Оцінка фізіологічних механізмів пристосування діяльності серцево-судинної системи людини до розумових навантажень

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК: 612.172.2+612.176

Оцінка фізіологічних механізмів пристосування діяльності серцево-судинної системи людини до розумових навантажень

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Автореферат

на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

Бернада Вікторія Володимирівна

Київ 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Ужгородському національному університеті Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: доктор біологічних наук, професор Фекета Володимир Петрович, Ужгородський національний університет, завідувач кафедри нормальної і патологічної фізіології

Офіційні опоненти:

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Янчук Петро Іванович,Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач лабораторії фізіологічної кібернетики та психофізіології

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Ільїн Володимир Миколайович, Національний університет фізичного виховання і спорту України, завідувач кафедри біології

Захист відбудеться 11 червня 2008 року о 17 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26. 001. 38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка ( м. Київ, пр. академіка Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд. 215).

Поштова адреса: 01033, м. Київ - 33, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна познайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка ( м. Київ - 33, вул. Володимирська, 58).

Автореферат розісланий 6 червня 2008 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 О.В. Цимбалюк

серцевий судинний розумовий адаптація

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Різка зміна характеру та інтенсивності навчального процесу у студентів молодших курсів порівняно з середньою школою пред'являє підвищені вимоги до адаптаційних можливостей організму. Саме в цей період існує ризик виникнення передпатологічних та патологічних станів вісцеральних систем, і в першу чергу - серцево-судинної системи [Березін Ф.Б.,1994; Булатецький С.В., 2001; Berntson G.G. Cacioppo J.T.,1993]. З розвитком нових методичних підходів до вивчення серцево-судинної системи, з'являється можливість диференційовано підходити до оцінки реакції центральної гемодинаміки на різні типи навантажень, в тому числі і на різні види психоемоційного напруження. Відомо, що адаптація гемодинаміки до різноманітніх стресових навантажень суттєво залежить від стану автономної нервової системи (АНС) [Ратман С.М., 1992; Баєвський Р.М., 1997; Спіцин А.В., 2000; Фаустов А.С., Щербатих Ю.В., 2000; Everhart D.E., Harrison D.W., 2002; Lucini D., Norbiato G. et all., 2002]. Враховуючи вплив АНС на тонус судин різних ділянок, стан серцево-судинної та дихальної систем, організму загалом, функціонування автономного контуру регуляції може бути одним із суттєвих факторів, яке лімітує розумову діяльність людини. Тому актуальною проблемою є з'ясування взаємозв'язку між психофізіологічними особливостями індивіда та участю АНС у регуляції серцево-судинної системи, а також її динамікою у процесі адаптації студентів до учбових навантажень.

Одним із найпростіших, але інформативних методів оцінки стану АНС є аналіз варіабельності серцевого ритму (ВСР). Цей метод дає змогу охарактеризувати як загальну регуляторну активність АНС, включаючи надсегментарні рівні, так і співвідношення між її периферичними ланками [Баєвський Р.М., Берсенєва, 1997; А.П. Бабунц І.В., Мириджанян Е.М., Машаєв Ю.А., 2002; Zhong Y., Wang H. et all., 2004]. Найбільшої інформативності набувають показники ВСР при їх реєстрації під час виконання функціональних проб, які дозволяють оцінити не тільки стан АНС, але й функціональні резерви організму. У цьому випадку можна визначити фізіологічну “ціну” адаптації до конкретного дозованого тестового навантаження. За результатами аналізу літературних джерел по темі дисертації було з'ясовано, що фізіологічні механізми гемодинамічного забезпечення розумової діяльності залишаються вивченими недостатньо. Висновки багатьох авторів щодо адаптаційних реакції центральної і периферичної гемодинаміки залишаються суперечливими. Особливо це стосується участі у цих реакціях автономної нервової системи. Недостатньо вивченим залишається також взаємозв'язок психологічних особливостей індивіда з реактивністю центральної гемодинаміки в умовах короткотермінових та тривалих розумових навантажень. Всі ці питання потребують подальших досліджень, що й спонукало до виконання даної дисертаційної роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Вибраний напрямок досліджень є частиною комплексної тематики з досліджень фізіології та патофізіології серцево-судинної системи ДБ - 548 “Розробка критеріїв для прогнозу адаптаційних можливостей студентів молодших курсів до навчального процесу” (номер державної реєстрації 0198Г007791), яку виконує кафедра нормальної та патологічної фізіології медичного факультету Ужгородського національного університету.

Мета дослідження: з'ясувати фізіологічні механізми пристосування серцево-судинної системи здорових людей до розумових навантажень, зокрема виявити роль у цьому процесі автономної нервової системи, психологічних особливостей та індивідуально-типологічних характеристик вищої нервової діяльності.

Задачі дослідження:

Дослідити гемодинамічні реакції на однократні дозовані розумові навантаження у осіб молодого віку залежно від типу вегетативної регуляції, психологічних особливостей та індивідуально-типологічних особливостей вищої нервової діяльності.

З'ясувати особливості адаптації серцево-судинної системи студентів до тривалих розумових навантажень впродовж навчального року.

Виявити найбільш інформативні параметри, що дозволяють прогнозувати успішну адаптацію серцево-судинної системи студентів до навчального процесу.

