Оценка адаптационных возможностей школьников к учебным нагрузкам по психофизиологическим показателям

Новоселова Е.И., Субхангулова Г.Г.

Увеличение умственных и эмоциональных нагрузок в школе предъявляет организму ребенка высокие требования. Большие информационные нагрузки длительное время воздействуют на организм школьника, интенсивность их в течение учебного года особенно велика в гимназических классах и усугубляется на фоне гиподинамии [1], значительного нервно-эмоционального напряжения, неблагоприятной экологической обстановки. Поэтому необходимо проведение комплексной оценки психофизиологического статуса школьников, а также уровня функционального резерва системы кровообращения, вегетативной нервной системы [2, 3]. Важным является определение диагностических критериев изменения состояния организма под влиянием учебных нагрузок в разные периоды онтогенеза, особенно в подростковом возрасте, для которого характерны напряжение деятельности многих функциональных систем и механизмов регуляции [4, 5], ограниченная возможность адаптации к изменениям внешней и внутренней среды [6].

Целью исследования явилось изучение состояния системы кровообращения, вегетативной нервной системы и индивидуально-типологических особенностей подростков, обучающихся в гимназическом классе, в динамике учебного года, выявление диагностических критериев влияния учебных нагрузок на организм школьника.

Методика

Обследованы 15 мальчиков и 15 девочек 13-14 лет гимназического класса средней школы № 7 г. Салавата. Критериями отбора были: отсутствие жалоб, органической патологии сердечно-сосудистой системы, ОРВИ в течение трех месяцев [7]. С целью диагностики психофизиологического состояния подростков в динамике учебного года обследование проводилось в сентябре, феврале и мае 1998/1999 г. Измеряли: артериальное давление (систолическое - САД и диастолическое – ДАД) в крови большого круга кровообращения по методу Короткова в мм рт. ст., частоту сердечных сокращений (ЧСС уд/мин) по пульсации в лучевой артерии, частоту дыхания в минуту (ЧД), рассчитывали вегетативный индекс Кердо (ВИК), коэффициент Хидьдебранта (кХ), минутный объем кровообращения (МОК, л/мин). Свойства нервной системы: возбуждение, торможение, уравновешенность, подвижность определяли по тесту Ян-Стреляу, акцентуации характера по тесту Шмишека [8]

Результаты обследования статистически обработаны с помощью пакета программ «Statgraphics».

Результаты исследований и их обсуждение

Важнейшими характеристиками сердечной деятельности являются частота сердечных сокращений (ЧСС), минутный объем крови (МОК), артериальное давление (АД). Из них наиболее чутко реагирует на умственное и эмоциональное напряжение ЧСС [9]. Нами высокие значения ЧСС у подростков отмечены в начале и конце учебного года (табл. 1), что, вероятно, связано в начале года с эмоциональными реакциями организма на вхождение в учебный процесс, а в конце года - с нарастающим утомлением. У мальчиков эта зависимость носила достоверный характер. У девочек хотя и выявлена аналогичная закономерность, но достоверных изменений этого показателя в динамике учебного года не обнаружено, и ЧСС не превышала возрастных норм (табл. 2).

Таблица 1. Динамика показателей тонуса вегетативной нервной системы у подростков

Показатели

Сентябрь

Февраль

Май

САД М±m

108,6±2,2

111,3±1,4

109,3±2,0

ДАД М±m

59,7±1,4

64,0±1,1

63,3±1,0

ЧСС М±m

80,3±3,0

73,0±1,5

81,6±2,6

МОК М±m

4,0±0,2

3,4±0,2

3,7±0,2

КХ М±m

4,2±0,2

2,9±0,1

3,8±0,2

ЧД М±m

19±0,5

25,7±0,8

21,8±0,7

ВИК М±m

21,2±3,5

11,0±3,4

19,5±3,0

Таблица 2. Показатели тонуса вегетативной нервной системы и количества акцентуаций в динамике учебного года в зависимости от пола.

