Scientific journal
Advances in current natural sciences
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,775

SEASONAL CHANGES OF BIOLOGICAL RHYTHMS IN SCHOOLCHILDREN WITH MENTALLY RETARDED

Apokin V.V. 1 Povzun A.A. 1 Povzun V.D. 1 Usaeva N.R. 1
1 Surgut State University
2449 KB
On the basis of studying of seasonal changes of structure of circadian rhythms of physiological indicators of a circulation, breath, a metabolism, physical working capacity, individual minute at schoolboys of usual classes and pupils with the diagnosis the delay of mental development, is made a comparative estimation of change of adaptic possibilities of an organism of both groups of schoolboys.
biorhythm
chronobiological analysis
nonspecific adaptability
physical loads

Оптимизация процесса обучения детей с задержкой психического развития (ЗПР) является одной из актуальных проблем коррекционной педагогики, и предполагает такая работа нормализацию не только психического но и физического состояния ребёнка [4, 9].

Факторами, отрицательно влияющими на состояние здоровья организма школьников, являются методики и технологии обучения, вступающие в противоречие с возрастными и функциональными особенностями ребенка, стрессорная тактика авторитарной педагогики, нерациональная организация учебного процесса, нарушение санитарно-гигиенических условий обучения. В условиях ограниченности адаптационных резервов, свойственной растущему организму, любое необоснованное увеличение нагрузки как умственной, так и физической приводит к их снижению, жизнедеятельность осуществляется в режиме неустойчивой адаптации, что проявляется у детей в виде ухудшения работоспособности, повышенной утомляемости и снижения устойчивости к неблагоприятным условиям [6, 7, 12]. Поэтому, весьма актуальным на современном этапе является вопрос о рациональном обучении и воспитании данной категории детей, о возможностях профилактики негативных последствий факторов риска как школьного, так и дошкольного обучения [7, 10, 11]. Такая профилактическая работа предполагает, прежде всего, повышение адаптационных возможностей организма и в том числе показателей физического здоровья [3, 5, 7].

Цель исследования

Однако закономерности формирования и протекания процессов физической адаптации учащихся с ЗПР в период обучения в подростковой школе до сих пор изучены недостаточно. С учетом этого особый интерес представляет проблема индивидуальной организации биологических ритмов у школьников с различной степенью адаптации к учебным нагрузкам (в том числе и физическим), и особенно суточных ритмов, которые являются наиболее чувствительным индикатором адаптационных возможностей [2, 8, 14]. Хронобиологические исследования у подростков приобретают особую актуальность, так как растущий организм наиболее чувствителен к повреждающим воздействиям и, в первую очередь, реагирует изменениями ритмостаза [7, 13]. Наиболее чувствительным индикатором адаптационных возможностей организма являются биологические ритмы и, в частности, циркадианные ритмы [15].

Материалы и методы исследования

В нашей работе для оценки адаптационных возможностей произведено сравнение сезонных изменений структуры циркадианных ритмов показателей кардиореспираторной системы у двух групп школьников 13–14 лет. Одна – группа школьников, обучающихся в обычном классе, вторая – школьники, имеющие диагноз задержка психического развития (ЗПР) и обучающиеся в специализированном классе.

Изучение осуществлялось с хронобиологических позиций 4 раза в сутки: 8, 12, 16, 20 часов. Исследования проводились в осенний, зимний и весенний сезоны года. Измерялись: температура тела (оС), ЧСС – частота сердечных сокращений (уд./мин), САД – систолическое артериальное давление (мм рт.ст.), ДАД – диастолическое артериальное давление (мм рт.ст.), ЧД – частота дыхания, ЖЕЛ – жизненная ёмкость лёгких (мл), СК – сила кисти (кг), ИМ – индивидуальная минута (сек). Из полученных данных рассчитывались: ПД – пульсовое давление (ПД= АДС-АДД мм рт.ст.), СДД – среднее динамическое давление (СДД = 0,42 (АДС- АДД) + АДД мм рт.ст.), СО – систолический объем сердца (СО = 100 + 0,5 (АДС-АДД) – 0,6 АДД-0,6В (мл), где В – возраст), МОК – минутный объем сердца (МО = СО х ЧСС мл/мин). Полученные данные подвергли стандартной математической обработке [1]. Оценены среднесуточная величина (мезор) и амплитуда ритма, время наибольшего значения (акрофаза) и размах колебаний (хронодезм).

Результаты исследования и их обсуждение

Характеристика показателей учащихся обычных классов. Оценивая с хронобиологических позиций сезонные изменения основных физиологических показателей у 13–14-летних юношей обычного класса, представленные в табл. 1, мы можем говорить о следующем.

