Влияние учебной нагрузки на функциональное состояние и резервные возможности организма человека

Вариабельность сердечного ритма в условиях дополнительной учебной нагрузки (Т.Ю. Крестьянинова)

Оценка функционального состояния и работоспособности студентов факультета физической культуры и спорта, получающих дополнительную военно-учетную специальность

Функциональное состояние студентов непосредственно связано с учебной нагрузкой. Темпы сегодняшней жизни молодежи и социально-экономические условия мотивируют студентов юношей к дополнительной подготовке на военной кафедре по одной из военно-учетных специальностей. Происходит увеличение суммарной учебной нагрузки, что ставит перед высшей школой задачу радикальной, физиологически обоснованной организации режима обучения, позволяющего повышать уровень знаний студентов при оптимальных физиологических затратах, тем самым сохранять здоровье и высокую работоспособность. Интеллектуальная продуктивность и физическая работоспособность определяется характером умственной деятельности - сложностью, общим объемом и временем ее выполнения.

Учебная нагрузка студента вуза должна составлять 36 часов в неделю. Получение военно-учетной специальности увеличивает это время, особенно в зачетный и предэкзаменационный периоды, когда, помимо подготовки к текущим занятиям, студентам приходится готовиться к сдаче очередного зачета или экзамена. Самостоятельная подготовка к очередному экзамену увеличивает время умственного труда до 8-10 часов в день и более. Ряд авторов, при изучении изменений функционального состояния у студентов под воздействием различных видов учебной нагрузки, приходят к выводу, что сохранение работоспособности к концу недели происходит за счет напряжения физиологических функций, увеличения «физиологической цены», которой расплачивается организм за усиленную умственную деятельность [1]. В условиях психоэмоционального напряжения, сопряженного с выполнением учебной деятельности, требующей особого напряжения, ответственности и внимания при проведении занятий на военной кафедре, возникает возможность развития состояния утомления и снижения работоспособности [2]. Показано, что умственная работоспособность неотделима от общего функционального состояния организма, при нормальном состоянии которого возможны максимальные результаты умственной деятельности [1].

Большинство существующих в настоящее время методов оценки функционального состояния организма характеризуется узконаправленным спектром выявляемой информации и невозможностью интегрального суждения о состоянии организма в целом. Интерес представляет получение информации о физиологическом состоянии организма посредством выявления интегральных характеристик отдельных биологических сигналов с их последующей обработкой и выделением соответствующих алгоритмов. Эта возможность вытекает из представлений об информационном единстве внутриорганизменных связей, что дает основание использовать биологические сигналы для интегрального суждения не только о состоянии конкретного органа, являющегося источником данного сигнала, но и о состоянии иных органов, систем органов и организма как единого целого.

Для оценки адаптации организма к изменяющимся условиям среды используется анализ вариабельности сердечного ритма, позволяющий количественно охарактеризовать активность различных отделов автономной нервной системы через их влияние на функцию синусового узла. Исследования автономной регуляции сердечного ритма подтверждают, что колебания статистических характеристик вариабельности сердечного ритма во временной динамике раньше, чем другие функциональные показатели сигнализируют о чрезмерности нагрузки, так как нервная и гуморальная регуляция кровообращения предшествуют энергетическим, метаболическим и гемодинамическим нарушениям. Особое внимание, среди множества типологических особенностей человека, при характеристике работы сердца и адаптационных возможностей организма, исследователи уделяют типу автономной нервной регуляции. При определении состояния автономной нервной регуляции человека обычно говорят о преобладании симпатических или парасимпатический нервных влияний [3].

Целью исследования являлась оценка функционального состояния и резервов организма студентов, получающих дополнительную военно-учетную специальность, с помощью программно-аппаратного комплекса «Омега-М».

Задачами исследования являлось:

  • 1. Изучить функциональное состояния организма студентов, дополнительно занимающихся на военной кафедре, по показателям ПАК «Омега-М».
  • 2. Оценить уровень функциональных резервов организма данной группы студентов по показателям ПАК «Омега-М».

Обследовано 28 юношей, студентов факультета физической культуры и спорта, в возрасте 18-20 лет. Обследования проводились после основных учебных занятий, во время занятия по военной подготовке в 15 - 16 часов в изолированном помещении при отсутствии посторонних раздражителей в положении сидя. Регистрация 300 кардиоциклов осуществлялась во втором стандартном отведении электрокардиограммы. Обследования проведены при участии А.В. Жукова, Ю.В. Гапонёнок, лаборанта кафедры ТМФК и СМ Петровича Ю.А.

