Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние обмена меди на умственную и физическую работоспособность у учащихся вспомогательной школы

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Лапшина, Любовь Михайловна, Челябинск

Министерство науки и образования Челябинский государственный педагогический университет

На правах рукописи

Лапшина Любовь Михайловна

ВЛИЯНИЕ ОБМЕНА МЕДИ НА УМСТВЕННУЮ И ФИЗИЧЕСКУЮ РАБОТОСПОСОБНОСТЬ У УЧАЩИХСЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ШКОЛЫ

03.00.13 - физиология человека и животных

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Павлова В.И.

Челябинск -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 4

Глава 1. Обзор литературы 8

1.1. Психофизиологические основы развития умственной отсталости у детей 8

1.2. Изучение особенностей психической деятельности умственно отсталых детей с позиции теории

функциональных систем 19

1.3. Обмен меди в организме в норме и при некоторых заболеваниях нервной системы 29

Глава 2. Материалы и методы исследования 35

2.1. Антропометрические методы исследования 36

2.2. Физиологические методы исследования 36

2.3. Психологические методы исследования 39

2.4. Биохимические методы исследования 43

Глава 3. Изучение умственной и физической работоспособности

учащихся вспомогательной школы , 47

3.1. Изучение умственной работоспособности 47

3.2. Оценка физического развития учащихся вспомогательной школы 55

3.3. Показатели физической работоспособности умственно отсталых учащихся 86

Глава 4. Влияние некоторых биохимических показателей на уровень умственной работоспособности умственно отсталых учащихся 91

4.1. Влияние содержания церулоплазмина в сыворотке крови

на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы ( 91

9

4.2. Влияние обмена меди на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы 93

4.3. Влияние содержания мочевой кислоты в сыворотке крови

на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы 95

4.4. Влияние содержания общего белка в сыворотке крови

на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы 96

4.5. Влияние содержания электролитов Ка+ и К+ в сыворотке крови на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы 101

4.6. Влияние содержания глюкозы в сыворотке крови

на умственную работоспособность учащихся вспомогательной школы 104

4.7. Корреляционные связи между показателями умственной работоспособности и различными показателями обмена меди учащихся вспомогательной школы ' 105

Заключение • 108

Выводы 111

Список литературы 113

ВВЕДЕНИЕ

АКТУАЛЬНОСТЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: одной из наиболее актуальных проблем современности является рост численности умственно отсталых детей, среди которых основной контингент составляют олигофрены. Несмотря на сравнительно широкую распространенность олигофрении у детей (6-10% всего детского населения)(287) на сегодняшний день практически отсутствуют эффективные методы ее коррекции. Данная ситуация во многом связана с недостаточной изученностью психофизиологического статуса олигофренов. До сих пор не обозначены высокоинформативные биохимические показатели, позволяющие диагностировать олигофрению в легкой степени, в то время как на ее долю приходится до 90% обследованного контингента. Изучение теоретических вопросов этой сложной области ведется еще не в достаточной степени. Наименее изученным до последнего времени остается биохимический аспект данной проблемы. По всеобщему признанию, именно нарушения обмена веществ лежат в основе большинства заболеваний нервной системы, сопровождающихся слабоумием (35,232). Наиболее четко эта взаимосвязь прослеживается при болезни Коновалова-Вильсона, для которой характерно избыточное накопление меди в тканях мозга (218).

Однако, нарушение обмена меди свойственно и другим заболеваниям ЦНС, сопровождающимся умственной отсталостью (210,229), т.к. медь входит в состав ферментов тканевого дыхания, а избыток ее угнетает активность окислительных ферментов, блокируя сульфгидрильные группы тканевых белков (199,262,271,279).

Известно, что до 98% циркулирующей меди связано с церулоплазмином (ЦП) (47,275), поэтому исследование обмена меди невозможно без оценки уровня ЦП.

Биологическая роль ЦП изучается (194,231,278), однако до сих пор многие вопросы остаются неясными.

ЦП может служить регулятором баланса меди и обеспечивать выделение из организма избытка меди, поступающего с пищей. Непосредственное накопление ионов меди в нервной ткани ведет к резкому ослаблению процессов возбуждения и усилению торможения в коре головного мозга (234). По мнению ряда ученых,

ЦП регулирует уровень нейромедиаторов (адреналина, норадреналина, серотонина и других биогенных аминов) (262). Проведенные исследования указывают на связь меди и ферментативных процессов митохондрий нейронов мозга, что является главной причиной дегенерации нейронов головного мозга (234). Регуляторные эффекты ЦП проявляются и на уровне целого организма, что подтверждается недавно обнаруженным его противовоспалительным и антигипоксическим действием (31,89,90).

Таким образом, уровень меди и ЦП вносит определенный вклад в обеспечение различных звеньев метаболизма в ЦНС. Согласно теории функциональных систем, метаболическая потребность является одним из ведущих системообразующих факторов (7,8). Поскольку при некоторых патологических состояниях ЦНС меняется уровень циркулирующей меди и уровень ЦП, представляется вполне вероятным наличие корреляционных связей между обменом меди и показателями умственной работоспособности у детей с задержкой умственного развития. Между тем, в доступной литературе отсутствуют подобные сведения. Из теории

о

функциональных систем вытекает принципиально важное положение о необходимости индивидуального подхода к исследуемым объектам (150). Это проявляется в стремлении выявить в исходно однородной популяции как можно большее количество групп, различающихся между собой характером ответа на предъявленное воздействие. К сожалению, эта точка зрения не нашла должной поддержки при исследовании олигофрении. В то же время известно, что умственно отсталые дети отличаются друг от друга по степени поражения ЦНС. Более того, часто во вспомогательные школы попадают дети с временной задержкой умственного развития, не имеющие органического поражения ЦНС, которым ошибочно приписывают легкую степень дебильности. Все это указывает на необходимость более строгой объективизации педагогического отбора. Для этого необходим поиск высокоинформативных критериев оценки психофизиологического статуса детей-олигофренов. Это должно основываться на комплексной оценке физической и умственной работоспособности с учетом тех метаболических показателей, которые заметно изменяются при нарушении обмена в ЦНС.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ: обосновать представление о показателях обмена меди как высокоинформативных биохимических критериях оценки психофизиологического статуса организма детей с умственной отсталостью.

В рамках этой общей цели решались следующие конкретные задачи:

1. Проведение антропометрической оценки умственно отсталых детей.

2. Изучение основных кардио-респираторных показателей умственно отсталых детей.

3. Изучение физической работоспособности у нормальных и умственно отсталых детей в разные возрастные периоды.

4. Изучение умсувенной работоспособности у нормальных и умственно отсталых детей в разные возрастные периоды.

5. Изучение обмена меди в организме нормальных и умственно отсталых детей в разные возрастные периоды.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ: впервые на основе комплексной оценки психофизиологического статуса исходно однороный по результатам заключения медико-психолого-педагогической комиссии контингент умственно отсталых детей был разделен на отдельные группы, резко различающиеся по степени умственного развития.

Впервые показан параллелизм между уровнем церулоплазмина в крови и степенью умственной работоспособности у умственно отсталых детей. Выявлена обратная зависимость между степенью умственной работоспособности и содержанием циркулирующей меди , что проявлялось в более высоком содержании меди в крови детей с более отчетливо выраженной степенью олигофрении. Кроме того, показана связь между уровнем мочевой кислоты и умственной работоспособностью.

Проведено комплексное исследование физической работоспособности, основных показателей гемодинамики при помощи компьютерной технологии "Кентавр-4" у умственно отсталых детей. У детей с разной степенью олигофрении дана количественная оценка содержания общего белка, глюкозы и электролитов Иа+ и К+.

о

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ: прослежена взаимосвязь между обменом меди, мочевой кислоты в организме и степенью выраженности умственной отсталости. Дано обоснование применения определения циркулирующей меди«при диагностике степени умственной отсталости.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ: выявлены высокоинформативные биохимические показатели психофизиологического статуса организма, что позволяет объективно оценить медико-психолого-педагогический отбор детей по степени умственной отсталости.

ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:

1. На основании оценки распределения и устойчивости внимания, образного восприятия и логического мышления, исходно однородный по результатам заключения медико-психолого-педагогической комиссии контингент детей-олигофренов среднего школьного возраста можно разделить на отдельные группы по степени умственной работоспособности.

2. В группах умственно отсталых детей снижению показателей умственной работоспособности соответствует уменьшение содержания церулоплазмина и мочевой кислоты в сыворотке крови при одновременном повышении уровня циркулирующей меди.

3. У детей, имеющих диагноз олигофрения в степени дебильности, но показавших высокие баллы по умственной работоспособности, не прослеживаются различия по антропометрическим параметрам, кардио-респираторным показателям и показателям физической работоспособности по сравнению с нормальными детьми. ^

АПРОБАЦИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Материалы диссертации были представлены на Всероссийском форуме "Наука, культура и образование России накануне третьего тысячелетия" (Челябинск, 1997); на симпозиуме "Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке" (Казань, 1998); на конференции "Проблемы экологии и экологического образования Челябинской области" (Миасс, 1997), на конференции по итогам НИР преподавателей и аспирантов 41 НУ (1996-1997).

Глава I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Психофизиологические основы развития умственной отсталости

«

на уровне дебильности у детей

В современной нейрофизиологии и психологии термин "умственная отсталость" является достаточно обобщенным понятием, включающим стойкие нарушения интеллекта, т.е. разные клинические формы интеллектуального недоразвития - как резидуальные, так и прогредиентные, обусловленные прогрессирующими заболеваниями ЦНС. Так что диагноз умственная отсталость, олигофрения представляет собой не нозологический, а групповой диагноз для данной группы аномалий развития. Разные формы умственной отсталости различаются по этиологии, патогенезу, клиническим проявлениям, могут различаться по времени возникновения и по особенностям течения. Обгний объединяющий всех их признак состоит в недоразвитии познавательной сферы. Характерной особенностью дефекта при умственной отсталости является недоразвитие не только познавательной, но и других сторон психической деятельности, т.е. эмоционально-волевой сферы, речи, моторики и всей личности ребенка. У большинства умственно отсталых детей степень их недоразвития соответствует степени интеллектуального дефекта. Формирование дефекта при умственной отсталости зависит от характера, механизма и первичной локализации патогенного воздействия, от интенсивности и распространенности поражения ЦНС, а также в большей степени от времени воздействия патогенного агента. Таким образом, дефект характеризуется тотальностью и относительной равномерностью недоразвития ЦНС. »