Неизменность акрофаз показателей сердечно-сосудистой системы (ССС) у всех обследованных лиц осенью и зимой и наблюдаемый при этом рост амплитуд этих же показателей говорит о стабильности ритма и достаточных адаптационных возможностях системы. Весеннее рассогласование ритмов и уменьшение величин амплитуд практически всех исследуемых показателей кровообращения говорит о том, что адаптационные возможности организма снижаются. Однако сохранение ритмов показателей, характеризующих функциональные возможности гемодинамики – ЧСС, МОК, говорит о том, что организм справляется с нагрузками.

Компенсаторные изменения в системе гемодинамики хорошо отражают величины хронодезма, особенно показателей, характеризующих давление крови. Снижение величин размахов как САД, так и ДАД, говорит о сезонных изменениях регуляторных механизмов в обеспечении функций кровообращения. Вследствие этого происходит увеличение размаха колебаний ЧСС, что не позволяет, в свою очередь, снизиться показателям систолического и минутного объемов крови. Однако полного восстановления показателей не происходит. Прогрессивное снижение величины хронодезма САД в течение всего учебного года, говорит о том, поддержание необходимого уровня функциональной системы кровообращения требует существенного напряжения со стороны сердца.

Амплитуды ритмов отражают напряжение в системе в условиях достаточно неблагоприятной внешней среды, негативное воздействие которой сезонно возрастает. Соответственно практически по всем показателям кровообращения к зиме хотя бы незначительно, возрастают и величины амплитуд. Их увеличение свидетельствует о достаточном запасе прочности, наличии адаптационных возможностей и способности организма справляться с нагрузками в этот период. Однако к весне этот запас практически полностью растрачивается, организм испытывает дефицит адаптационных возможностей, о чем говорит снижение величин амплитуд практически по всем показателям.

Сравнение по мезору показателей сердечно-сосудистой системы не выявило существенного изменения их абсолютных значений. Та же картина наблюдается в характеристике показателей внешнего дыхания, изменения показателей которой отражают напряжение в системе по отношению к сезонно меняющимся климатическим условиям.

Неизменным остается и ритм показателей силы кисти. Однако функциональные возможности этого показателя, отражающего, прежде всего физическую работоспособность, к весне снижаются, о чем говорит уменьшение и среднесуточных показателей и размаха колебаний. Однако способность адаптироваться к физическим нагрузкам организм не утрачивает, так как величины амплитуд заметно подрастают.

А вот постоянное и заметное сезонное снижение амплитуды показателя индивидуальной минуты (характеризующего изменение состояния структуры внутреннего восприятия времени), одновременно со снижением его среднесуточной величины, даже при неизменном ритме этого показателя, говорит о развитии устойчивого напряжения в центральной нервной системе, которое проявляется, прежде всего, в нарастающем развитии чувства тревожности, что связано, скорее всего, с интенсивностью учебного процесса.

Характеристика показателей учащихся, ЗПР. Сезонные изменения основных физиологических показателей у 13–14-летних школьников, имеющих диагноз – ЗПР и обучающихся в специализированном классе, оцененные с хронобиологических позиций, представлены в табл. 2.

Таблица 1

Характеристика сезонных изменений циркадианной организации основных физиологических показателей у юношей 13–14 лет, обычного класса

 

Изменение циркадианной организации среднесуточных величин (мезоров)

Изменение циркадианной организации амплитуд

 