Показатели

Показатели нормы (Тупицын, 1985)

Сентябрь

Февраль

Май

Девочки

Мальчи-ки

Девочки

Мальчи-ки

Девочки

Мальчи-ки

Девочки

Мальчи-ки

САД М±m

105,4±2,1

108,4±3,0

103,3±2,3

114,0±3,2

108,0±2,2

114,7±1,2

103,3±2,1

115,3±2,6

ДАД М±m

59,5±0,8

57,9±1,0

57,3±1,5

60,2±2,2

61,3±0,9

66,7±1,9

60,0±1,0

66,7±1,3

ЧД М±m

18,8±0,7

19,2±0,6

25,1±1,4

26,3±0,6

21,2±0,9

22,5±1,0

ЧСС М±m

77,2±1,9

72,7±2,0

78,5±5,0

82,1±3,7

74,4±2,0

71,7±2,2

79,3±3,0

84,0±4,4

ВИК М±m

19,7±5,9

23,7±4,1

16,9±2,8

5,1±5,8

23,2±3,1

15,9±5,0

МОК М±m

3,74±0,2

3,98±1,8

3,50±0,3

4,46±0,3

3,47±0,2

3,30±0,2

3,40±0,2

4,05±0,3

Кол.Акцент М±m

3,7±0,1

2,9±0,1

3,6±0,2

2,2±0,1

4,9±0,1

3,0±0,1

КХ М±m

4,1±0,4

4,3±0,2

3,0±0,2

2,7±0,1

3,8±0,2

3,8±0,2

По нашим данным, увеличение МОК тесно связано с ростом ЧСС (сен. r=0,67; фев. r=0,60; май r=0,81, где r – коэффициент корреляции между этими показателями, при р0,05), что является неэкономичным для системы кровообращения [9, 2]. В течение учебного года этот показатель у девочек был ниже возрастной нормы и достоверно не менялся. Уменьшение МОК рассматривается [10] как проявление «принципа экономичности» функции кровообращения. У мальчиков в начале года МОК был выше возрастной нормы, к февралю достоверно понизился и к маю отмечалось вновь его повышение. Рост МОК - показатель напряженного функционирования сердечно-сосудистой системы и более напряженных процессов адаптации в начале года и утомления в конце.

Достоверных изменений значения САД в динамике учебного года не наблюдалось как у девочек, так и у мальчиков, и эти величины находились в пределах возрастных норм (табл. 2). Анализ индивидуальных значений САД показал превышение возрастной нормы у 20 % мальчиков в сентябре, у 23 % в феврале и у 40 % в мае, и у 7 %, 10 %, 3 % девочек соответственно. ДАД имеет большое значение в оценке адаптации организма к учебному процессу. Нами отмечены колебания этого показателя в течение года (табл. 1) в основном за счет изменений ДАД у мальчиков (табл. 2), которое достоверно повышается в середине учебного года и сохраняется на этом уровне к окончанию учебы (74 % мальчиков). Аналогичная тенденция в динамике учебного года отмечается и у девочек (13 %). Стойкое повышение ДАД свидетельствует о гиподинамии и вызывает наклонность к системному спазму мелких сосудов [11], поэто-му ДАД можно использовать как один из диагностических показателей реакции организма школьников на учебные нагрузки.

Расчет ВИК показал выраженную активацию симпатического отдела ВНС у 13-летних подростков в течение учебного года. Более выраженным он был в сентябре, что является отражением эмоционального состояния; симпатикотония в мае - показатель утомления. У мальчиков симпатикотония в начале года была выше, чем у девочек, а в середине и в конце - ниже. Частота дыхания растет в течение учебного года, что характеризует степень психоэмоционального напряжения. У мальчиков ЧД была недостоверно выше по сравнению с девочками. Коэффициент Хильдебранта - показатель согласованности в деятельности висцеральных систем организма. Среднестатистические данные не показали отклонение этого показателя от нормы в течение года. Однако анализ индивидуальных значений выявил у 30 % детей рассогласование в деятельности висцеральных систем в сентябре, у 43 % - в феврале и у 27 % - в мае (табл. 1). Нами не установлено достоверных различий в деятельности висцеральных систем мальчиков и девочек (табл. 2).