Олигофрения относится к болезням развития - дизонтогениям. Соответственно она может возникнуть только при поражении развивающегося мозга. Поэтому этиологические факторы олигофрении можно разделить на три основные группы: 1) наследственные, в том числе связанные с повреждением

генеративных клеток; 2) внутриутробные, действующие на зародыш и плод. Так, при поражении в первом триместре беременности речь идет, главным образом, о дефектах формирования, т.е. о врожденных пороках развития мозга разного генеза. На стадии плода, т.е. во втором и третьем триместре беременности, в соответствии с уровнем формирования ЦНС и способами реагирования организма на поражение на этих стадиях онтогенеза, может наблюдаться нарушение развитая мозговых систем, локальное поражение ЦНС, недоразвитие или нарушение развития мозга, обусловленное внутриутробными экзогенными или наследственными заболеваниями; 3) перинатальные и постнатальные, действующие в течение первых трех лет внеутробной жизни. Основными механизмами перинатального поражения ЦНС являются травматическое и гипоксическое ее поражение, а в постнатальном - воспалительное, токсическое, травматическое поражение и дегенеративные изменения ЦНС.

Недоразвитие мозга, возникшее на разных стадиях онтогенеза, различается причинами и механизмами поражения ЦНС, клиническими проявлениями и структурой основного дефекта. Но во всех случаях более всего страдает развитие онтогенетически более молодых, поздно формирующихся структур мо^га, обеспечивающих высшие психические функции, в частности мышление и речь, а в общем обусловливающих познавательную деятельность. Несмотря на несомненные достижения в исследованиях этиологии умственной отсталости, удельный вес клинически недифференцированных дефектов развития познавательной сферы остается достаточно высоким. Он особенно высок в группе умственной отсталости в степени дебильности (112).

При олигофрении выделяют три степени умственного недоразвития: дебильность, имбецильность и идиотию.

Идиотия - самая тяжелая степень олигофрении (коэффициент интеллекта менее 20). Она характеризуется грубым недоразвитием всех психических функций, познавательная деятельность, эмоции и проявление волевых качеств находятся на весьма низком уровне развития. Дети, страдающие идиотией, совершенно не овладевают статическими и локомоторными навыками. При этом недоступна какая-

либо осмысленная деятельность, очень легко возникают аффекты злобы. Эмоции

%

элементарны и связаны только с удовольствием и неудовольствием.

Имбецильность является менее тяжелой степенью олигофрении (коэффициент интеллекта 20-49). Имбецилы обнаруживают довольно дифференцированные и разнообразные реакции на окружающую действительность. Хотя развитие статических и локомоторных функций происходит при имбецильности с большой задержкой, у больных формируются навыки самообслуживания. Лицам с имбецильностью доступны несложные обобщения, обладая некоторым запасом сведений, они плохо ориентируются в обычной бытовой обстановке. Несмотря на удовлетворительные механическую память и пассивное внимание и способность овладевать элементарными знаниями, эти дети необучаемы и нетрудоспособны. Имбецильность разделяется на резко выраженную (коэффициент интеллекта 20-34) и имбецильность средней тяжести (коэффициент интеллекта 35-49).

Дебильность является наиболее легкой и наиболее распространенной формой олигофрении (коэффициент интеллекта 50-69). Дебилы нередко обнаруживают достаточный уровень развития речи, их поведение более адекватное и самостоятельное, что в какой-то мере маскирует слабость мышления. Этому способствуют достаточный уровень развития механической памяти и подражательность. Однако у дебилов прослеживается слабость абстрактного мышления, преобладание конкретных ассоциаций; переход к более сложным отвлеченным обобщениям затруднен. Несмотря на это, дебилы способны к обучению, овладевают несложными трудовыми процессами. Выделяют три степени дебильности: ярко выраженную (коэффициент интеллекта 50-57), умеренно выраженную (коэффициент интеллекта 58-63) и легкую (коэффициент интеллекта 64-69).

Дети с диагнозом олигофрения в степени дебильности составляют основной контингент (до 97%) учащихся вспомогательной школы и специальных учебных учреждений для умственно отсталых детей (112). Интеллектуальный дефект у этих детей, так же как и у всех умственно отсталых, проявляется, в первую очередь, нарушениями мышления: тугоподвижностью, установлением, главным образом,

частных конкретных связей, неспособностью к отвлечению. Неизбежно страдают также предпосылки к интеллектуальной деятельности. Внимание характеризуется недостаточной произвольностью и целенаправленностью, сужением объема, трудностью сосредоточения, а