осень

зима

весна

осень

зима

весна

ЧСС

93,2 ± 2,91

81,4 ± 2,19

86,6 ± 2,04

11,1 ± 2,09

11,77 ± 2,99

12,37 ± 2,87

АДС

113,0 ± 2,6

113,1 ± 3,3

115,5 ± 1,9

9,29 ± 2,32

10,4 ± 3,88

8,16 ± 1,56

АДД

69,9 ± 2,06

69,4 ± 1,5

72,4 ± 1,55

7,63 ± 1,64

7,67 ± 1,55

7,31 ± 2,21

ПД

43,2 ± 2,15

43,7 ± 3,04

43,1 ± 1,14

6,96 ± 2,46

7,66 ± 5,04

7,38 ± 1,48

СДД

89,2 ± 2,06

87,7 ± 1,92

90,5 ± 1,46

7,14 ± 1,53

7,99 ± 1,55

6,98 ± 0,96

СО

66,4 ± 1,81

65,6 ± 1,87

63,5 ± 1,11

6,49 ± 1,36

6,26 ± 3,18

5,23 ± 1,16

МОК

6,17 ± 0,16

5,7 ± 0,23

5,5 ± 0,17

0,94 ± 0,21

1,03 ± 0,27

0,93 ± 0,14

ЧД

22,6 ± 1,13

21,4 ± 0,85

20,7±1,55

4,75 ± 0,93

3,37 ± 0,4

6,35 ± 0,57

ЖЕЛ

3,2 ± 0,14

3,4 ± 0,14

2,9 ± 0,14

0,47 ± 0,08

0,52 ± 0,08

0,5 ± 0,1

t

36,7 ± 0,02

36,6 ± 0,05

36,7 ± 0,09

0,25 ± 0,04

0,23 ± 0,4

0,34 ± 0,04

СК пр

28,1 ± 1,57

31,5 ± 1,65

26,5 ± 2,25

4,67 ± 1,04

4,97 ± 1,11

7,83 ± 1,23

ИМ

61,5 ± 2,3

58,6 ± 1,98

57,8 ± 1,11

9,29 ± 0,94

7,65 ± 1,45

6,98 ± 2,44

 

Изменение циркадианной организации размаха колебаний (хронодезмов)

Изменение времени максимума ритма (акрофаз)

 

осень

зима

весна

осень

зима

весна

ЧСС

99,3–86,5

89,93 – 73,3

92,8 – 80,4

16.00

16.00

16.00

АДС

125,8–106,5

120,1–106,4

120,4–109,8

16.00

16.00

12.00

АДД

74,1 – 66,2

73,5– 68,1

77,1 – 67,6

16.00

16.00

16.00

ПД

54,7 – 38,1

49,6 – 38,3

48,5 – 38,3

16.00

16.00

12.00

СДД

94,9 – 84,1

92,8 – 82,4

94,2 – 85,9

16.00

16.00

16.00

СО

71,2 – 61,7

70,2 – 61,2

68,6 – 58,8

16.00

16.00

12.00

МОК

6,84 – 5,42

6,10 – 4,64

6,09 – 4,9

16.00

16.00

16.00

ЧД

24,6 – 20,2

23,5 – 19,6

21,3– 19,5

8.00

8.00

12.00

ЖЕЛ

3,33 – 2,95

3,55 – 3,25

3,25 – 2,73

8.00

8.00

12.00

t

36,9 – 36,4

36,8 – 36,5

36,9 – 36,6

16.00

16.00

16.00

СК пр

30,8 – 25,6

32,8 – 30

28,3 – 24,13

16.00

16.00

16.00

ИМ

67,0 – 54,4

63,3 – 53,26

64,46 – 52

12.00

12.00

12.00

Таблица 2

Характеристика сезонных изменений циркадианной организации основных физиологических показателей у юношей 13–14 лет, специализированного класса ЗПР

 

Изменение циркадианной организации среднесуточных величин (мезоров)

Изменение циркадианной организации амплитуд

 

осень

зима

весна

осень

зима

весна

ЧСС

81,6 ± 3,4

78,8 ± 2,4

78,1 ± 1,98

11,6 ± 3,58

7,5 ± 1,76

10,5 ± 2,8

АДС

116,3 ± 2,6

111,6 ± 2,1

117,2 ± 1,8

11,6 ± 2,65

8,3 ± 1,39

6,8 ± 1,5

АДД

71,4 ± 2,01

68,05 ± 1,8

72,9 ± 1,3

14,9 ± 4,32

7,8 ± 1,24

6,6 ± 0,9

ПД

44,9 ± 0,28

43,5 ± 1,52

44,3 ± 1,5

12,6 ± 1,68

6,8 ± 1,5

9,4 ± 2,01

СДД

90,2 ± 1,8

86,4 ± 1,7

91,5 ± 1,1

11,6 ± 3,31

7,1 ± 1,19

5,2 ± 1,1

СО

64,01 ± 2,3

65,3 ± 1,4

62,8 ± 1,4

10,1 ± 1,7

7,54 ± 1,27

7,8 ± 2,2

МОК

5,24 ± 0,29

5,04 ± 0,14

4,92 ± 0,14

1,32 ± 0,33

0,86 ± 0,12

0,98 ± 0,19

ЧД

22,3 ± 0,6

20,2 ± 0,55

18,6 ± 0,56

3,38 ± 0,5

2,3 ± 0,34

2,5 ± 0,52

ЖЕЛ

3,3 ± 0,17

3,4 ± 0,16

3,4 6± 0,13

0,46 ± 0,12

0,41 ± 0,11

0,46 ± 0,08

t

36,3 ± 0,1

36,7 ± 0,02

35,5 ± 0,06

0,3 ± 0,07

0,11 ± 0,02

0,2 ± 0,05

СК пр

32,9 ± 1,3

31,7 ± 1,8

34,0 ± 1,6

4,32 ± 0,62

5,2 ± 0,84

6,6 ± 1,01

ИМ

29,1 ± 1,14

32,6 ± 1,6

30,7 ± 1,97

5,06 ± 0,99

5,42 ± 0,61

7,07 ± 1,1

 

