72,9±1,62*** 77,8±2,07 84,2±2,34***

САД 117,5±1,8 120,1±2,2 124,3±2,0 123,6±2,0

ДАД 73,0±1,6 78,6±1,8*** 75,3±1,3 76,3±1,3

ДП 89,7±2,5 87,6±2,6 96,7±2,9 104,2±3,5**

Группа 0.0. (п=13) ЧСС 75,2±2,72 72,7±2,89* 74,1±3,14 83,0±3,85***

САД 119,9±2,2 120,8±2,9 120,9±1,0 122,0±2,9

ДАД 74,0±1,8 77,0±2,0 73,2±1,5 76,9±2,5*

ДП 89,1±2,б 8б,2±3,1 89,5±3,7 101,1±4,9**

Группа 0.1. (п=35) ЧСС 74,3±1,53 73,4±1,43 78,3±1,46 8б,7±1,65***

САД 119,9±2,5 118,9±2,2 121,3±1,7 122,3±2,3

ДАД 75,7±2,2 78,б±1,4 72,5±1,4 75,6±1,9*

ДП 89,0±2,6 87,4±2,5 95,2±2,4 10б,5±3,3***

Примечание: * р< 0,05; ** р< 0,01; *** р< 0,005 - уровни значимости при достоверности различий показателей во время и до пробы. ДАД - диастолическое артериальное давление, ДП - двойное произведение, САД - систолическое артериальное давление, ЧСС - частота сердечных сокращений.

У испытуемых группы 1.0 во время локального охлаждения уровень диастолического давления повышался, УН не приводила к существенному сдвигу показателя. Во время умственной нагрузки в группах 0.0 и 0.1 повышался уровень диастолического давления, локальное охлаждение не вызывало существенного изменения уровня АД.

Таким образом, при умственной нагрузке первичным является симпатическое влияние, как на сердце, так и на сосуды. Отсюда и значительный положительный хронотропныЙ и вазоконстрикторный эффекты, протекающие параллельно. При холодовой пробе отмечается усиление парасимпатической регуляции, вагальными влияниями характеризуется отрицательный хронотропныЙ эффект.

Показатель двойное произведение (ДП) во всех группах во время холодовой пробы снижался, тогда как умственная деятельность осуществлялась с усилением энерготрат, независимо от того повышается или снижается напряжение регуляции у испытуемых во время УН.

Таблица 2 - Доля лиц с возрастанием и снижением показателей вариабельности сердечного ритма при холодовой пробе и умственной нагрузке Группа ГТлрооатлтттг V«™«___г. I »,

1.1

1.0

0.0

0.1

Показатели

рШ50

АМо

в!

рШ50

АМо

в!

рШ50

АМо

Т

Холодовая проба

80,0

15,7

8г6

А

20,0

84^

92,9

103

0,0

76,9

рШ50

АМо

Б1

33,3

41,6

64,7

65,7

67,6

91,4

7,1

89,7

100

23,1

66,7

58,4

35,3

34,3

32,4

0,000

_1

Умеренная нагрузка

0,000

0,000

0,000

0,000

0,000

0,096

0,386

0,772

0,123

0,091

44,1

17,6

30,9

4

55,9

82,4

69,1

75,0

89,7

0,0

83,3

91,6

37,1

0,059

28,6

38,2

93,1

25,0

0,396

0,000

0,002

0^00

103

100

16,7

62,9

71,4

61,8

0,014

0,000

0,000

0^43

0,009

0,176

0,018

0,230

Примечание: | - процент испытуемых с повышением показателя во время пробы; | -процент испытуемых со снижением показателя во время пробы. АМо - амплитуда моды, рШ50 - число пар кардиоинтервалов с разностью более 50 мс, - индекс напряжения.

Показатели вариабельности ритма сердца отражают влияния ВНС на деятельность организма. В таблице 2 представлены сдвиги наиболее характерных показателей, отражающих влияние парасимпатического (число пар кардиоинтервалов с разностью более 50 мс - рШ50), симпатического (амплитуда моды - АМо) и центрального (индекс напряжения - 81) уровней регуляции на ритм сердца.

В группе с повышением коэффициента вариабельности сердечного ритма при обеих пробах (1.1) показатель рШ50 увеличился у 80% испытуемых при холодовой пробе, во время УН таких сдвигов не наблюдалось. Холодовая проба в группе с увеличением СУ при ХП и снижением при УН (1.0) сопровождалась возрастанием парасимпатических влияний на ритм сердца у 92,9% испытуемых, при УН - у 6,9%. В группе со снижением вариабельности сердечного ритма при холодовой пробе и повышением при умственной нагрузке (0.1) не выражено ни усиления, ни ослабления парасимпатического влияния ни в одной из проб. В группе со снижением СУ при обеих пробах (0.0) во время холодовой пробе повышение рШ50 наблюдалось у 76,9%, снижение - у 23,1%, при УН имело место 100-процентное снижение парасимпатического влияния.

О реакции симпатической нервной системы можно судить по показателю амплитуды модального значения кардиоинтервалограммы (АМо). В группе с повышением СУ при обеих пробах (1.1) имело место ослабление симпатических влияний при холодовой пробе у 84,3%; при умственной нагрузке - у 82,4. В группе с увеличением коэффициента вариабельности сердечного ритма при ХП и

снижением при УН (1.0) во время локального охлаждения снижение АМо зарегистрировано почти у 90%, во время устного счета симпатическая регуляция усилилась у 75% испытуемых. В группе со снижением коэффициента вариабельности сердечного ритма при обеих пробах (0.0) проявился отчетливый эффект возрастания АМо - у 83,3% во время умственной нагрузки и тенденция к ослаблению симпатического компонента регуляции при холодовой пробе - у двух третей АМо снизилась (повышение у 33,3%). В группе со снижением напряжения регуляции при ХП и повышением при УН (0.1) не наблюдалось статистически достоверного изменения симпатического компонента регуляции при холодовой пробе (повышение у 65,7%). Однако при умственной нагрузке АМо более чем у 70% - снизилась.