Выявление свойств нервной системы у подростков показало наличие тенденции к росту возбудимости в течение года и подвижности к окончанию, хотя и в начале года уровень концентрации данных свойств был достаточно высок. В сентябре у детей отмечается неуравновешенность в сторону торможения, а к середине учебного года рост неуравновешенности в сторону возбуждения, к концу учебного года этот показатель сменяется на высокую уравновешенность (табл. 3).

Таблица 3. Свойства нервной системы у подростков в годовой динамике.

Показатели

Возбудимость

Торможение

Подвижность

Уравновешенность

Сентябрь

Девочки

Мальчики

45,1±2,8

50,3±4,0

52,1±3,1

55,9±3,5

51,9±3,2

54,9±3,7

0,89±0,05

0,88±0,05

Февраль

Девочки

Мальчики

44,4±3,5

75,2±2,9

48,2±3,2

56,7±4,1

50,1±3,6

54,3±2,7

0,93±0,06

1,10±0,10

Май

Девочки

Мальчики

48,1±2,8

55,8±2,8

51,6±3,0

56,8±3,8

53,9±2,7

59,6±2,5

0,96±0,06

1,04±0,08

Примечание: 42 балла - большой уровень данного свойства. Уравновешенность R - возбуждение/торможение. Чем ближе R к единице, тем выше степень уравновешенности: если R>1, то преобладает неуравновешенность в сторону возбуждения, если R<1 – в сторону торможения.

Нами не отмечено достоверных различий по возбуждению, торможению, подвижности и уравновешенности между мальчиками и девочками, однако наблюдается тенденция к повышению этих показателей у мальчиков. В середине учебного года у них проявляется неуравновешенность в сторону возбуждения, которая сохраняется и до окончания года, а у девочек в сторону торможения. В мае показатели возбуждения в обеих половых группах выше, чем в сентябре, увеличивается подвижность и тенденция к снижению торможения у девочек. Следовательно, мальчики к окончанию учебного года становятся более возбужденными и менее уравновешенными, чем девочки. Наличие положительных корреляций между САД, ДАД, МОК и возбудимостью нервной системы в конце учебного года (соответственно, г=0.57; г=0.44; г=0.55 при р<0.005) свидетельствует о влиянии психоэмоционального фактора на функционирование сердечно-сосудистой системы. У подростков повышенная возбудимость в первую очередь влияет на АД.

Нами выявлена 100%-ая акцентуированность у школьников, которая сохранилась в течение года. К концу учебного года особенностью характера становится гипертимность (повышенное настроение, недисциплинированность, тенденция к доминированию, лидированию) по сравнению с началом учебного года и экзальтированность (демонстративность на уровне эмоций) в начале и в конце учебного года. К маю количество акцентуаций увеличивается, что является одним из прогностических признаков развития первичной артериальной гипертензии [12]. Для девочек в течение года характерна большая полиакцентуированность, которая к маю увеличивается в два раза. Наиболее яркими чертами характера у них являются эмоциональность и экзальтированность, выраженность которых к концу учебного года растет; также к ним добавляются акцентуации: циклотимность и гипертимность.

Связь акцентуаций с показателями деятельности сердечно-сосудистой системы в динамике учебного года проявляется неоднозначно. У акцентуированных добросовестных подростков, по данным корреляционного анализа, в начале учебного года ЧСС ниже, чем у подростков, не обладающих этой характеристикой (соответственно г=-0.37 при р<0.05). У возбудимых и экзальтированных подростков в начале года ДАД ниже (соответственно, г=-0,45; г=-0,39 при р=<0.05), чем у подростков с меньшей выраженностью этих показателей, что свидетельствует о том, что ряд психологических реакций, возникающих в процессе учебы, направлен на минимизацию напряжения некоторых физиологических показателей. Однако в конце года повышенная возбудимость ведет к росту САД (г=0,40), ЧСС (г=0.54), симпатикотонии (г=0,43) и МОК (г=0.61) при р<0.05.

Заключение

Результаты проведенных исследований показывают, что не у всех учащихся адаптация к школьным нагрузкам протекает удовлетворительно. Выявлена симпатикотония и неэффективность работы системы кровообращения в начале и конце учебного года. К маю наблюдается нарастание утомления. Адаптация к учебной деятельности у мальчиков протекает более напряженно на фоне нарастающего преобладания процессов возбуждения в нервной системе при ослаблении активного торможения. У девочек проявляются большие нарушения вегетативного обеспечения деятельности, чем у мальчиков. Полиакцентуированность характера влияет на функциональное состояние системы кровообращения и некоторые из акцентуаций направлены на снижение напряжения функционирования ряда ее показателей. К концу года полиакцентуированность растет в обеих группах, причем у девочек больше, чем у мальчиков. В качестве диагностических критериев реакции организма школьников на учебные нагрузки можно использовать ЧСС, ДАД, МОК, ЧД, ВИК, полиакцентуированность характера.

Список литературы

Тимощук Г.И., Мальцева Л.Н., Короткавич В.Н. Количественный подход к оценке психофизиологического состояния здоровья учащихся гимназии // Физиология человека. 1995. Т. 21. № 1. С. 110-114.

Федоров Б.М. Стресс, кардиологические аспекты // Физиология человека. 1997. Т. 23. № 2. С. 89-99.

Баевский Р.М., Берсенева А.П., Вакулин В.К. и др. Оценка эффективности профилактических мероприятий на основе изменения адаптационного потенциала системы кровообращения // Зравоохранение Российской федерации. 1987. № 8. С. 6.

Бутова О.А., Бутов В.С. Морфофункциональные особенности организма подростков и типы приспособительных реакций системы вегетативной регуляции // Эколого-физиологические проблемы адаптации. VIII Межд. Симпозиум. М., 1998. С. 45-46.

Казин Э.М. и др. Опыт использования автоматизированных систем для оценки функциональных особенностей организма. Сообщение III. Показатели функционального состояния у лиц умственного труда // Физиология человека. 1991. Т. 17. № 3. С. 145-149.

Калюжная Р.А. Физиология и патология сердечно-сосудистой системы детей и подростков. М.: Медицина, 1973. 328 с.

Куприянова О.О., Нидекке И.Г., Кожевникова О.В. Суточная вариабельность ритма сердечной деятельности у здоровых детей школьного возраста // Физиология человека. 1997. № 3. С. 34-37.

Столяренко Л.Д. Основы психологии. Ростов-на-Дону, 1997. 726с.

Маркин В.В. Влияние личностных характеристик студентов на уровень адаптации /Эколого-физиологические проблемы адаптации. VIII Межд. Симпозиум. М., 1998. С. 243-244.

Чинкин А.С., Федорович В.А., Русяев Л.А. Минутный объем крови при различных уровнях мышечной активности // Вегетативные показатели адаптации организма к физическим нагрузкам. Казань, 1987. С. 123.

Калюжная Р.А. Актуальные вопросы физиологии сердечно-сосудистой системы современных школьников // Физиология вегетативной нервной системы. Куйбышев, 1979. Т. 1. С. 219.

Макарова В.И., Дегтева Г.Н., Коноплев О.О., Кудря Л.И., Чупрова С.Н., Симонова Н.Н Состояние здоровья детей школьного возраста при экстремальных формах обучения // Гигиена и санитария. 1997. № 3. С. 33-36.

Тупицын И.О. Возрастная динамика и адаптационные изменения сердечно-сосудистой системы у школьников. М., 1986. С. 6-12.