Изменение циркадианной организации размаха колебаний (хронодезмов)

Изменение времени максимума ритма (акрофаз)

 

осень

зима

весна

осень

зима

весна

ЧСС

86,1 – 75,4

80,0 –73,1

84,9 – 72,8

12.00

12.00

8.00

АДС

127,1–105,0

117,4 –106,4

120,9–113,1

16.00

16.00

16.00

АДД

84,9 – 60,8

75,2 – 61,0

78,7 – 65,9

12.00

16.00

16.00

ПД

55,1 – 32,9

49,9 – 38,4

50,9 – 40,0

16.00

12.00

12.00

СДД

101,9 –79,6

92,5 – 87,6

94,9 – 86,6

12.00

16.00

16.00

СО

72,8 – 51,4

71,8 – 59,6

67,2 – 56,7

16.00

12.00

12.00

МОК

6,27 –3,98

5,64 – 4,52

5,71 – 4,24

8.00

12.00

12.00

ЧД

27,4 – 19,8

21,6 – 18,9

20,6 – 17,0

12.00

12.00

12.00

ЖЕЛ

3,52 – 3,14

3,62 – 3,23

3,67 – 3,28

8.00

12.00

12.00

t

36,7 – 36,1

36,8 – 36,6

36,7 – 36,4

12.00

16.00

16.00

СК пр

34,9 – 30,6

33,1 – 30,3

35,6 – 32,4

12.00

12.00

12.00

ИМ

68,6 – 49,2

60,8 – 50,

58,7 – 51,8

16.00

16.00

12.00

 

Здесь, сравнение по мезору хоть и отличается от показателей ССС здоровых мальчиков незначительно, но возможности и тенденции демонстрирует худшие. Сезонное снижение показателей, отражающих сократительную функцию миокарда к весне, у этих детей продолжает нарастать. И даже существенный рост среднесуточных показателей, характеризующих давление крови, призванный компенсировать снижение мезоров ЧС, СО и МОК и сохранить функциональное состояние системы кровообращения, не позволяет говорить о том, что организм успешно справляется с решением этой задачи.

Во-первых, потому, что размах колебаний практически всех показателей необратимо снижается, и если даже компенсаторные изменения в системе и есть, то они носят, скорее всего, аварийный характер. Снижение функциональных возможностей в системе поддержания артериального давления требует серьезных перестроек в системе кровообращения. Однако организм эти перестройки обеспечивает с трудом и даже увеличение размаха колебаний ЧСС, происходящее к весне, не обеспечивает восстановления величин СО и МОК. Что говорит о том, что функциональные возможности системы гемодинамики к весне сильно исчерпаны.

Во-вторых, потому, что изменение величин амплитуд говорит о существенном снижении адаптационных возможностей организма. Это снижение начинается ещё зимой, а величины давления продолжают снижаться и весной. Следовательно, адаптационные возможности сосудистой системы к весне практически исчерпываются, и поддержание функциональных возможностей кровообращения обеспечивается системой сердца, на что указывает рост амплитуды и размаха колебаний ЧСС. Рост амплитуды систолического и минутного объемов к весне говорят о том, что адаптационные возможности системы гемодинамики начинают восстанавливаться, однако низкие величины мезоров и размаха колебаний этих показателей позволяют предположить, что сердце испытывает очень существенные нагрузки.

Существенных изменений акрофаз, отражающих сохранность структуры ритма, в этой группе также не выявлено. Вероятнее всего, испытываемые в течение учебного года нагрузки, не являются для мальчиков из специальной группы столь критическими, чтобы привести к рассогласованию ритма, более того, необходимость соблюдать некоторый учебный ритм, привязанный к расписанию занятий, возможно, препятствует развитию десинхроноза.

Как и в первой группе, отсутствуют существенное сезонные изменения и в циркадианной организации системы внешнего дыхания. Практически полностью отсутствует рассогласование ритма, т.е. акрофазы всех показателей внешнего дыхания в течение всего года совпадают. Это говорит об отсутствии функционального напряжения в системе регуляции дыхания и отсутствии нагрузок, приводящих к необходимости перестройки ритма.

Очень незначительны перестройки в характеристике циркадианной организации температуры тела и физической работоспособности, и они, по всей видимости, результат влияния внешних, и в большей степени, климатических факторов, и результат этот говорит о способности организма успешно противостоять этим факторам.