Индекс напряжения (SI) рассматривается как показатель преобладания центральных механизмов регуляции над автономными (Баевский P.M., 1984). В ipynne 1.1 влияние центрального контура регуляции ослабилось и при обеих пробах (у 91,4 и 69,1%, соответственно); в группе 1.0 ослабилось при ХП (у 100%) и усилилось - при УН (у 89,7%); в группе 0.0 - усилилось при умственной нагрузке более чем у 90% испытуемых; в группе 0.1 имела место тенденция к усилению при ХП и ослаблению при УН (соответственно, у 67,6 и 61,8% испытуемых).

Для более точного определения вклада симпатического, парасимпатического и центрального компонента регуляции при действии стрессогенных факторов было проведено их ранжирование и объединение друг с другом. Было выбрано по 3 показателя каждого уровня, и абсолютные значения заменили балльными. Симпатический компонент включает показатели - двойное произведение (ДП), амплитуда моды (АМо), нормализованный показатель низкочастотных волн (LFn); парасимпатический компонент - квадратный корень из среднего значения квадратов разностей величин последовательных кардиоинтервалов (RMSSD); доля последовательных кардиоинтервалов, различие между которыми превышает 50 мс (pNN50), нормализованный показатель высокочастотных волн (HFn); центральный компонент - соотношение низко- к высокочастотным волнам (LF/HF), индекс централизации (1С), порядковый номер сдвига, на котором автокорреляционная прямая пересекает нулевую линию (СС0). Суммарные сдвиги показателей при каждой пробе представлены в таблице 3. В каждой пробе сравнивались доли студентов с усилением и ослаблением каждого из компонентов регуляции.

При анализе полученных данных установлено что на ХП происходит усиление парасимпатической и ослабление симпатической регуляции (группы - 1.1 и 1.0). В двух других группах - 0.1 и 0.0 - составляющих в сумме около трети всей выборки парасимпатическая активность при ХП приблизительно у половины

уменьшается, у другой половины повышается. Таким образом, у студентов, реагирующих на ХП усилением напряжения регуляции, значительная роль в этом усилении принадлежит парасимпатическому компоненту. Это утверждение связано с тем, что возрастание напряжения, сопутствующее ХП в группах 1.1 и 1.0, имеет ярко выраженный вагальный компонент. Центральные компоненты практически не участвуют в реакциях на ХП.

Таблица 3 - Направленность сдвигов отдельных компонентов регуляции

Компонент регуляции Группа

Проба 1.1 1.0 0.0 0.1

т т Т Т

Симпатический, ХП 22,54 20,69 50,00 60,0

ДП+АМо+ЬРп УН 50,70 79,31 66,67 48,6

Парасимпатический, ХП 81,69 82,14 46,15 51,43

КМ80+РШ50+НП1 УН 36,60 10,34 7,69 31,43

Центральный, ХП 49,30 27,59 30,77 57,1

иУНРЧ-ГС+ССО УН 63,38 58,62 53,85 68,57

достоверные сдвиги при уровне значимости р<0,05. ДП - двойное произведение, АМо -амплитуда моды, ССО - порядковый номер сдвига, на котором автокорреляционная прямая пересекает нулевую линию, ОТп - нормализованный показатель высокочастотных волн, 1С - индекс централизации, ЫЪ - нормализованный показатель низкочастотных волн, и/ОТ - соотношение низко- к высокочастотным волнам, р№}50 - доля последовательных кардиоинтервалов, различие между которыми превышает 50 мс, ЯМвБО - квадратный корень из среднего значения квадратов разностей величин последовательных кардиоинтервалов.

При умственной нагрузке симпатическая составляющая практически не участвовала в реакциях, кроме группы с увеличением коэффициента вариабельности сердечного ритма при ХП и снижением при УН (1.0), в которой ее усиление произошло почти у 80% испытуемых. Парасимпатическая составляющая, напротив, во всех группах снизилась. Центральный компонент принимал активное участие в организации реакций на умственную нагрузку у большинства испытуемых (усиление в группах 1.1 и 0.1).

Таким образом, объединение показателей позволило оценить вклад симпатического, парасимпатического и центрального компонентов регуляции в процессы адаптации. В связи с этим можно говорить о следующих общих тенденциях регулирования:

"для групп с повышением напряжения регуляции во время холодовой пробы (гр. 1.1 и 1.0) характерно возрастание парасимпатических влияний на ритм сердца на фоне снижения симпатических и центральных;

■при умственной нагрузке усиление напряжения регуляции обусловлено центральным компонентом регуляторных механизмов;

«во время умственной нагрузки отмечено снижение вклада парасимпатического компонента регуляции во всех группах.

Эти закономерности касаются большинства испытуемых с соответствующими реакциями, однако не отменяют индивидуальных приспособительных стратегий конкретных лиц.

Сопоставление суммарных показателей напряжения симпатического, парасимпатического и центрального уровней регуляции при холодовой пробе и умственной нагрузке с работоспособностью, психоэмоциональным напряжением (ПЭН), уровнем тревожности и коэффициентом эффективности умственной работы (КЭУР= число правильно решенных задач / общее число решенных задач) испытуемых, относящихся к разным группам, осуществляли с использованием корреляционного, анализа по Спирмену. Эта непараметрическая процедура позволяет выявлять соответствие ранжированных показателей.

Анализ корреляционных отношений выявил, как, своеобразие связей между показателями внутри групп« так и некоторые типические проявления взаимодействия разных уровней индивидуальности (рисунок 1).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что:

» минимальное количество корреляционных связей. работоспособности с напряжением разных компонентов регуляции наблюдается в группе с повышением напряжения при обеих пробах,(1.1).