Использован программно-аппаратный комплекс (ПАК) «Омега- М» с расшифровкой и оценкой всех параметров, характеризующих текущее состояние организма. ПАК «Омега-М» предназначен для динамического контроля функционального и физического состояния организма. В основу работы комплекса положен математический анализ биоритмологических характеристик функциональных процессов, протекающих в организме человека в настоящий момент времени с возможностью прогнозирования динамики в ближайшие сутки. Технология обследования базируется на данных регистрации электрокардиограммы в любом из стандартных отведений, с последующим распознаванием и измерением RR-интервалов, построением динамических рядов кардиоинтервалов и анализом полученных числовых рядов различными математическими методами. Важной особенностью комплекса является объективная характеристика состояния организма в процентах от возможного уровня в 100%. Программный компьютерный анализ электрокардиосигналов содержит информацию о четырех уровнях управления функциональным состоянием организма. Первый уровень, периферический или автономный контур регуляции, опосредуется парасимпатической иннервацией. Рабочими структурами контура являются: синусовый узел, блуждающие нервы и их ядра в продолговатом мозге. Второй, более высокий уровень формирует внутрисистемный гомеостаз. В нем ведущую роль играют подкорковые нервные центры, в частности, вазомоторный центр. Третий уровень регуляции обеспечивает межсистемный гомеостаз, реализуемый высшими вегетативными центрами (в т. ч. гипотапамо-гипофизарной системой). Четвертый уровень управления функциональным состоянием организма реализуется центральной нервной системой, которая корректирует функциональную активность организма под воздействием окружающей среды. Второй, третий и четвертый уровни относятся к центральному контуру регуляции сердечным ритмом [3]. Для обработки результатов исследования использовалась программа Excel.

В таблице 2.1 представлены данные обследования студентов в начале занятия на военной кафедре, в состоянии покоя.

Таблица 2.1

Показатели функционального состояния организма студентов в начале занятия

Показатели (п = 28)

М+ш

1. Пульс (ударов в мин)

68,6±8,4

2. А - Уровень адаптации организма (%)

72,4±9,7

3. В - Показатель вегетативной регуляции (%)

87,5±12,1

4. С - Показатель центральной регуляции (%)

65,5±17,2

5. D - Психоэмоциональное состояние (%)

65,4±15,0

6. Health - Интегральный показатель состояния (%)

72,7±13,6

7. Средний ЯЦ-интервал,мс

883,5±104,3

8. ИВР - индекс вегетативного равновесия,у.е.

98,4±23,6

9. ВПР - вегетативный показатель ритма ,у.е.

0,3±0,1

10. ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции,у.е.

32,4±9,4

11. ИМ - индекс напряженности,у.е.

9,7±6,2

12. Ik-значение коффициента корреляции после первого сдвига

0,6±0,2

13. шО

28,1±9,1

14. Amo - амплитуда моды,%

27,1±5,6

15. Мо - мода.мс

0,86±0,11

16. dX - вариационный размах,мс

0,29±0,05

17. СКО - среднее квадратичное отклонение.мс

61,3±14,8

18.NCKO

135,5± 100,8

19. В1 - уровень регуляции,%

87,5±12,1

20. В2 - резервы регуляции,%

68,9±14,9

21. HRV index - триангулярный индекс

14,2±3,3

22. HRV index 40

71,7±3,8

23. NN50 - количество пар соседних RR-интервалов < 50 мс

94,1±58,2

24. pNN50,%

32,3±20,1

25. SDSD - стандартное отклонение разностей соседних RR- интервалов.мс

0,04±0,02

26. RMSSD - стандартное отклонение разностей RR- интервалов от их средней арифметической,мс

52,7±23,6

27.WN1 8

0,19±0,04

28. WN1 40

0,3±0,1

29. WN5 8

0,03±0,02

30.WN5 40

0,22±0,05

31. WAM5_8

0,2±0,1

Показатели (п = 28)

М+ш

32.WAM5 40

0,31±0,06

33. WAM10 8

0,20±0,05

34. WAMI0 40

0,30±0,06

35. HF - высокие частоты,мс2

1240,1±129,6

36. LF - низкие частоты, мс2

1095,7±575,0

37. LF/HF

1,88±1,96

38. Total - полный спектр частот

3550,0± 1868,5

39. С1 - уровень компенсации (%)

65,5±17,2

40. С2 - резервы компенсации (%)

69,8±17,8

41. Коды с нарушенной структурой,(%)

6,41± 16,84

42. Коды с измененной структурой,(%)

49,56±27,77

43. Коды с нормальной структурой ,(%)

44,03±30,10

44. Показатель анаболизма,у.е.

