Проблема объективной оценки воздействия на организм учащихся школьных нагрузок особенно актуальна для учащихся младших классов школ крупного города в связи с интеллектуальной и информационной перегруженностью, наличием психоэмоциональных стрессов, нарастающей гипокинезией.
Цель исследования: изучение психофизиологического состояния детей младшего школьного возраста путем оценки активности различных уровней регуляции хронотропной и инотропной функции сердца при воздействии интеллектуальных (решение шахматных задач) и умственных нагрузок. В исследовании принимали участие дети в возрасте 8-9 лет. Проведено исследование сердечно-сосудистой системы в положении сидя: в состоянии относительного покоя (проба 1) и сразу после проведения умственной нагрузочной пробы (сложение - вычитание, умножение - деление цифр) (проба 2).
Для оценки вариабельности ритма сердца и показателей сократительной функции (фракция выброса и ударный объем) использованы показатели общей мощности спектра (ОМС, мс2) и ее распределение по диапазонам частот: 1. ультранизкочастотный диапазон (УНЧ) - до 0,025 Гц (отражает активность метаболических факторов); 2. очень низкочастотный диапазон (ОНЧ) - 0,025 - 0,075 Гц (надсегментарный уровень регуляции); 3. низкочастотный диапазон (НЧ) - 0,075 - 0,15 Гц (симпатический отдел вегетативной нервной системы, барорефлекторные механизмы); 4. высокочастотный диапазон (ВЧ) - 0,15 - 0,5 Гц (дыхательные волны, парсимпатический отдел ВНС. Осуществлялась запись 500 последовательных кардиоциклов и их спектральный анализ с помощью компьютерной технологии «Кентавр» фирмы «Микролюкс» (Челябинск).
Установлено, что при нагрузке повысилась абсолютная мощность высокочастотных колебаний (с 13,69±2,45 мс2 до 32,79±3,34 мс2, p<0,001) и их относительная мощность (ВЧ/ОМС) - с 23,78% до 33,08% (табл. 1).
Наряду с этим динамика спектральных характеристик ритма сердца при проведении пробы с умственной нагрузкой сопровождалась повышением ОМС более чем 1,5 раза. Повышение ОМС было обусловлено ростом мощности колебаний во всех диапазонах спектра, в наибольшей степени в диапазоне ВЧ, НЧ (с 21,53±2,27 мс2, и до 39,71±4,05 мс2, p<0,005); тенденцией к увеличению мощности колебаний в диапазонах УНЧ (c 5,27±1,05 до 6,25±1,16) ОНЧ (с17,06±3,53 до 20,38±2,37 мс2).
Таблица 1. Спектральные характеристики ритма сердца детей-школьников (M±m и в %)
|
Проба |
ЧСС |
ОМС, мс2 |
УНЧ |
ОНЧ |
НЧ |
ВЧ |
|
проба 1 |
96,00±3,69 |
23,78±2,41 |
5,27±1,05 |
17,06±3,53 |
21,53±2,27 |
13,69±2,45 |
|
% |
|
9,16 |
29,65 |
37,41 |
12,03 |
|
|
проба 2 |
92,60±2,88 |
33,08±2,81 |
6,25±1,16 |
20,38±2,37 |
39,71±4,05 |
32,79±3,34 |
|
% |
|
6,30 |
20,56 |
40,06 |
16,44 |
|
Следует отдельно отметить, что произошло перераспределение значимости уровней регуляции ритма сердца и ВЧ-колебаний и незначительное - НЧ-колебаний. Снизилась относительная доля УНЧ (9,16% до 6,30%) и ОНЧ (29,65% до 20,56%). Следовательно, возрастала роль сегментарного уровня регуляции хронотропной функции как элемент срочных приспособительных реакций организма.
Изменения ударного объема малозначительны, в то время как выявлены существенные изменения в его спектральных характеристиках. Так, ОМС снизилась более чем в два раза (19,27±2,20 до 8,57±0,94 усл. ед., р<0,01) за счет снижения мощности спектра во всех диапазонах (табл. 2).
Таблица 2. Спектральные характеристики ударного объема сердца детей-школьников (M±m и в %)
|
Проба |
УО |
ОМС, усл.ед. |
УНЧ |
ОНЧ |
НЧ |
ВЧ |
|
проба 1 |
40,40±3,14 |
19,27±2,20 |
1,13±0,28 |
4,55±0,55 |
10,71±1,35 |
2,88±0,31 |
|
% |
|
5,84 |
23,63 |
55,57 |
14,93 |
|
|
проба 2 |
38,30±2,74 |
8,57±0,94 |
0,72±0,23 |
2,14±0,42 |
4,42±0,52 |
1,29±0,17 |
|
% |
|
8,43 |
24,95 |
51,58 |
15,06 |
|
Наиболее выраженное снижение в диапазоне НЧ (с 10,71±1,35 до 4,42±0,52 усл. ед., р< 0,001). Мощность колебаний УНЧ снизилась с 1,13±0,28 до 0,72±0,23 усл. ед., ОНЧ с 4,55±0,55 до 2,14±042 усл. ед., ВЧ с 2,88±0,31 до 1,29±0,17 усл. ед. (p<0,05). Относительная мощность колебаний по диапазонам спектра УО достоверно не изменилась.
Фракция выброса практически не менялась (табл. 3).
Таблица 3. Спектральные характеристики фракции выброса сердца детей-школьников (M±m и в %)
|
Проба |
ФВ |
ОМС, усл.ед. |
УНЧ |
ОНЧ |
НЧ |
ВЧ |
|
проба 1 |
58,70±1,86 |
5,38±0,48 |
0,52±0,06 |
1,44±0,16 |
2,47±0,30 |
0,95±0,10 |
|
% |
|
0,48 |
9,59 |
26,79 |
45,94 |
|
|
проба 2 |
57,50±1,78 |
5,68±0,60 |
0,21±0,05 |
1,36±0,14 |
3,14±0,47 |
0,97±0,11 |
|
% |
|
8,43 |
3,63 |
24,00 |
55,36 |
|
При переходе к пробе с умственной нагрузкой наблюдался некоторый рост мощности колебаний ФВ, что свидетельствует о расширении круга регулирующих влияний на этот показатель. Было установлено некоторое повышение индивидуальных значений и среднегрупповой величины ОМС (с 5,38±0,48 до 5,68±0,60 усл. ед.), наиболее выраженное повышение выявлено в диапазоне НЧ (с 2,47±0,30 до 3,14±0,47 усл. ед., p<0,05).
Заключение: Проведенные нами исследования позволяют сделать вывод, что проба с умственной нагрузкой оказывает влияние на хронотропную функцию сердца; влияние на инотропную функцию малозначимо. Изменения ЧСС и ее спектральных характеристик свидетельствуют о напряжении механизмов адаптации у обследованных детей.