■ существует значительное участие психоэмоционального напряжения и активности полушарий с показателями парасимпатической, центральной и симпатической активности в группах с повышением напряжения регуляции при ХП (1.1 и 1.0) и очень слабое (группа 0.1) или полное отсутствие (группа 0.0) в группах с понижением регулирующей активности во время пробы.

Достаточно определенными, хотя и немногочисленными являются связи показателей работоспособности:' положительные - с парасимпатическими, и отрицательные - с симпатическими и центральными показателями активности нервной системы. .-..•.

КЭУР

ПЭН АП АЛ

Цхп ФР,70 МПК

мпк„,

К МПК отн ПЭН АП

СУМхп

ЛТ КЭУР

/ / / /V \

ФРпо мпк1бс мпк1т

ПСхп ПСун Схп СУМхп

АП КУЭР

ЛТ

Схп

/ X / ^ \

ФР170 ФРотн МПКаба МПКотн

В г

Рисунок 1 - Корреляционные отношения между параметрами регуляции у испытуемых разных групп: А - группа 1.1; Б - группа 1.0; В - группа 0.0; Г -группа 0.1.

Примечание: г = 0.25-0.49. Щ г = 0,50-0,69, г = 0,7-0,99, сплошной линией

- прямые связи, пунктиром - обратные. АЛ - активность левого полушария, АП - активность правого полушария, КЭУР - коэффициент эффективности умственной работы, ЛТ - личностная тревожность, МПК - максимальное потребление кислорода, МПКотн. - максимальное потребление кислорода по отношению к массе тела, ПС - парасимпатический компонент регуляции, ПЭН - психоэмоциональное напряжение, С - симпатический компонент регуляции, СТ

- ситуативная тревожность, СУМ - суммарное напряжение регуляции, УН - умственная нагрузка, ФР170 - физическая работоспособность, ФРотн. - физическая работоспособность по отношению к массе тела.

Группы 1.1 и 1.0 объединяет то, что напряжение регуляции при холодовой пробе у них возрастает. Проведение регрессионного анализа значений максимального потребления кислорода в пересчете на 1 кг массы тела (МГЖотн.) и суммарного напряжения регуляции при ХП у этих испытуемых обнаружило зависимость, выражающуюся следующим регрессионным уравнением: МПКотн. = 47,304 - 0,5791 * СУМхп,

где МПКотн. - максимальное потребление кислорода по отношению к массе тела, СУМ - суммарное напряжение регуляции при холодовой пробе.

То есть в границах исследуемых значений увеличение напряжения регуляции при реакции на холодовую пробу на условную единицу сопровождается снижением МПКотн. на 0,5791 мл/кг.

Анализ показателей вариабельности сердечного ритма, позволил выявить возможные варианты стратегических решений организма, поставленного перед необходимостью перестраивать регуляторные процессы во время стрессогенных воздействий.

Адаптация студентов к обучению в университете по показателю адаптационного потенциала и успеваемости

Интегральным показателем, отражающим функциональное состояние организма, является индекс функциональных изменений (ИФИ). По мнению P.M. Баевского с соавт. (1997), адаптационные возможности организма, вычисляемые по ИФИ, напрямую коррелирует с уровнем здоровья.

Анализ полученных данных показал, что у студентов, принимавших участие в исследовании, значения ИФИ составили от 1,5 до 2,7 единиц, что свидетельствует об удовлетворительном уровне адаптации. В связи с относительно незначительным разбросом показателя посредством центильного метода было выделено 3 группы: 1Ифи - с относительно высоким адаптационным потенциалом (ИФИ от 1,5 до 1,95 ед.), 2ифи - со средним (ИФИ от 1,96 до 2,20 ед.) и 3Ифи - с относительно низким (ИФИ выше 2,21 ед.) адаптационным потенциалом. Количественный состав групп следующий: 1ИфИ - 37 испытуемых, 2Ифи - 71, Зи®и - 40 (таблица 4).

Таблица 4 - Состав групп с учетом адаптационного потенциала

Группа 1ифи> 2ифи, Зифи,

ИФИ < 1,95 1,95 < ИФИ <2,21 ИФИ 2:2,21

1.1 (п=71) 23 31 17

1.0 (п=29) 7 14 8

0.0 (п=13) 0 10 3

0.1 (п=35) 7 16 12

Всего 37 71 40

Внутри групп, выделенных по реакции на функциональные пробы, соотношение студентов с разным уровнем адаптационного потенциала приблизительно одинаково - по четверти студентов относятся к крайним группам -1ифи и 3ИФИ, половина - к группе 2ИФИ (таблица 4).

Одним из критериев адаптации к обучению в университете является успеваемость студентов. Был проведен сравнительный анализ успеваемости, как в группах, выделенных по реакции на пробы (таблица 5), так и в группах с разным уровнем адаптационного потенциала (рисунок 2).

Таблица 5 - Средний балл успеваемости студентов с разным уровнем напряжения регуляции при холодовой пробе и умственной нагрузке_

№ сессии Дисциплины Группа 1.1, п=71 Группа 1.0, п=29 Группа 0.0, п=13 Группа 0.1, п=35

1 общеобразовательные 3,73±0,12 3,55±0,19 3,31±0,31 3,57±0,18

специальные 3,74±0,11 3,33±0,19 3,67±0,3б 3,73±0,14

все дисциплины 3,74±0,10 3,44±0,16 3,4б±0,32 3,65±0,14

2 общеобразовательные 3,78±0,11** Зг25±0,161 3,78±0,25 3,68±0,12*

специальные 3,63±0,10 3,27±0,16 3,79±0,17 3,55±0,16

все дисциплины 3,70±0,09* 3,26±0,15 3,78±0,19 3,61±0,12

Примечание: * различия достоверны по отношению к группе 1.0 при уровне значимости *- р<0,05; ** - р<0,01; по отношению к успеваемости по общеобразовательным дисциплинам в 1 сессию, при р<0,05

Среди групп, выделенных по реакции на холодовую пробу и умственную нагрузки, испытуемые групп с повышением коэффициента вариабельности сердечного ритма при умственной нагрузке (1.1 и 0.1) имели более высокий балл успеваемости по общеобразовательным дисциплинам учебного плана во вторую сессию, чем студенты группы со снижением коэффициента СУ при УН (1.0) (таблица 5). Отметим еще одну немаловажную деталь: в группе 1.0 зарегистрировано достоверное снижение успеваемости по общеобразовательным предметам во вторую сессию по сравнению с первой.

В группах, сформированных по уровню адаптационного потенциала, более высокий уровень успеваемости и по общеобразовательным, и по специальным дисциплинам демонстрируют студенты группы 1ИФИ (рисунок 2). По отдельным дисциплинам их успеваемость значимо выше, чем в группе 2ИФИ и, особенно, 3ИФИ-Таким образом, распределение успеваемости прямо пропорционально адаптационному потенциалу: чем выше последний, тем выше успеваемость.

Рисунок 2 - Успеваемость студентов с разным уровнем индекса функциональных изменений

Примечание: различия достоверны по отношению к группе 1ифи при уровне значимости * -р<0,05; ** -р<0,01. ИФИ - индекс функциональных изменений.

В отдельных группах, выделенных по реакции на функциональные пробы, картина несколько иная (таблица 6). В группе с повышением напряжения регуляции во время обеих проб (1.1), в которую входит почти половина всех студентов, испытуемые с высоким (1ИФИ) и средним (2ИФИ) адаптационным потенциалом по успеваемости сближены, и не имеют значимых различий. В обеих группах успеваемость существенно выше, чем в группе ЗИФи- По специальным предметам в первую сессию и общеобразовательным дисциплинам во вторую сессию средний балл по дисциплинам учебного плана достоверно выше в группах с более высокими значениями адаптационного потенциала (1ифи и 2Ифн)-

Таблица 6 - Средний балл успеваемости студентов

№ сессии

Дисциплины Группы по СУ Группы по ИФИ

1ифи 2ифи Зифи

общеобразовательные 1.1 3,87±0,25 3,87±0,15'5 3,29±0,24

1.0 4,29±0,292 3,29±0,29 3,38±0,32

специальные 1.1 4,04±0,203 З,78±0,153 3,25±0,23

1.0 3,67±0,45 3,24±0,25 3,21±0,37

все дисциплины 1.1 З,96±0,203 3,83±0,133 3,27±0,21

1.0 3,98±0,35 3,26±0,21 3,29±0,30

общеобразовательные 1.1 4,06*0,17-" 3,84±0Д5;) 3,29±0,22

1.0 3,86±0,362 3,02±0,21 3,13±0,26

специальные 1.1 3,80±0,19 3,55±0,16 3,51±0Д8

1.0 3,89±0,412 3,02±0,20 3,16±0,24

все дисциплины 1.1 3,93±0,16л 3,70±0,14 3,40±0,17

1.0 3,87±0,382 3,02±0,19 —^-- 3,14±0,22

при р<0,05 и - р<0,01.

Зифи,

В группе с повышением коэффициента вариабельности сердечного ритма во время холодовой пробы и его снижением при умственной нагрузки (1.0) студенты, имеющие уровень адаптационного потенциала от 1,50 до 1,95, так же, как и в группе 1.1, самые успешные (таблица 6). Успеваемость студентов, относящихся к группе 1ифи достоверно выше по общеобразовательным предметам, как в первую, так и во вторую сессии и специальным дисциплинам во вторую сессию, чем у испытуемых группы 2Ифи-

Для определения взаимосвязей между показателями успеваемости, уровнем активности регуляторных систем организма, показателями тревожности и психоэмоционального напряжения был проведен корреляционный анализ (табл. 7). Таблица 7 - Корреляционные связи между успеваемостью, показателями

Группа по ИФИ Показатель Средний балл по дисциплинам и сессиям

Общеобразовательные Специальные 1 сессия 2 сессия 1+2 сессии

Группа 1.1

1ифи, п=23 СТ -0,55 -0,50 -0,49

ЛТ -0,45 -

2ифи> п=31 ПСун -0,65 -0,43 -0,66 -0,39 -0,57

Цун 0,58 0,58 0,61 0,53 0,62

Зифи, п=17 ПСхп 0,55 - -

Схп -0,56 -0,57 -0,53

Цхп -0,61 - -0,49

СУМхп -0,57 -0,49 -0,54

Группа 1.0

1ифи, п=7 СУМхп -0,78

2ифи, п=14 ПЭН 0,59

Зифи. п=23 ПСун 0,72 0,76

ПЭН 0,88 0,80 0,85 0,86

Группа 0.0

2ифи, п=10 ПСун 0,63

Цун -0,75 -0,62 -0,73 -0,67 -0,72

СТ -0,63

Группа 0.1

1ифи, п=7 ПСун -0,89 -0,77 -0,85 -0,89

Сун 0,91

СУМун -0,79

2ифи, п=16 СТ 0,63 0,66 0,61

ЛТ 0,56 0,54 0,52

значимых связях. ПЭН - психоэмоциональное напряжение, СТ - ситуативная тревожность, ЛТ - личностная тревожность, ПС, С, Ц - пара-, симпатический и центральный компоненты регуляции при хп - холодовой пробе и ун - умственной нагрузке.

Анализ корреляционных отношений внутри группы с повышением коэффициента вариабельности сердечного ритма при обеих пробах (1.1) показал, что у студентов группы 1ИФИ (п=23) имеются корреляционные связи между уровнем успеваемости и параметрами тревожности. В группе 2ИФИ (п=31) усиление парасимпатического компонента регуляции при умственной нагрузке сопровождается снижением среднего балла успеваемости в обе сессии; тогда как усиление влияний подкорковых структур на ритм сердца при умственной нагрузке, напротив, способствует повышению среднего балла успеваемости. Диаметрально противоположные закономерности в группе 3ИФИ (п=17). Парасимпатическая регуляция положительно, а симпатическая и центральная - отрицательно коррелируют с успеваемостью.

Общим для групп 2ИФИ (п=14) и 3ИФИ (п=8) в группе с повышением СУ при ХП и снижением при УН (1.0) являются связи с положительным значением коэффициента корреляции между психоэмоциональным напряжением и успеваемостью. Таким образом, достигается улучшение успеваемости среди студентов этой группы.

Группа со снижением напряжения регуляции при ХП и повышением при УН (0.1) имеет следующую специфику: студенты группы 1ИФИ (п=7) достигают более высокой успеваемости за счет напряжения симпатического компонента регуляции. При этом данный эффект осуществляется на фоне снижения суммарного напряжения регуляции при умственной нагрузке. У испытуемых группы 2ИФИ (п=16) более тревожные студенты оказываются и более успевающими.

У студентов группы со снижением СУ при обеих пробах (0.0) напряжение центральной регуляции и ситуативная тревожность негативно сказываются на успеваемости, тогда как парасимпатический компонент положительно.

Проведенное исследование реакций организма на функциональные пробы, вызывающие физиологические и психофизиологические реакции регуляторных систем организма, позволило нам решить ряд общих и частных вопросов, касающихся соотношения активности отделов вегетативной нервной системы и надсегментарных уровней регуляции при реализации функциональной системы срочной адаптации к нагрузочным пробам.

Поскольку одной из центральных задач являлось выявление возможных вариантов стратегических решений организма, поставленного перед необходимостью перестраивать регуляторные процессы, а анализ таких перестроек требовал применения адекватных методик, был применен метод анализа вариабельности сердечного ритма, позволивший решить поставленные задачи. Благодаря решению задач достигнута цель исследования, заключавшаяся в

установлении зависимостей между вегетативной регуляцией кардиогемодинамики, адаптационными резервами организма и успеваемостью студентов-первокурсников. Полученные результаты позволяют сделать следующие выводы.

ВЫВОДЫ

1. При различающихся исходных значениях напряжения отдельных компонентов регуляции, их величины в разных группах во время холодовой пробы и умственной нагрузки сближаются, и выходят на оптимальный для данного вида срочной адаптации уровень.

2. В группах с повышением напряжения регуляции во время холодовой пробы обнаруживается сильная корреляционная связь между потреблением кислорода и направлением вегетативных реакций при холодовой пробе, которая описывается регрессионным уравнением, позволяющим предсказывать уровень потребления кислорода при физической нагрузке у лиц с разным суммарным напряжением регуляции.

3. В группах с повышением коэффициента вариабельности сердечного ритма при умственной нагрузке более высокая успеваемость сопровождается большим напряжением симпатической и центральной регуляции и меньшим -парасимпатической, тогда как в группах со снижением коэффициента вариабельности сердечного ритма - противоположная тенденция.

4. Уровень тревожности отражается на успеваемости по-разному: при относительно высоком уровне успеваемости - негативно, при относительно низком - позитивно.

5. Психоэмоциональное напряжение и тревожность имеют сильные зависимости с физической и умственной деятельностью: наиболее типичными являются отрицательные корреляционные связи между психоэмоциональным напряжением и успешностью решения задач, а также между тревожностью и физической работоспособностью.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Горбунов Н.П. Особенности вегетативного ответа на локальное холодовое воздействие у лиц с разным уровнем физической активности / Н.П. Горбунов, Н.В. Огарышева // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия «Образование, здравоохранение, физическая культура». - 2008. - Вып.14. -№4 (104).-С. 114-115.

2. Огарышева Н.В. Спектральный анализ сердечного ритма при срочной адаптации у студенток с разным уровнем двигательной активности / Н.В. Огарышева // Вестник Уральской медицинской академической науки. - 2009. -№2(25).-С. 80.

3. Горбунова В.В. Кровоток в русле среднемозговых артерий у «правополушарных» и «левополушарных» больных / В.В. Горбунова, И.В. Блинова, Н.В. Огарышева // Вестник аритмологии. - Прил. А. - 2010. - С.314.

4. Огарышева Н.В. Физическая работоспособность студентов с разной реактивностью отделов нервной системы / Н.В. Огарышева, В.В. Горбунова // Вестник аритмологии. - Прил. А: материалы конгресса. - 2012. — С. 76.

Публикации в других изданиях

5. Огарышева Н.В. Типологические особенности реакций срочной адаптации на местное холодовое воздействие у студентов с различными вариантами регуляции сердечного ритма / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов // Экология и научно-технический прогресс: мат-лы VI Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Пермь, 2007. - С. 314-319.

6. Огарышева Н.В. Тендерные особенности реакций срочной адаптации в условиях стрессорного воздейстия / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов // VI Сибирский физиологический съезд. - Барнаул, 2008. - Т. II. - С. 71.

7. Огарышева Н.В. Особенности вегетативного ответа на стрессорные воздействия у лиц с разным уровнем физической активности / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов // Университет в системе непрерывного образования: мат-лы междунар. науч.-метод. конф. - Пермь, 2008. - С. 480-481.

8. Огарышева Н.В. Тендерные особенности вегетативных реакций на умственную нагрузку студентов факультета биологии и химии / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов, В.В. Горбунова // Инновационные процессы в области химико-педагогического и естественнонаучного образования: мат-лы Всерос. науч.-практ. конф. - Оренбург, 2009. - Т. 2. - С. 114-117.

9. Огарышева Н.В. Взаимодействие разных уровней регуляции при реакции на функциональные пробы у студентов факультета физической культуры и факультета биологии и химии / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов, В.В. Горбунова // Здоровье и образование. Здоровьесбережение в условиях современного образовательного процесса: опыт и перспективы: XI краевая науч.-практ. конф. -Пермь, 2009.-С. 148-151.

10. Огарышева Н.В. Тендерные особенности реакции срочной адаптации на холодовую пробу у студентов факультета физической культуры / Н.В. Огарышева,

Н.П. Горбунов, B.B. Горбунова // Физиология развития человека: мат-лы междунар. конф. -М., 2009.-С. 101-102.

11. Огарышева Н.В. Особенности физиологических и психофизиологических механизмов адаптации к умственной деятельности у студенток, обучающихся по разным образовательным программам / Н.В. Огарышева, Н.П. Горбунов, В.В. Горбунова // Физическая культура и спорт. Новый вектор развития: мат-лы Всерос. науч.-пракг. конф. - Пермь, 2009. - С. 123-125.

12. Огарышева Н.В. Баланс симпатической и парасимпатической нервной системы при физической нагрузке у студентов физкультурного и биологического факультетов / Н.В. Огарышева, В.В. Горбунова // Экология человека: концепция факторов риска, экологической безопасности и управления рисками: VIII Междунар. науч.-практ. конф. - Пенза, 2010. - С. 97-104.

13. Огарышева Н.В. Роль типа регуляции сердечно-сосудистой системы в ее реакциях на функциональные пробы у студентов с разным уровнем физической активности / Н.В. Огарышева, В.В. Горбунова // Материалы IX Всероссийской молодежной научной конференции Института физиологии Коми НЦ УрО РАН. -Сыктывкар, 2010. - С. 121.

14. Огарышева Н.В. Анализ адаптивных сдвигов регуляции при холодовой пробе и умственной нагрузке у первокурсников факультетов естественнонаучного и физической культуры / Н.В. Огарышева, В.В. Горбунова // Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и практическое применение: мат-лы V всероссийского симпозиума с международным участием. - Ижевск, 2011. - С. 144153.

15. Огарышева Н.В. Сравнительный анализ изменений некоторых показателей вариабельности сердечного ритма во время функциональных проб в группах с разным уровнем напряжения регуляторных систем организма / Н.В. Огарышева, В.В. Горбунова // Актуальные проблемы биологии, географии, химии: сб. науч. и науч.-метод. работ, поев. 80-летию факультета. - Пермь, 2011. - С.86-89.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АДср. - среднее артериальное давление АКФ - автокорреляционная функция АЛ - активность левого полушария АП - активность правого полушария ВНС - вегетативная нервная система

ВРС - вариабельность ритма сердца

ДАД - диастолическое артериальное давление

ДП - двойное произведение

ЖЕЛ - жизненная емкость легких

ИФИ - индекс функциональных изменений

КЭУР - коэффициент эффективности

умственной работы

ЛТ - личностная тревожность

МПК - максимальное потребление кислорода

МПКотн. - максимальное потребление кислорода по отношению к массе тела

ПАД - пульсовое артериальное давление

ПС - парасимпатический компонент регуляции

ПЭН - психоэмоциональное напряжение

С - симпатический компонент регуляции САД - систолическое артериальное давление

СТ - ситуативная тревожность

СУМ - суммарное напряжение регуляции

УН - умственная нагрузка

ФР170 - физическая работоспособность

ФРотн. - физическая работоспособность по отношению к массе тела ХП - холодовая проба

Ц - центральный контур регуляции

ЧСС - частота сердечных сокращений

ЭДР - электродермальная реакция кожи

АМо - амплитуда моды

ССО - порядковый номер сдвига, на

котором кривая АКФ пересекает ось

абсцисс

СУ - коэффициент вариабельности сердечного ритма

СС1 - первый сдвиг автокорреляционной

функции

Е) - дисперсия

НБ - дыхательные волны

1С - индекс централизации

и - медленные волны 1-го порядка

и/ОТ - отношение мощности длинноволновой части спектра к коротковолновой Мо - мода

МхКМп - отношение максимального по длительности кардиоинтервала к минимальному

рЫ№0 - число пар кардиоинтервалов с

разностью более 50 мс

КМЗЭЭ - квадратный корень суммы

разностей последовательного ряда

кардиоинтервалов

80№Ч - среднеквадратичное отклонение ряда кардиоинтервалов - индекс напряжения ТР - общая мощность спектра волн

ЦЬР - медленные волны 3-го порядка Уи - медленные волны 2-го порядка. 1.1 - группа с повышением СУ при обеих пробах

1.0 - группа с увеличением СУ при ХП и

снижением во время УН

0.0 - группа со снижением СУ при обеих

пробах

0.1 - группа со снижением при ХП и повышением при УН

ОГАРЫШЕВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ РЕАКЦИЙ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА

03.03.01 - физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Подписано в печать 22 мая 2013 г. Формат 60x90 1/16 Бумага ксероксная. Объем - 1 п.л. Тираж 120 экз.

Отпечатано в типографии ФГБОУ ВПО «Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет» 614090, г. Пермь, ул. Сибирская, 24 .