Об'єкт дослідження - центральна гемодинаміка, автономна нервова система та нейродинамічні властивості вищої нервової діяльності здорових осіб чоловічої статі в умовах навчального процесу у вузі.

Предмет дослідження - вплив функціонального стану автономної нервової системи, психологічних особливостей та нейродинамічних властивостей вищої нервової діяльності здорових осіб чоловічої статі на гемодинамічні реакції під впливом однократних та тривалих розумових навантажень.

Методи дослідження.

Для отримання показників центральної гемодинаміки використовувалася методика диференціальної грудної тетраполярної реографії за Kubicek [1977] у модифікації Ю.Т.Пушкаря [1981]. Стан автономної нервової системи (АНС) оцінювався з допомогою методу кардіоінтервалографії (КІГ). У якості показників АНС використовувалися статистичні і спектральні характеристики варіабельності серцевого ритму. Всі дані отримувалися у стані спокою досліджуваних та при виконанні ними функціональних проб. Нейродинамічні властивості ВНД визначали за допомогою приладу ПНДО-1. Для характеристики психологічного статусу обстежуваних використовували адаптовану для країн СНД версію анкетної методики Д. Кейрсі [Овчинников Б.В., Павлов К.В., Владимирова И.М., 1994], та адаптовану анкетну методику діагностики показників і форм агресії А. Басса і А. Даркі [Гуревич К.М.,1993]. Провідна репрезентативна система визначалась за анкетною методикою [Столяренко Л.Д., 2003].

Наукова новизна отриманих результатів.

Вперше встановлено, що найбільш адекватні гемодинамічні реакції на розумове навантаження демонструють особи з ваготонічним та еутонічним типами вегетативної регуляції. У них спостерігається відносно менший ступінь активації симпатичної ланки АНС та її реципрокні співвідношення з парасимпатичною ланкою. Несприятливою реакцією АНС при гемодинамічному забезпеченні розумових навантажень слід вважати зміщення регуляторної активності у бік її надсегментарних рівнів.

Співставлення гемодинамічних реакцій на розумове навантаження у осіб з різними психологічними характеристиками дозволило встановити, що високій ефективності та якості розумової роботи сприяють комбінація інтровертності та інтуїтивності, візуальний та дигітальний тип репрезентативної системи, а також низький рівень загальної агресії.

З'ясовано, що індивідуально-типологічні показники вищої нервової діяльності суттєво впливають на гемодинамічні реакції під час розумового навантаження. При цьому зміни показників центральної гемодинаміки визначаються силою нервових процесів, а показники енергетичного забезпечення міокарда - функціональною рухливістю нервових процесів.

Вперше встановлено, що зростання тонусу симпатичної нервової системи у студентів з високим рівнем успішності перед сесією відбувається не завдяки централізації керування автономною нервовою системою, а завдяки активації її периферичних ланок. На відміну від цього, у осіб з низькою успішністю внаслідок підвищеного симпатичного тонусу у міжсесійний період відбувається перерозподіл активації симпатичних ядер на користь центральних ланок у період перед сесією. Це свідчить про зниження функціональних резервів організму і слугує аргументом про неадекватне вегетативне забезпечення навчальних навантажень у студентів з низькою успішністю у період екзаменаційної сесії.

Практичне значення роботи.

Отримані в роботі результати поглиблюють уявлення про фізіологічні механізми адаптаційних реакцій організму людини до психофізіологічних навантажень, пов'язаних з навчальним процесом. Показники варіабельності серцевого ритму, що відображають функціональний стан АНС, можуть бути використані для оцінки ступеня адаптації серцево-судинної системи студентів до розумових навантажень та організації навчального процесу за індивідуальними навчальними планами. Найбільшу прогностичну інформативність щодо адекватності гемодинамічного забезпечення розумових навантажень мають коефіцієнт реакції в активній ортостатичній пробі, показник симпато-парасимпатичного балансу LF/HF та відносний внесок наднизькочастотних складових у сумарну потужність спектру серцевого ритму VLF%. За даними вивчення сили нервових процесів найвищу фізіологічну ”ціну” адаптації до розумових навантажень мають особи з симпатикотонічним типом вегетативного балансу та високим ступенем централізації автономної регуляції, а найнижчу - особи з ваготонічним типом вегетативного балансу та превалюванням периферичних ланок автономної нервової системи. Характеристики нейродинамічних властивостей вищої нервової діяльності індивіда можуть бути використані для оптимального формування навчальних груп з метою включення до них студентів з близькими нейродинамічними особливостями. Результати дисертації використовуються у навчальному процесі при викладанні розділу “Фізіологія кровообігу” студентам 2-го курсу медичного факультету УжНУ.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто виконано весь обсяг експериментальних досліджень на базі кафедри нормальної та патологічної фізіології Ужгородського національного університету, проведено статистичне опрацювання одержаних результатів, самостійно підібрана та проаналізована наукова література за темою дисертації, описані результати досліджень та їх обговорення. У виконанні окремих фрагментів експериментального дослідження автору надавали допомогу співробітники кафедри нормальної та патологічної фізіології УжНУ С.В.Цяпець та Ю.М.Савка.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались та обговорювались на: Міжнародній науково-практичній конференції „Динаміка наукових досліджень” (Дніпропетровськ, 2003); IV Національному конгресі патофізіологів України „Клінічна та експериментальна патологія” (Чернівці, 2004); Міжнародній конференції „Нейронауки: теоретичні та клінічні аспекти” (Донецьк, 2005); 5 та 6-ій підсумковій конференції професорсько-викладацького складу УжНУ (Ужгород, 2005, 2006); Всеукраїнському науковому симпозіумі присвяченому 100-річчю з дня народження професора Трошихіна В.О. „Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі”(Черкаси, 2006); Міжнародній науковій конференції „Механізми функціонування фізіологічних систем”(м. Львів, 2006).