А вот сезонные изменения показателей, характеризующих изменение состояния структуры внутреннего восприятия времени (индивидуальная минута), выглядят в этой группе менее привлекательно. Двукратное снижение амплитуды, трёхкратное снижение размаха колебаний, говорит о прогрессирующем снижении адаптационных возможностей центральной нервной системы. Вместе со снижением среднесуточной величины этого показателя это свидетельствует о развитии устойчивого психического напряжения в центральной нервной системе. Маловероятно, чтобы это напряжение и развитие чувства тревожности было связано с интенсивностью учебного процесса, однако несомненно, что учащиеся этой группы испытывают значительный психологический дискомфорт.

Заключение

Актуальность исследования проблем, связанных с возможностью использования циркадианных биоритмов для оптимизации учебно-воспитательного процесса у школьников обуславливается и тем, что в настоящее время все еще сохраняется тенденция наращивания учебных нагрузок без учета функционального состояния организма, что требует поиска новых путей совершенствования учебного и воспитательного процесса, а для учащихся специальных школ совершенствования ещё и коррекционного и реабилитационного процессов. В этой связи важно отметить, что учет биологических ритмов, в частности, циркадианных, может служить основой наиболее рационального подхода к организации этих процессов, поддержанию их режима [2]. В этой связи наше исследование может рассматриваться как один из первых шагов на пути решения этой задачи, поскольку работ, направленных на оценку состояния и изменения адаптационных возможностей организма детей с ЗПР на основе анализа суточного ритма вегетативных функций, мы практически не нашли.

Справедливости ради следует отметить, что в нашем исследовании принципиальных различий сезонного изменения структуры суточных ритмов физиологических показателей в обеих группах мы не выявили. Да, организация ритма в группе детей, не имеющих задержки психического развития, выглядит несколько предпочтительнее. Однако преимущества её достаточно скромные и зачастую не выходят за рамки стандартной ошибки. Тем не менее нельзя не отметить, дети с ЗПР обладают более низкими адаптационными характеристиками по сравнению с учащимися общеобразовательных школ; за период обучения в коррекционном учреждении существенного повышения уровня развития адаптационных характеристик не происходит. Однако, чаще всего, такие выводы делаются по результатам оценки социальной адаптации.

Наши исследования позволяют подойти к решению этой проблемы с физиологических позиций. И с этой точки зрения, мы можем с уверенностью утверждать, что система организации учебной деятельности для детей, имеющих диагноз – ЗПР, не требует создания специальных условий, для сохранения их здоровья и повышения уровня адаптационных возможностей организма, однако требует более пристального внимания и контроля со стороны людей, организующих такую работу. В системе мероприятий, направленных на повышение уровня адаптационных возможностей, а следовательно, и здоровья, важным инструментом может стать система физической культуры. Для того чтобы целенаправленно проводить коррекционную деятельность с детьми ЗПР, необходимо знать истинную картину причин отставания психического и физического развития имеющегося контингента. Важно, чтобы учебная программа по физической культуре в общеобразовательной школе в основе своей была направлена не столько на обучение спортивному мастерству и достижение спортивной результативности, а не на коррекцию имеющихся нарушений.

Физическое воспитание детей с ЗПР в условиях школьного обучения обусловливает их активное участие во всех сферах деятельности: коммуникативной, трудовой, художественной, предметно-практической. По существу, физическое воспитание выступает как интегральный фактор воздействия как на личность ребенка, так и на его функциональные возможности [3]. Физическая культура имеет большие возможности для коррекции недостатков и совершенствования моторики аномальных школьников [5].

Повышению адаптивных возможностей организма подростка с ЗПР в условиях школьного обучения может способствовать такое построение содержания физического воспитания, в котором сочетаются следующие его компоненты:

– реализация расширенного двигательного режима путем введения дополнительного урока физической культуры, включения в каждый урок комплексов статодинамических упражнений для крупных мышечных групп, максимальное использование потенциала подвижных и спортивных игр;

– учет индивидуальных особенностей школьников, степень нарушения психофизических функций, уровня функциональных и адаптационных возможностей на основе специально организованной диагностики ребенка по параметрам физического развития;

– использование гендерного подхода в обучении, предусматривающего дифференциацию средств и методов физического воспитания, в котором учитываются половозрастные особенности подростков;

– проведение коррекционной работы на уроках осуществлять, опираясь на дифференциацию учащихся на тестологические группы по признакам двигательных и других нарушений, с учетом результатов диагностического тестирования и актуализации имеющихся индивидуальных компенсаторных возможностей организма подростка.