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Огарышева, Наталья Владимировна, Екатеринбург

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет»

УДК 612. На правах рукописи

'-»4201359484

ОГАРЫШЕВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

НЕЙРОВЕГЕТАТИВНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕГУЛЯТОРНЫХ РЕАКЦИЙ У СТУДЕНТОВ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ АДАПТАЦИОННОГО ПОТЕНЦИАЛА

03.03.01 - физиология

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители:

доктор биологических наук, профессор

Горбунов Николай Павлович

кандидат биологических наук, доцент Горбунова Виктория Владимировна

Екатеринбург -2013

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ОБЩИХ И СПЕЦИФИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМОВ, АДАПТАЦИИ ОРГАНИЗМА ПРИ ХОЛОДОВОМ ВОЗДЕЙСТВИИ, УМСТВЕННОЙ И ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКАХ

Изучению сложных, многоаспектных адаптационных процессов организма посвящены научные исследования, как теоретического, так и прикладного характера (H.A. Агаджанян с соавт., 1997; P.M. Баевский с соавт., 1984, 1997; В.П. Казначеев, 1980; Ф.З. Меерсон, 1981, 1988; Н.П. Горбунов, 2008; К. Shin е.а., 1995). Это связано, прежде всего, с тем, что без адаптивных изменений невозможно адекватное реагирование на большинство действующих факторов внешней среды и постоянно возникающие реактивные сдвиги тех или иных систем организма являются основой его существования (В.П. Казначеев, 1980; Физиология адаптационных процессов, 1986).

В работах ученых, занимающихся данными проблемами, можно выделить два основных направления. Во-первых, это изучение самого процесса адаптации с точки зрения физиологических, биохимических, психологических, социальных механизмов, а также вклада каждого из этих механизмов в достижение полезного результата функциональной системы адаптации к конкретным воздействиям (Ф.З. Меерсон, 1981; К.В. Судаков, 2000). Во-вторых, изучение адаптированного, а чаще недостаточно адаптированного к той или иной деятельности или образу жизни организма, по существу, роль явления адаптированности для реализации возможностей организма и индивида (Д.С. Эверли, 1985; Б.В. Федоров, 1991). Оба эти направления, без сомнений заслуживают пристального внимания и взаимодополняют друг друга.

1.1. Острая и долговременная адаптация к холодовому воздействию

Следуя классическим представлениям о процессах неспецифической адаптации (Н. Celye, 1936; Г. Селье, 1979), главное внимание исследователи уделяют гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой активации. В частности, в исследовании В.Н. Казакова с соавт. (2001) было показано, что при охлаждении

и перегревании у крыс происходит достоверное повышение в крови гормонов стресса - АКТГ, адреналина, глюкокортикоидов. Устоявшаяся точка зрения на этот вопрос, следующая: возбуждение температурных рецепторов приводит к активации центров терморегуляции, а это в свою очередь - к активации симпатической нервной системы, после чего реакция распространяется на эндокринную систему и в целом на обмен веществ (В.И. Мельников, 2007). Вариативности течения адаптационного процесса и длительности перехода адаптации с уровня срочной, неспецифической и неэкономичной на уровень долговременной, направленной и экономически малозатратной посвящено фундаментальное исследование Ф.З. Меерсона (1988), в котором детально рассматривается такой переход. При этом значительная роль, по мнению Ф.З. Меерсона, принадлежит появлению маркеров определенного типа адаптации, представляющих собой «системный структурный след адаптации» - накопление в лимитирующих адаптацию структурах энергетических и пластических элементов, а также перераспределение кровотока в пользу этих структур.

Острое действие холода стимулирует в тканях, прежде всего, мобилизацию углеводов, а также метаболизм липидов. С другой стороны имеются свидетельства того, что кратковременное холодовое воздействие приводит к замедлению процессов окислительного фосфорилирования глюкозы в покровных тканях, снижению потребления кислорода и питательных веществ клетками, замедлению трансмембранного транспорта и снижению клеточного метаболизма, что позволяет организму уменьшить энерготраты (В.И. Мельников, 2007; В.Г. Евдокимов с соавт., 1992).

Возможно, данное противоречие связано с разными стадиями адаптации к действию холода. При долговременной адаптации возбуждение адренергиче-ской регуляции, вызванное холодом, приводит у адаптированных животных и людей к большему увеличению потребления кислорода, чем у неадаптированных (В.Г. Евдокимов с соавт., 1992; Я. Вагитко\уа е.а., 1971; Ь. 1апзку, 2003). Такое значительное повышение интенсивности окислительных процессов дает

адаптированному организму возможность осуществлять ресинтез АТФ в количествах, достаточных для обеспечения жизненноважных функций и активного поведения (Бойко Е.Р., 2005). В то же время это способствует оптимальной для сохранения температурного гомеостаза теплопродукции. Данное явление делает излишним ряд реакций, необходимых и характерных для срочного этапа адаптации к холоду, например, мышечные сокращения (J.S. Hart е.а., 1956). Стабильное увеличение окислительных процессов требует повышенного поступления в организм адаптированных животных субстратов окисления с пищей. Это может сопровождаться при интенсивном действии холода уменьшением массы тела, несмотря на избыточное поступление энергии с пищей, как это показано в исследованиях на птицах и ездовых собаках (R.R. Chaffee е.а, 1971; I.T. Campbell е.а., 1981). В работе K.J. Achesson с соавт. (1980), проведенной во время антарктической экспедиции показано также, что у мужчин в период пребывания на станции в течение года снизился вес тела, и у большинства происходило коррелирующее с изменением веса снижение жировой массы. Однако это снижение в разные периоды могло происходить, во-первых, с большей или меньшей интенсивностью, во-вторых, сопровождаться большими или меньшими изменениями содержания воды в теле, наконец, в значительной степени индивидуализировано. Можно полагать, что вариабельность адаптации к постоянному холодовому воздействию проявляется не только в соотношении жировой, безжировой и сухой массы тела, но и в протекании физиологических процессов на уровне разных систем организма.

1.1.1. Реакции сердечно-сосудистой системы

Наиболее характерной реакцией на холод сердечно-сосудистой системы различных животных является спазм периферических сосудов, обусловленный влиянием симпатических нервов и катехоламинов (G. Grassi е.а., 2008) и ограничивающий потери тепла с поверхности тела (G. Alexander е.а., 1972; M.J.

значительное увеличение Ы\ В таком объеме и с такой степенью лабильности, изменений показателей у больных не наблюдается. Предполагается, что если у здоровых имеет место рефлекторное перераспределение активности отделов вегетативной нервной системы, то у больных сдвиги не зависят от барорефлекторных эффектов (МЛ.НПг е.а., 2002).

Метод местного холодового воздействия используют в медицине (в кардиологии, неврологии) для коррекции вегетативных нарушений. Стимуляция термочувствительных зон (зоны концентрации холодовых и тепловых рецепторов) у больных с вегетативной дисфункцией, проведенная Р.Т. Булеухановой (2008) показала, что после 10 сеансов коррекции вегетативных нарушений выявлена стабильная нормализация показателей взаимодействия парасимпатического и симпатического отделов н.с., что выражалось в повышении общей мощности спектра (ТР) волновой структуры сердечного ритма. Активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в результате лечения значительно возрастала. На основании полученных данных автор делает вывод о том, что метод адекватной температурной стимуляции чувствительных зон кожи приводит к нормализации соотношения уровней ва-гальных, симпатических и гуморально-метаболических влияний на различные системы организма, что проявляется в модуляции сердечного ритма.

1.1.3. Психофизиологические проявления стрессорного ответа на местное холодовое воздействие

Реакция организма на действие стрессора, в том числе и холодовое воздействие, комплексна и включает как физиологические, так и психологические компоненты. Степень вовлечения разных компонентов в реакцию зависит от индивидуальных особенностей организма, а также региона проживания, возраста, пола и т.д.

В частности отмечается (В. Не^гот е.а, 2000), что мужчины выдерживали значительно большую боль, чем женщины при охлаждении

кислородной емкости крови и повышением способности тканей поглощать из крови кислород (Физиология ..., 1986; Н.Н Яковлев, 1974; P.O. Astrand, 1976; P.O. Astrand е.а., 1997; S. Hawkins е.а., 2003).

При адаптации к физической нагрузке существенную роль играет взаимосвязь сократительной функции сердца и коронарного кровотока, направленная на сохранение нормального соотношения между потреблением и доставкой кислорода. Увеличение коронарного кровотока при физической нагрузке может быть многократным, возникает в первые секунды нагрузки (D.E. Gregg, 1974; D.E. Gregg е.а., 1980; S.M. Parks е.а., 1983), и пропорционально ее интенсивности (D.J. Duncker е.а., 2008). Величина коронарного кровотока строго коррелирует с величиной потребления миокардом кислорода, и поэтому, при нагрузке на сердце возрастает в линейной зависимости от увеличения индекса напряжения сердца (ДП), характеризующего энергетические затраты и потребление сердцем кислорода (L.N. Katz е.а., 1941; Ch.R. Jorgensen е.а., 1977).

1.3.3. Влияние физической тренированности на адаптацию к Холодовым воздействиям

Адаптация к физической деятельности любой интенсивности осуществляется за счет увеличения газообменной эффективности вентиляции и кровообращения в момент самой мышечной деятельности. Постепенно создается нужное вегетативное обеспечение трудового процесса (Ф.З. Меерсон с соавт., 1988).

При долговременной адаптации к физической деятельности, как уже указывалось, в покое преимущественной становится парасимпатическая регуляция. Это создает и большие возможности резерва для усиления деятельности сердечно-сосудистой системы и большую экономичность ее работы. При действии холода картина иная: типичным является усиление симпатической регуляции, однако, эти реакции не так однотипны и более индивидуальны (L. Mourot е.а., 2009). В работе К. Moriyama, Н. Ifuku (2010) показано, что среди добровольцев,

СУ у испытуемого, 0 - снижение. Первая цифра соответствует реакции на хо-лодовую пробу (ХП), вторая - на умственную нагрузку (УН).

Испытуемых с повышением показателя во время обеих проб мы отнесли к группе 1.1 (п=71), а с его снижением - к 0.0 (п=13). В группу 1.0 вошли испытуемые с увеличение напряжения регуляции при ХП и его снижением при УН (п=29), тогда как в группу 0.1 - со снижением при локальном охлаждении и повышением при устном счете (п=35).

Анализ сдвигов коэффициента вариабельности показал, что в общей массе испытуемых значимо больше студентов, реагирующих на стрессоры однонаправлено (либо повышением, либо снижением напряжения регуляции), и значимо больше студентов, напряжение регуляции которых растет, по сравнению с теми, у кого оно снижается.

3.2. Анализ изменения гемодинамических показателей во время холодовой пробы и умственной нагрузки у студентов с разным уровнем напряжения регуляторных систем организма

Сердечно-сосудистые реакции, сопровождающие адаптационные процессы в организме, проявляются на этапе срочной адаптации. Они могут выражаться в изменении и перераспределении сосудистого тонуса, мощности и частоты сердечных сокращений, что сопровождается изменениями минутного и ударного объемов крови и периферического сопротивления сосудов.

Наиболее «доступными» для измерения и анализа являются такие реакции, как изменения ЧСС и показателей артериального давления - САД, ДАД, так и их производных - ПАД, АДср, ДП.

В каждой группе, выделенной по характеру изменения коэффициента вариабельности при холодовой пробе и умственной нагрузке, был проведен анализ изменений гемодинамических показателей.

В таблице 2 и на рисунках 2-3 - представлены значения этих показателей в покое и при функциональных пробах у испытуемых разных групп. Поскольку все эти показатели имеют нормальное распределение, их сдвиги оценивались с