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 5 наукових праць із них 4 у фахових наукових виданнях України та 7 у матеріалах і тезах наукових конференцій.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів досліджень, 2 розділів з викладом отриманих результатів, розділу присвяченого аналізу і узагальненню результатів, висновків, списку використаної літератури, який складається із 227 найменувань. Матеріали дисертаційної роботи викладені на 149 сторінках (основна частина 129 сторінок), ілюстровані 22 рисунками та 24 таблицями.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень. Обстежено 260 практично здорових студентів медичного факультету Ужгородського національного університету чоловічої статі віком від 17 до 22 років. На момент обстеження суб'єкти не пред'являли скарг на здоров'я, при зовнішньому обстеженні патологічних змін не виявлено. До обстеження не залучали осіб із спортивним розрядом та осіб, які регулярно займалися спортом.

Перед обстеженням студентів запитували про самопочуття (наявність головного болю, запаморочення при зміні положення тіла з горизонтального положення на вертикальне, фізичну стомленість), вживання медикаментів, алкоголю, кави за попередню добу з метою виключення таких осіб із дослідження.

Параметри центральної гемодинаміки визначали методом тетраполярної грудної реографії за Kubicek [1977] у модифікації Ю.Т.Пушкаря [1981]. Для реалізації методу в роботі використовували апаратно-програмний комплекс “Варіокард”. Для визначення систолічного (СО) та хвилинного об'ємів крові (ХОК) проводили калібровку масштабу запису, підготовку пацієнта і накладання електродів за стандартною тетраполярною схемою: на шию та на грудну клітку на рівні processus xiphoideus накладали парні електроди. Величина базового імпедансу детектувалася автоматично апаратно-програмним комплексом. Систолічний (АТ_с) та діастолічний (АТ_д) артеріальний тиск вимірювали методом Короткова. Показники артеріального тиску та антропометричні параметри вводились в апаратно-програмний комплекс «Варіокард», з допомогою якого за загальноприйнятими формулами [Брин В.Б., Зонис Б.Я., 1984] розраховували середній артеріальний тиск (САТ), загальний периферичний опір (ЗПО), роботу лівого шлуночка (А), витрату енергії на переміщення 1 л крові (ВЕ), подвійний добуток (ПД).

Для характеристики функціонального стану автономної нервової системи використовували показники варіабельності серцевого ритму (ВСР). Для їх отримання була застосована методика 5-хвилинної реєстрації ЕКГ. Для реєстрації був використаний електрокардіографічний модуль приладу “Варіокард”. В результаті обробки приладом кардіосигналу визначали показники ВСР. З метою виявлення нейродинамічних властивостей вищої нервової діяльності за допомогою приладу ПНДО-1 визначали функціональну рухливість (ФРНП) та силу нервових процесів (СНП) у режимі ”зворотнього зв'язку”. Для характеристики психологічного статусу обстежуваних використовували адаптовану для країн СНД версію анкетної методики Д. Кейрсі [Овчинников Б.В. і співавт., 1994], яка дозволяє визначити тип темпераменту та адаптовану анкетну методику діагностики показників і форм агресії А. Басса і А. Даркі [Гуревич К.М.,1993]. Провідна репрезентативна система визначалась за анкетною методикою [Столяренко Л.Д., 2003].

Статистичне опрацювання даних здійснювалося методами варіаційної статистики з використанням пакету програм «Excell 2003 for Windows» (Microsoft). Для визначення характеристки розподілу досліджуваних показників використовували критерій нормальності Колмогорова-Смірнова [64].

Вірогідність різниці групових середніх величин визначали за допомогою критерію Стьюдента при рівні значимості р<0,05 та за допомогою методу парних порівнянь Уілкоксона. Кореляційні співвідношення між величинами вивчали за допомогою коефіцієнта кореляції Пірсона при рівні значимості р<0,05.

Результати досліджень та їх обговорення. Аналіз літератури за темою дисертації дозволив висунути робочу гіпотезу про те, що одним із найважливіших чинників, які визначають успішність адаптації студентів до розумових навантажень, є функціональний стан автономної нервової системи. В контексті задач дослідження становило інтерес з'ясування гемодинамічних реакцій здорових осіб на стандартизоване розумове навантаження залежно від типу вегетативної регуляції. З цією метою були сформовані 3 рандомізовані групи студентів чоловічої статі віком від 18 до 20 років. Тип вегетативної регуляції визначали за співвідношенням високочастотного та низькочастотного компонентів спектру серцевого ритму (LF/HF). Групу ваготоніків склали 27 осіб з LF/HF в межах від 0,5 до 1, групу еутоніків - 38 осіб з LF/HF в межах від 1,0 до 2,0, а групу симпатотоніків - 20 осіб з LF/HF в межах від 2,0 до 4,0 в стані спокою. Представникам кожної групи був запропонований тест на визначення сили нервових процесів (СНП). Під впливом цього тесту у представників усіх 3-х груп відбулися істотні зміни показників центральної гемодинаміки (табл. 1), які виражалися у збільшенні частоти серцевого ритму, підвищенні систолічного, діастолічного та середнього артеріального тиску, підвищенні інотропної функції міокарда та його потреби в кисні за даними ПД. В той же час, в усіх трьох групах статистично вірогідно не змінилися середні значення систолічного обєму (СО). Аналіз динаміки показників у ході тесту показав наявність групових відмінностей (рис.1). Так, на 5-ій хвилині тесту на визначення СНП найбільш високі абсолютні значення ЧСС

Таблиця 1 Динаміка основних показників системного кровообігу під впливом тесту на визначення сили нервових процесів в залежності від типу вегетативної регуляції (Мm)

* - вірогідна різниця в порівнянні з показником в стані спокою (p0.05)

САТ, ВЕ і ПД реєструвалися у симпатотоніків, а найбільш низькі - у ваготоніків. У еутоніків величина всіх параметрів займала проміжне значення. Групові відмінності цих показників були статистично вірогідними. При аналізі результатів також з'ясувалося, що у осіб з симпатотонічним типом автономної регуляції діапазон приросту окремих показників загальний периферичний опір (ЗПО), середній артеріальний тиск (САТ) був значно більшим, ніж у представників інших типів, що слід розцінювати, як неоптимальну реакцію серцево-судинної системи, оскільки при такій динаміці цих показників збільшується постнавантаження на серце.

У той же час, приріст ЧСС у представників цього типу був вірогідно більшим, ніж у осіб з двома іншими типами автономної регуляції, а СО навіть мав статистичну тенденцію до зниження, що вказує на звужений резерв коронарного кровозабезпечення. Динаміка енергетичних показників функції міокарду: робота лівого шлуночка (А), витрата енергії на переміщення 1 літра крові ( ВЕ), подвійний добуток (ПД) підтверджує те, що найбільш економною функція міокарда була у ваготоніків і найменш економною ? у симпатотоніків. Незважаючи на те, що всі обстежувані особи незалежно від типу вегетативної регуляції реагували на розумове навантаження зростанням показників центральної гемодинаміки та енергетичних витрат міокарда, це зростання досягалося за рахунок активації різних ланок АНС. Аналіз показників часового аналізу серцевого ритму ( табл.2) показав, що у осіб з симпатотонічним типом вегетативної регуляції найбільш суттєвим ефектом арифметичної проби було збільшення частоти серцевих скорочень. При цьому відбулося суттєве зниження загальної варіабельності серцевого ритму за даними SDNN та зростання індексу напруження (ІН). В той же час такий показник симпатичної ланки АНС, як амплітуда моди (АМо), відреагував невеликим, хоча і статистично вірогідним, зменшенням. Значно суттєвішим було зниження показників парасимпатичної ланки: (RMSSD, NN50, рNN50%), і відсутність реципрокного підсилення симпатичної ланки, про що свідчить порівняно менше зростання АМо та індекса вегетативної рівноваги (ІВР).

Таблиця 2 Динаміка показників часового аналізу варіабельності серцевого ритму у здорових осіб з різними типами вегетативної регуляції під впливом розумового навантаження (M±m)

Примітка: мода (Мо); амплітуда моди (Амо%); число пар послідовних інтервалів R-R, що відрізняються, за тривалістю більш ніж на 50 мс. (NN 50); відсоток NN 50 від числа всіх проаналізованих кардіоінтервалів ( pNN 50 %); стандартне відхилення тривалості нормальних R-R інтервалів в запису ЕКГ (SDNN); коефіцієнт варіації (Cvar %); квадратний корінь із середнього значення квадратів різниць величин послідовних пар кардіоінтервалів (RMSSD); індекс вегетативної рівноваги (ІВР); варіаційний розмах (ВР); вегетативний показник ритму (ВПР); індекс напруженості регуляторних систем (ІН). * ? статистично вірогідна різниця з показником у стані спокою (р< 0,05)

Особи з еутонічним типом вегетативної регуляції реагували на розумове навантаження статистично вірогідним збільшенням ЧСС, та більшості показників активності симпатичної ланки АНС (АМо, ВПР). В той же час, статистично вірогідно зменшилась загальна варіабельність серцевого ритму за показником SDNN та показниками парасимпатичної ланки (RMSSD, NN50 та рNN50 %). Такий характер змін показників ВСР свідчить про реципрокну дію обох периферичних ланок АНС у процесі адаптації до тесту на визначення сили нервових процесів. Звертає на себе увагу той факт, що приріст індексу напруження в осіб з цим типом вегетативної регуляції був найменшим порівняно з представниками інших типів.

У осіб з ваготонічним типом вегетативної регуляції найяскравішим проявом адаптаційних реакцій на розумове навантаження була потужна активація симпатичної ланки на фоні зменшення загальної варіабельності серцевого ритму та зростання індексу напруження. В той же час реакція парасимпатичної ланки була менш вираженою і не привела до статистично вірогідної зміни таких показників як RMSSD, NN 50, та ВР.

Аналіз динаміки спектральних показників ВСР під впливом розумового навантаження у осіб з симпатотонічним типом вегетативної регуляції підтвердив динаміку показників часового аналізу (рис.2). Так, статистично вірогідно зменшилася загальна варіабельність серцевого ритму за даними ТР у симпатотоніків, суттєво зменшилася активність парасимпатичної ланки за даними HF і статистично достовірно не змінилася активність симпатичної ланки за даними LF. Проте симпато-парасимпатичний баланс (LF/HF) статистично вірогідно змінився на користь симпатичної ланки. Незважаючи на зниження абсолютних значень усіх спектральних компонентів серцевого ритму статистично вірогідно збільшився відносний вклад у структуру спектру VLF%, що свідчить про відносно більшу участь у регуляції серцевого ритму надсегментарних рівнів.

Представники еутонічного типу вегетативної регуляції прореагували на розумове навантаження статистично вірогідним збільшенням активності симпатичної ланки за даними динаміки LF та статистично вірогідним зменшенням активності парасимпатичної ланки за даними HF, що свідчить про реципрокні співідношення у сегментарних відділах АНС (рис.3). Загальне зменшення варіабельності серцевого ритму в осіб цієї групи досягалося переважно за рахунок зменшення абсолютних значень VLF.

Однак його відносний вклад у структуру спектру серцевого ритму в ході тесту статистично вірогідно не змінився.

У представників ваготонічного типу вегетативної регуляції найбільш суттєвих змін зазнала периферична ланка симпатичної нервової системи, про що свідчать достовірне збільшення абсолютних та відносних значень LF. Активність парасимпатичної ланки достовірно не змінювалася, але симпато-парасимпатичний баланс все ж статистично вірогідно змінився на користь симпатичної системи. Абсолютне значення VLF статистично вірогідно зменшувалося, але його відносний вклад у структуру спектру статистично вірогідно не змінився.

Таким чином, найбільш адекватні гемодинамічні реакції на розумове навантаження продемонстрували особи з еутонічним та ваготонічним типом вегетативної регуляції. У них спостерігалася відносно менший ступінь активації симпатичної ланки АНС та її реципрокні співвідношення з парасимпатичною ланкою. Несприятливою реакцією з боку АНС при гемодинамічному забезпеченні розумових навантажень слід вважати зміщення регуляторної активності у бік її надсегментарних рівнів.

Психоемоційні особливості студентів, включаючи мотиваційний компонент, можуть бути одним з провідних факторів, які визначають успішність адаптації людини до навчання у вузі. Тому одним із завдань дослідження було визначити особливості гемодинамічних реакцій на стандартизовані розумові навантаження у осіб з різними психохарактерологічними рисами. У якості стандартизованого розумового навантаження використовували тест на визначення сили нервових процесів (СНП).

Аналіз гемодинамічних реакцій у осіб розділених на групи за шкалою інтроверсія - екстраверсія (табл. 3) показав, що більш суттєві зміни показників центральної гемодинаміки відбулися у групі інтровертів.

Так, виявлено статистично вірогідні відмінності між групами на 5-ій хвилині розумового навантаження за такими показниками, як частота серцевих скорочень, систолічний та середній артеріальний тиск, хвилинний об'єм крові, загальний периферичний опір, робота лівого шлуночка, витрата енергії на переміщення 1 літра крові та подвійний добуток. У той же час у групі інтровертів статистично вірогідно більшою була також загальна кількість опрацьованих подразників та достовірно меншим відсоток помилкових відповідей, що вказує на вищу ефективність розумової діяльності у цих осіб. Однак фізіологічною “ціною” кращих результатів переробки інформації у тесті на визначення сили нервових процесів стали більш суттєві зміни показників центральної гемодинаміки та вищі енергетичні затрати міокарда. При аналізі гемодинамічних реакцій у групах осіб, розділених за шкалою сенситивність - інтуїтивність, виявлено, що кращі результати розумової діяльності спостерігалися у групі осіб з вищими показниками інтуїтивності, на що вказують статистично вірогідно

Таблиця 3 Гемодинамічні реакції на розумове навантаження в залежності від переважання екстраверсії, чи інтроверсії

Примітка: частота серцевих скорочень (ЧСС); середній артеріальний тиск (САТ); загальний периферичний опір (ЗПО); робота лівого шлуночка (А); витрати енергії на переміщення 1 л крові (ВЕ); подвійний добуток (ПД); систолічний (АТ_с); діастолічний (АТ_д); систолічний об'єм крові (СО); хвилинний об'єм крові (ХОК); сила нервових процесів (СНП).

* ? вірогідна різниця в порівнянні з показником в стані спокою (p0.05)

+ ? вірогідна різниця між екстравертами та інтравертами (p0.05)

більшу кількість опрацьованих подразників та менший відсоток помилок. Однак це досягнуто за рахунок більшого напруження центральної гемодинаміки. Особи з вищими показниками сенситивності продемонстрували достовірно нижчі прирости під впливом розумового навантаження таких показників, як частота серцевих скорочень, систолічний та середній артеріальний тиск, хвилинний об'єм крові, робота лівого шлуночка, витрата енергії на переміщення 1 літра крові та подвійний добуток, що характеризує потребу міокарда в кисні. Що ж стосується співставлення результатів розумового навантаження у групах осіб, розділених за шкалою раціональність - емоційність та розсудливість - імпульсивність то між ними не виявлено статистично вірогідних відмінностей ні за показниками ефективності розумової діяльності, ні за гемодинамічними параметрами.

У наступній серії досліджень вивчався можливий взаємозв'язок гемодинамічних реакцій на розумове навантаження із провідною репрезентативною системою, яка характеризує домінуючий фізіологічний канал сприйняття інформації. З цією метою всі досліджувані особи були поділені на 4 групи залежно від превалюючої репрезентативної системи. У групу візуалів увійшло 39 осіб, аудіалів - 18 осіб, кінестетиків - 16 осіб, дигіталів - 12 осіб. Всі учасники експерименту виконували 5 хвилинний тест на визначення сили нервових процесів. Ефективність розумової діяльності оцінювалась за кількістю опрацьованих подразників та відсотком зроблених помилок. Гемодинамічні параметри та енергетичні показники міокарду враховувались на 5-ій хвилині розумового навантаження. Результати дослідження показали, що найвищу ефективність розумової діяльності продемонстрували особи з дигітальним типом провідної репрезентативної системи, у них же відмічено найнижчий відсоток неправильних відповідей. У той же час гемодинамічні реакції цих осіб на розумове навантаження характеризувались відносно високими, в порівнянні з іншими типами показниками частоти серцевих скорочень, систолічного та середнього артеріального тиску, роботи лівого шлуночка, витрат енергії на переміщення 1 л крові та подвійного добутку. На наш погляд, найбільш оптимальну реакцію на розумове навантаження продемонстрували особи з візуальним типом провідної репрезентативної системи, у яких відносно високі показники переробки інформації супроводжувались менш вираженими гемодинамічними реакціями та нижчими енергетичними показниками скоротливої функції міокарду.

За даними літератури, [ Березин Ф.Б., 1988; Леонтьев В.Г., 1992; Everhart D.E., Harrison D.W., 2002] гемодинамічні реакції на розумові навантаження суттєво залежать від такої важливої психологічної характеристики, як агресія, що проявляється у формі вербальної агресії, фізичної агресії, непрямої агресії, дратівливості, образи і т.д. Всі досліджувані були розділені на 3 групи в залежності від вираженості загального рівня агресії. Першу групу склали 29 осіб з низькою агресією (20-40 ум.од.), другу - 36 студентів з помірною агресією (40-60 ум.од.), третю - 20 осіб з високою агресією (60-80 ум.од.). Подібно до попередніх серій дослідження всі обстежувані виконували 5-хвилинний тест на визначення сили нервових процесів. Показники центральної гемодинаміки та енергетичних затрат міокарду реєструвались на 5-ій хвилині розумового навантаження. Враховувались також кількість опрацьованих стимулів та відсоток помилкових відповідей. Аналізуючи результати, можна відмітити, що ефективність та якість розумової діяльності спадала в напрямі від низької агресії до високої агресії, про що свідчать статистично вірогідне зменшення кількості опрацьованих стимулів та відсотку помилкових відповідей. В той же час напруженість гемодинамічних реакцій та енергетичні затрати міокарду змінювалися у протилежному напрямку і були найвищими у осіб з високим рівнем агресії, і найнижчими - у осіб з низьким рівнем агресії. У осіб з помірним рівнем агресії вони займали проміжні значення.

Таким чином, співставлення гемодинамічних реакцій на розумове навантаження у осіб з різними психологічними характеристиками дозволило встановити, що високій ефективності та якості розумової роботи сприяють комбінація інтровертності та інтуїтивності, візуальний та дигітальний тип репрезентативної системи, а також низький рівень загальної агресії.

ВИСНОВКИ

Гемодинамічні реакції на розумові навантаження у здорових осіб молодого віку визначаються функціональним станом автономної нервової системи, зокрема співвідношенням активності її сегментарних і надсегментарних відділів, реактивністю периферичної ланки та енергетичною структурою серцевого ритму.

Найбільш адекватні гемодинамічні реакції на розумове навантаження відбувались у осіб з ваготонічним та еутонічним типами вегетативної регуляції, про що свідчить відносно менший ступінь активації симпатичного відділу АНС та його реципрокні співвідношення з парасимпатичним відділом.

Адекватному гемодинамічному забезпеченню розумових навантажень сприяють комбінація інтровертності та інтуїтивності, візуальний та дигітальний тип репрезентативної системи, а також низький рівень загальної агресії.

Гемодинамічні реакції під час розумового навантаження істотно залежать від індивідуально-типологічних особливостей вищої нервової діяльності. При цьому зміни показників центральної гемодинаміки визначаються силою нервових процесів, а показники енергетичного забезпечення міокарда - функціональною рухливістю нервових процесів.

Гемодинамічне забезпечення розумових навантажень у найбільшій мірі визначається такими показниками автономної регуляції як коефіцієнт реакції в активній ортостатичній пробі, показник симпато-парасимпатичного балансу LF/HF та відносний вклад наднизькочастотних складових у сумарну потужність спектру серцевого ритму (VLF%).

Динаміка показників системного кровообігу впродовж навчального року засвідчує, що найвище функціональне напруження серцево-судинної системи спостерігається у студентів з хорошою або ж низькою успішністю. В той же час у студентів контрольної групи з середньою успішністю гемодинамічне забезпечення розумових навантажень є більш економним.

Підвищення тонусу симпатичної нервової системи у студентів з високим рівнем успішності перед сесією відбувається за рахунок активації периферичних ланок. На відміну від цього, у осіб з низьким рівнем успішності внаслідок підвищеного симпатичного тонусу у міжсесійний період відбувається перерозподіл тонусу симпатичних ядер на користь центральних ланок у період перед сесією.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бернада В.В. Особливості стану вегетативної регуляції функцій у молодих здорових осіб з різною швидкістю обробки інформації // Науковий вісник Ужгородського університету, серія “Біологія”. ? 2006. ? Вип. 16. ? С. 180-184.

2. Бернада В.В. Вегетативне забезпечення розумової діяльності студентів молодших курсів з різною швидкістю опрацювання інформації //Вісник Львівського університету , серія “Біологія”. ? 2006. ? Вип.41. ? С. 109-117.

3. Фекета В.П., Бернада В.В., Цяпець С.В. Дослідження вегетативного гомеостазу в дітей з вегетативними дисфункціями за даними кардіоінтервалографії // Клінічна та експериментальна патологія. ? 2004. ? т.3, № 2, Ч.1. ? С. 246-248.

4. Савка Ю.М., Фекета В.П., Бернада В.В. Типологічні особливості гемодинамічних реакцій у представників різних типів саморегуляції кровообігу при ортостатичних впливах //Науковий вісник Ужгородського університету, серія “Медицина”. ? 2003. ? Вип. 21. ? С. 40-43.

5. Фекета В.П., Ківежді К.Б., Бернада В.В., Савка Г.С. Новий підхід до оптимізації гемодинаміки хворих кардіологічного профілю шляхом стимуляції внутрішньом'язових периферичних сердець //Науковий вісник Ужгородського університету, серія “Біологія”. ? 2006. ? Вип. 19. ? С. 20-24.

6. Фекета В.П., Бернада В.В. Використання показників варіабельності серцевого ритму для прогнозу ефективності розумової діяльності //Матеріали конференції Українського товариства нейронаук (з міжнародною участю) присвяченої 75-річчю Донецького державного медичного університету ім. М. Горького. ? 2005. ? Т.1, №1. ? с. 131.

7. Ківежді К.Б., Бернада В.В. Адаптаційні можливості здорових осіб з різними типами гемодинаміки за даними варіабельності серцевого ритму // Матеріали ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Динаміка наукових досліджень 2003”. ? Дніпропетровськ, 2003. ? Т.5. ? с. 56-58.

8. Фекета В.П., Ківежді К.Б., Бернада В.В. Стан вегетативної регуляції серцевого ритму у здорових осіб із різними типами саморегуляції кровообігу //Архив клинической и экспериментальной медицины. Донецкий Государственный медицинский университет им. М. Горького. ? 2003. ? Т.12, №1. ? с. 51-52.

9. Фекета В.П., Бернада В.В., Цяпець С.В. Дослідження вегетативного гомеостазу в дітей з вегетативними дисфункціями за даними кардіоінтервалографії // IV Національний конгрес патофізіологів України. ? Чернівці, 2004. ? С.246-248.

10. Бернада В.В. Ефективність використання психофізіологічних тестів в залежності від стану вегетативної нервової системи //59 підсумкова наукова конференція професорсько-викладацького складу. Секція медичних наук Ужгородського національного університету. ? 2005.

11. Бернада В.В. Інформативність показників варіабельності серцевого ритму для оцінки адаптації студентів до навчального процесу //60 підсумкова наукова конференція професорсько-викладацького складу. Секція медичних наук Ужгородського національного університету. ? 2006.

12. Бернада В.В.Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі //Матеріали Всеукраїнського наукового симпозіуму присвяченого 100-річчю з дня народження В.О. Трошихіна. ? Черкаси, 2006. ? С.126.

АНОТАЦІЇ

Бернада В.В. Оцінка фізіологічних механізмів пристосування діяльності серцево-судинної системи людини до розумових навантажень. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13. - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка. - Київ, 2008.

Отримані в роботі дані поглиблюють уявлення про фізіологічні механізми адаптаційних реакцій організму людини до психофізіологічних навантажень, пов'язаних з навчальним процесом. Проведено комплексне вивчення гемодинамічного забезпечення розумових навантажень у 260 здорових осіб молодого віку в залежності від особливостей автономної регуляції, психологічного статусу та індивідуально- типологічних властивостей вищої нервової діяльності. Встановлено, що найбільш адекватні гемодинамічні реакції на розумове навантаження відбувались у осіб з ваготонічним та еутонічним типами вегетативної регуляції. У них спостерігається відносно менший ступінь активації симпатичного відділу АНС та його реципрокні співвідношення з парасимпатичним відділом. Несприятливою реакцією з боку АНС при гемодинамічному забезпеченні розумових навантажень слід вважати зміщення регуляторної активності у бік її надсегментарних рівнів. Співставлення гемодинамічних реакцій на розумове навантаження у осіб з різними психологічними характеристиками дозволило встановити, що високій ефективності та якості розумової роботи сприяють комбінація інтровертності та інтуїтивності, візуальний та дигітальний тип репрезентативної системи, а також низький рівень загальної агресії. З'ясовано, що індивідуально-типологічні показники вищої нервової діяльності суттєво впливають на гемодинамічні реакції під час розумового навантаження. При цьому зміни показників центральної гемодинаміки визначаються силою нервових процесів, а показники енергетичного забезпечення міокарда - функціональною рухливістю нервових процесів.

Ключові слова: центральна гемодинаміка, вища нервова діяльність, розумове навантаження, серцево-судинна система, автономна нервова система, варіабельність серцевого ритму.

Бернада В.В. Оценка физиологических механизмов приспособления деятельности сердечно-сосудистой системы человека к умственным нагрузкам. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13. - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко. - Киев, 2008.

Полученные в работе данные углубляют представления о физиологических механизмах адаптационных реакций организма человека к психофизиологическим нагрузкам, связанных с учебным процессом. Проведено комплексное изучение гемодинамического обеспечения умственных нагрузок у 260 здоровых лиц молодого возраста в зависимости от особенностей автономной регуляции, психологического статуса и индивидуально- типологических свойств высшей нервной деятельности. Установлено, что наиболее адекватные гемодинамические реакции на умственную нагрузку проявляються у лиц с ваготоническим и еутоническим типами вегетативной регуляции. У них наблюдается относительно меньшая степень активации симпатического отдела АНС и его реципрокные взаимоотношения с парасимпатическим отделом. Неблагоприятной реакцией со стороны АНС при гемодинамичном обеспечении умственных нагрузок следует считать смещение регуляторной активности в сторону ее надсегментарних уровней. Сопоставление гемодинамических реакций на умственную нагрузку у лиц с разными психологическими характеристиками позволило установить, что высокой эффективности и качеству умственной работы оказывают содействие комбинации интровертности и интуитивности, визуальный и дигитальний тип репрезентативной системы, а также низкий уровень общей агрессии. Выяснено, что личностно-типологические показатели высшей нервной деятельности существенно влияют на гемодинамические реакции во время умственной нагрузки. При этом изменения показателей центральной гемодинамики тесно связаны с силой нервных процессов, а показатели энергетического обеспечения миокарда ? с функциональной подвижностью нервных процессов.

Ключевые слова: центральная гемодинамика, высшая нервная деятельность, умственная нагрузка, сердечно-сосудистая система, автономная нервная система, вариабельность сердечного ритма.

Bernada V. V. Valuation of physiological mechanisms of adjustability of cardiovascular system activity of a human being to mental loading.

The dissertation for maintaining academic degree in biological sciences on 03.00.01 speciality. ? Physiology of a person and animal. ? Kiev national university named after T. H. Shevchenko. ? Kyiv, 2008.

The conclusions obtained while carrying out the tests deepen our concept of physiological mechanisms of adaptational reactions of human organism to physiological loading connected with educational process. The data of variability of heart rythm reflecting the functional state of ANS ( autonomous nervous system) can be used for appreciation of student adapting level of heart and vessel system to mental loadings and organization of educational process according to individual plan. Interindependence of statistic and spectral characteristics of young people depending on the type of vegetative regulation was tested for the first time with the help of correlative analysis.

The competitor examined complex investigations of hemodynamic supply of mental loading of 260 healthy young people depending on peculiarity of autonomous regulations, psychological status, individual and typological peculiarities of the upper nervous action. It was established that people having vagatonic and eutonic types of vegetative regulation display most ediquate hemodynamic reactions on metal loading. We also found out lesser degree of activation of sympathetic section of ANS (autonomous nervous system) and its reseprocal correlation with sympathetic link. We believe that it is necessary to consider the displacement of regulatory activity to the side of its super segmental levels as an unfavourable reaction on the side of ANS under hemodynamic supply of mental loading. By comparison hemodynamic reactions on mental loading of people having different psychological features made it possible to establish the fact that combination of introversion and intuition, visual and digital types of representative system and low level of common aggression promotes high effectiveness and quality of mental activity. It was also found out that individual and typological data of the upper nervous activity essentially influences hemodynamic reactions during mental loading. At the same time changes of the date of central hemodynamics are closely connected with the power of nervous processes. And the data of myocard are connected with the functional mobility of nervous processes.

A year dynamic of systematic blood circulation, heart rhythm variability, psychological status of students of different results in studies prove the conformity concerning the adaptation mechanisms of heart and vessel system obtained during experiments according to mental loading tests.

We have obtained normative proof of variability of heart rhythm in the state of tranquility and while carrying out a dose of momentary and long - term mental loadings of the representatives of different types of vegetative regulation. These results can be used at clinic and physiological researches.

Key words: central hemodynamics, upper nervous activity, mental loading, cardiovascular system, autonomous nervous system, variability of cardiac rhythm.

Размещено на Allbest.ru