130,0±58,7

45. Энергетический баланс

1,17

46. Показатель катаболизма,у.е.

127,2±65,01

47. Показатель Z

0,45±0,15

48. D1 - уровень управления (%)

65,4±15,0

49. D2 - резервы управления (%)

63,1± 18,0

Средний показатель частоты пульса у обследованных студентов составляет 68,6±8,4 ударов в минуту. В соответствии с практикой трактовки и интерпретации результатов обследований с применением комплекса «Омега» показатели: А — уровня адаптации сердечнососудистой системы, В — показателя вегетативной регуляции, С — показателя центральной регуляции, D - психоэмоционального состояния, Н (Health) — интегрального показателя функционального состояния организма, С1 - уровня и С2 - резервов компенсации, В1 и В2 - уровней и резервов регуляции, D1 и D2 - саморегуляции оцениваются в процентах от нуля до ста с градациями 20%. Заключение о хорошем функциональном состоянии организма делается при превышении 60%, - 4 балла по пятибалльной шкале, отличном - свыше 80% (5 баллов). Исходя их этих критериев, следует сделать заключение, что функциональное состояние организма клинически здоровых юношей является хорошим.

При анализе гистограммы были получены следующие данные: Мода (Мо) - это наиболее часто встречающееся значение RR. Она указывает на доминирующий уровень функционирования синусного узла. При симпатотонии мода минимальна, при ваготонии - максимальна. В норме значение моды колеблется от 0,7 до 0,9. В нашем исследовании -0,86±0,11.

Амплитуда моды (АМо) - отношение количества RR-интервалов со значениями, равными Мо к общему количеству RR-интервалов в процентах. Этот показатель отражает стабилизирующий эффект централизации управления ритмом сердца, который обусловлен, в основном, степенью активации симпатического отдела вегетативной нервной системы. Данный показатель отражает степень ригидности ритма. Его нормальные значения равны 30-50%. Увеличение АМо будет свидетельствовать о преобладании симпатических влияний на синусный узел и значительной ригидности ритма. При ваготонии данный показатель имеет тенденцию к уменьшению его числового значения. Амплитуда моды в нашем исследовании составляет 27,1±5,6.

Вариационный размах (ВР) - вычисляется как разница между максимальным и минимальным значениями RR-интервалов (ширина основания гистограммы). Физиологический смысл ВР обычно связан с активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и отражает степень вариативности значений кардиоинтервалов в исследуемом динамическом ряде. Чем он выше, тем сильнее выражено влияния вагуса на ритм сердца. Нормальные значения ВР - от 0,15 до 0,45. В данном исследовании вариационный размах составляет 0,29±0,05 .

HRV-index - триангулярный индекс ВРС, вычисляется по гистограмме, построенной с интервалом в 8 мс, путём деления общего числа анализируемых RR-интервалов на частоту встречаемости RR, соответствующего моде. Составляет 14,2±3,3.

Интересными представляются показатели индекса вегетативного равновесия (ИВР). ИВР указывает на соотношение между активностью симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Увеличение ИВР указывает на превалирующее влияние симпатического отдела вегетативной нервной системы. В нашем случае он составляет 98,4±33,6, что соответствует норме. Индекс напряженности (ИН) отражает степень централизации управления сердечным ритмом, нормативное значение по данным ПАК «Омега» составляет от 10- 100. Активация центрального контура, усиление симпатической регуляции во время психических или физических нагрузок проявляется стабилизацией ритма, уменьшением разброса длительностей кардиоинтервалов, увеличением количества однотипных по длительности интервалов. Этот показатель чрезвычайно чувствителен к усилению тонуса симпатической нервной системы. Анализ показателей вариабельности сердечного ритма свидетельствует о равновесии симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы.

Показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР) отражает соответствие между активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы и ведущим уровнем функционирования синусового узла, составляет 32,4±9,4.

Вегетативный показатель ритма позволяет судить о вегетативном балансе с точки зрения оценки активности автономного контура регуляции. Чем выше эта активность, т.е. чем меньше величина ВПР, тем в большей мере вегетативный баланс смещен в сторону преобладания парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Нормальные значения ВПР - 0,25 - 0,6. В нашем случае - 0,3±0,1.

Индекс напряжения регуляторных систем (нормальные значения ИН - 10-100) отражает степень централизации управления сердечным ритмом и характеризует, в основном, активность симпатического отдела вегетативной нервной системы. Этот показатель получил широкое применение в спортивной медицине, физиологии труда, а также в клинике. При эмоциональном стрессе и физической работе у здоровых людей значения ПН увеличиваются до 300 -500 единиц, а у людей старшего возраста со сниженными резервами такие значения наблюдаются в покое. В нашем исследовании он составил 59,7±6,2, что соответствует норме и свидетельствует об отсутствии стрессового воздействия.

Статистический анализ, выполненный ПАК «Омега-М» показал, что: RRNN (средняя длительность интервалов R-R), отражает конечный результат многочисленных регуляторных влияний на синусовый ритм сложившегося баланса между парасимпатическим и симпатическим отделами вегетативной нервной системы, составляет 94,1±58,2. SDNN (стандартное отклонение величин нормальных RR-интервалов) составило 52,7±23,6. SDNN является интегральным показателем, характеризующим вариабельность ритма сердца в целом, и зависит от влияния на синусовый узел симпатического и парасимпатического отделов ВНС. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного баланса в сторону преобладания одного из отделов ВНС. Уменьшение SDNN связывают с усилением симпатической регуляции, которая подавляет активность автономного контура. Резкое снижение SDNN связывают со значительным напряжением регуляторных систем, когда в процесс регуляции включаются высшие уровни управления и это ведет к почти полному подавлению активности автономного контура.

Число пар последовательных RR-интервалов, различающихся более чем на 50 мс (NN50) составило 94,1±5,2. Их процент от числа всех анализируемых кардиоинтервалов (pNN50) - 32,3±2,1

По данным спектрального анализа, высокие частоты (HF - High Frequency): 0.15 - 0.40 Гц. (быстрые колебания) составляли

1240,1±129,6. Они отражают влияние парасимпатического отдела ВНС на модуляцию сердечного ритма; низкие частоты (Low Frequency — LF): 0.04 — 0.15 Гц. (медленные колебания), отражающие преимущественно влияние симпатико-адреналовой системы составили 1095,7±575,0.

Психоэмоциональное состояние студентов находится в интервале 61-80%, что интерпретируется как хорошее, активность в норме.

Таким образом, исходное функциональное состояние студентов факультета физической культуры и спорта, получающих дополнительную военную специальность, по данным ПАК «Омега-М» находится в пределах оценки «хорошо» и соответствует нормальным значениям показателей вегетативной и центральной регуляции, функциональных резервов организма, хорошим психоэмоциональным состоянием и активностью регуляторных систем.

Анализ данных обследования студентов факультета физической культуры и спорта, получающих дополнительную военную специальность, в течение занятия позволяет сделать выводы:

  • 1. Исходное функциональное состояние студентов по данным ПАК «Омега-М» соответствует оценке «хорошо», что свидетельствует о нормальном состоянии регуляторных систем и отсутствии стрессор- ной нагрузки.
  • 2. Психоэмоциональное состояние студентов находится в интервале 61-80%, что интерпретируется как хорошее, активность в норме.
  • 3. Студенты факультета физической культуры и спорта, имеют хорошее функциональное состояние и уровень адаптации, что позволяет им получать дополнительную военную специальность без ущерба для здоровья.

Литература

  • 1. Филонов, В. П. Здоровьесбережение учащихся - приоритетное направление в работе Белорусской школы / В. П. Филонов, Н. Ф. Фарино // Здоровье и окружающая среда: сб. науч. Трудов. - МН.,2009. - Вып. 14. - С. 629- 632.
  • 2. Кругленя, В.А. Оценка изменения функционального состояния студентов за время занятий по ПАК «Омега-М». / В.А. Кругленя // Проблемы здоровья и экологии У О «Гомельский государственный медицинский университет». - Гомель 2010,-№4 (26).-С. 141 -144.
  • 3. Алгоритм диагностического применения программно-аппаратного комплекса «Омега-С» в спортивной медицине: монография / Ю. Э. Питкевич, Е. А. Лосицкий, Г. М. Загородный, О. А. Ярошевич. - Гомель: Гомельский государственный мед. университет, 2010. -160 с.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >