Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Хоменко Сергій Миколайович

УДК. 612.821.3+612.172

РОЗУМОВА ДІЯЛЬНІСТЬ ЗА УМОВ ПЕРЕРОБКИ ЗОРОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ РІЗНОГО СТУПЕНЯ СКЛАДНОСТІ ТА УСПІШНІСТЬ НАВЧАННЯ УЧНІВ З РІЗНИМИ ТИПОЛОГІЧНИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ ВИЩОЇ НЕРВОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ

03. 00.13 – фізіологія людини і тварин

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата біологічних наук

Київ – 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на базі Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького

Наукові керівники: доктор біологічних наук, професор

Макаренко Микола Васильович,

Інститут фізіології імені О.О.Богомольця НАН України, провідний науковий співробітник відділу фізіології головного мозку;

доктор біологічних наук, професор

Лизогуб Володимир Сергійович,

Черкаський національний університет імені Б. Хмельницького, завідувач кафедри анатомії та фізіології людини і тварин

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Коробейніков Георгій Валерійович,

заступник директора з науково-дослідної роботи Державного науково-дослідного інституту фізичної культури і спорту, м. Київ

кандидат біологічних наук

Куценко Тетяна Василівна,

доцент кафедри фізіології людини і тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка

Провідна установа: Донецький державний медичний університет.

Захист відбудеться “21” 09 2005 р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 при Київському національному університеті імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, Київ, пр. Акад. Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд.215.

Поштова адреса: 01033, м. Київ, вул. Володимирська, 64, біологічний факультет.

З дисертацією можна ознайомитися у науковій бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий “25” 06 2005р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Реформування системи освіти в Україні і пов’язані з цим зміни у змісті навчання ставлять високі вимоги до психофізіологічних функцій учнів. Все це вимагає не тільки дбайливого ставлення до здоров’я учнів, усування перевантажень, а і пошук шляхів удосконалення навчального процесу. Особливого значення ці питання набувають на початковому етапі навчання, коли відбувається інтенсивне формування організму людини, його фізичного, психічного і духовного потенціалу [В.Г. Кремінь, 2000].

Відомо, що психофізіологічна активність є результатом складних інтегративних процесів кори головного мозку і включає механізми сприйняття, обробки та оцінки інформації [М.Н. Ливанов, 1989; П.В. Симонов, 1986-1996; Г.М. Чайченко, 1990; М.В. Макаренко 1998-2002]. Самі психофізіологічні функції людини істотно змінюються в ході онтогенезу. Тому для теорії і практики важливими є знання про закономірності розвитку та становлення психофізіологічних функцій людини в цілому і, зокрема учнів молодшого шкільного віку, а також особливостей їх розумової та навчальної діяльності.

Розумова працездатності з переробки інформації різного ступеня складності та фактори, що її забезпечують, залежать від типологічних властивостей нервових процесів [М.В. Макаренко, 1995-2002]. Вагомими підставами для такого міркування можуть бути: висока залежність розумової діяльності від психоемоційного стану; відсутність схожих змін у показниках, які характеризують розумову працездатність у різних людей під час виконання однакової роботи; цілісний характер реакцій організму і, особливо, регуляторних систем за умов розумового навантаження; висновки про можливий вплив на дисперсію психофізіологічних показників індивідуально-типологічних властивостей ВНД [В.О. Цибенко, О.В. Грищенко, 1995; Davis, 1998]. На користь дослідження розумової працездатності у зв’язку з індивідуально-типологічними особливостями нервової системи може бути і підхід щодо формування психо-вегето-соматичного типу [М.В. Макаренко, 1995; В.О. Цибенко, 1995; В.С. Лизогуб, 1999-2001; С.С. Костенко, Р.К. Локтєва, 2000]. Проте різні дослідники вивчали, по-перше: окремі види і параметри розумової діяльності, по-друге: користувалися різними фізіологічними і психофізіологічними показниками, по-третє: дослідження проведені на особах різного віку. Можливо через це отримані результати значною мірою суперечливі, хоча дана проблема все більше і більше привертає до себе увагу науковців.

Тому актуальність роботи визначається необхідністю вивчення стану вищих психічних та вегетативних функцій, а також їх зв’язок з індивідуально-типологічними властивостями нервової системи в процесі переробки зорової інформації різного ступеня складності.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є продовженням комплексних досліджень, які проводяться в Україні з вивчення особливостей формування психофізіологічних функцій людини в різні періоди онтогенезу та значення їх в трудовій діяльності. Вона виконана в межах теми Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України “Аналіз міжнейронних зв’язків в корі і підкіркових структурах головного мозку під час виконання реальних функцій”, номер держреєстрації 0199U004037, а також держбюджетної теми кафедри анатомії та фізіології людини і тварин Черкаського національного університету ім. Б. Хмельницького “Психофізіологічні закономірності розумової діяльності людей в онтогенезі" Міністерства освіти і науки України (0102U007102).

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - з’ясувати роль індивідуально-типологічних властивостей нервової системи в характері переробки розумової інформації різного ступеня складності, успішності навчання дітей молодшого шкільного віку та їх зв’язок з властивостями психофізіологічних функцій. Для досягнення мети вирішувались наступні завдання:

виявити зв’язок властивостей основних нервових процесів з характером психофізіологічних функцій в процесі розумової діяльності з переробки інформації різного ступеня складності;

встановити індивідуальні особливості характеру вегетативного реагування (за показниками серцевого ритму) на зорово-моторні навантаження у осіб з різними властивостями ВНД;

проаналізувати зв’язки функціональної рухливості та сили нервових процесів, показників серцевого ритму, пам’яті та уваги з успішністю навчання дітей молодшого шкільного віку.

Об’єкт дослідження - властивості психофізіологічних функцій.

Предмет дослідження - індивідуально-типологічні властивості ВНД та їх прояв у психічних та вегетативних функціях при розумовій діяльності дітей за умов переробки інформації та успішності навчання.

Методи дослідження: аналізувались та узагальнювались літературні дані по проблемі; використовувались методи дослідження властивостей основних нервових процесів (функціональної рухливості і сили), короткочасної зорової пам’яті та функції уваги, параметрів серцевого ритму, експертні оцінки успішності навчання, математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Результати роботи та їх інтерпретація мають фундаментальне значення, оскільки з’ясовують роль індивідуально-типологічних властивостей ВНД у характері прояву психофізіологічних функцій в умовах розумової діяльності, що є одним із ключових питань диференціальної психофізіології.

Робота містить нові дані про зв’язок індивідуально-типологічних властивостей нервової системи учнів молодшого шкільного віку з параметрами пам’яті, уваги та серцевого ритму за умов виконання розумової роботи різної складності і навчальної діяльності. Найбільш значущі зв’язки властивостей нервових процесів з психічними та вегетативними функціями виявлені за умов розумового навантаження з максимальним темпом пред’явлення подразників. Доведено, що учні з високим рівнем властивостей основних нервових процесів характеризувалися достовірно вищими показниками розумової працездатності, пам’яті та уваги, більш вираженою активацією механізмів регуляції серця, ніж особи з низьким рівнем типологічних властивостей ВНД. Підвищення темпу та збільшення тривалості розумової роботи приводить до меншої психомоторної і вегетативної реактивності, появи розузгодження у механізмах регуляції серця, а також зниженням залежності цих функцій від індивідуально-типологічних властивостей нервової системи.

Встановлені зв’язки між успішністю навчання та рядом психофізіологічних функцій, що є науковим обґрунтуванням доцільності їх використання в системі оптимізації розумової діяльності.

Висувається положення про поліфункціональність, універсальність типологічних властивостей ВНД для розвитку психофізіологічних функцій людини і що вони (властивості) складають нейродинамічну основу інтегративної діяльності мозку за умов реалізації когнітивних, поведінкових реакцій та їх вегетативного забезпечення.

Практичне значення одержаних результатів. В роботі отримані конкретні значення показників психофізіологічних функцій, які можуть бути використані як для визначення вікової норми, так і для обґрунтування необхідності їх корекції за умов зниження. Зв’язки ФРНП та СНП з параметрами серцевого ритму, пам’яті, уваги та успішності розумової діяльності можуть знайти застосування у науковій організації та оптимізації навчання. Результати цієї роботи обґрунтовують необхідність створення і класифікації психофізіологічних типів людини, що досить важливо для здійснення диференціального підходу в учбовій діяльності, співставлення з розробками вікової морфології, психології, нейропсихології, експертних оцінок та педагогічними характеристиками.

Особистий внесок здобувача. Формування мети та завдань експериментальних досліджень, інтерпретація та висновки обговорені з науковими керівниками проф. М.В. Макаренко та В.С. Лизогубом. Особливості методики проведення досліджень автором узгоджувалися у співпраці з доц. Черкаського національного університету к.б.н. Кравченко О.К. та к.б.н. Юхименко Л.І. Аналіз наукової літератури за проблемою дисертації, як і проведення обстежень, опис і узагальнення результатів та статистична обробка фактичного матеріалу здійснені автором самостійно.

Апробація роботи. Матеріали дисертації доповідались і обговорювались на XVI з’їзді Українського фізіологічного товариства (Вінниця, 2002); республіканській науковій конференції “Індивідуальні психофізіологічні особливості людини і професійна діяльність” (Київ-Черкаси, 2001); Всеукраїнській науковій конференції, присвяченій 160-річчю кафедри фізіології людини і тварин Київського національного університету ім. Т. Шевченка (Київ, 2002);. симпозіумі “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Київ-Черкаси, 2003);

Публікації. За результатами роботи опубліковано 9 наукових праць, в тому числі 5 у фахових виданнях.

Структура і обсяг роботи. Дисертація викладена на 154 сторінках машинописного тексту і складається з вступу і 6 розділів. Список літератури включає 274 найменувань. Робота містить 24 таблиці та ілюстрована 32 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень

Дослідження проведено на 86 практично здорових учнів, вік яких становить 9-10 років.

Функціональну рухливість та силу нервових процесів досліджували за методикою М.В. Макаренка [1999] на комп’ютерному комплексі “Діагност”. ФРНП та СНП досліджували в режимі ”нав’язаного ритму” (постійно зростаюче навантаження). ФРНП визначали за показником найвищого темпу диференціювання позитивних та гальмівних подразників, які слідували один за одним. Кількісним показником ФРНП була максимальна швидкість пред’явлення подразників, на якій обстежуваний робив не більше 5-5,5% помилок. СНП визначалася за описаною вище методикою і оцінювалася загальною кількістю помилок (у відсотках), що були допущені впродовж виконання всього завдання. Менший відсоток помилок відповідав вищому рівню СНП.

Розумову працездатність досліджували після визначення ФРНП. Показник ФРНП вважався нами як максимальний темп пред’явлення навантаження. Від нього відраховували оптимальне (на 20% менше) та надмірне (на 20% вище) навантаження. Кожне навантаження виконувалося 5 хв. Окрім того четвертим видом навантаження було довготривале, яке здійснювалося в максимальному темпі, але протягом 30 хв.

У всіх видах навантаження розумова працездатність учнів оцінювалася за кількістю помилок у відсотках, які обстежувані допустили за час виконання тесту. З метою профілактики перевтоми у всіх учнів протягом дня проводили обстеження застосовуючи лише один із видів розумового навантаження.

Вивчення короткочасної зорової пам’яті проводили за допомогою таблиць з 10 символами. Для запам’ятовування пропонували беззмістовні склади, двозначні числа, слова не пов’язані за змістом та геометричні фігури. Після 30-секундного запам’ятовування та такого ж періоду відставлення, обстежуваний повинен був відтворити матеріал у довільному порядку. Показник обсягу пам’яті був тим вищий, чим більше відтворено інформації.

Продуктивність, обсяг, переключення та розподіл уваги досліджували за коректурними таблицями Анфімова та Шульте. Показники функцій пам’яті та уваги визначали в стані спокою та після переробки інформації різного ступеня складності.

Дослідження вегетативної регуляції серцевого ритму проводили методом кардіоінтервалографії [Р.М. Баєвський, 1984-2002]. Використовували статистичний, варіаційний та спектральний аналіз.

Успішність навчання оцінювалася експертним шляхом за десятибальною шкалою.

Обробку даних проводили методами варіаційної статистики за пакетом програм Excel-97, а також кореляційним та факторним аналізом.

Результати досліджень та їх обговорення

Розумова працездатність за умов переробки інформації різного ступеня складності. Встановлено, що результативність виконання розумової роботи залежить від швидкості пред’явлення інформації. За 5 хв навантаження з максимальним темпом пред’явлення інформації учні допускали 7,77±0,38% помилок, а з оптимальним 2,41±0,24%. Виконання роботи з надмірним темпом супроводжувалося більшою кількістю помилок (16,06±1,02%). Із збільшенням тривалості навантаження до 30 хв з максимальним темпом (довготривале навантаження) спостерігалося достовірне збільшення помилок з 7,77±0,38% до 14,21±1,37% (Р<0,05).

Отже, підвищення навантаження від оптимального до максимального і далі до надмірного та збільшення тривалості роботи супроводжувалося зниженням якості розумової діяльності.

Факторний аналіз показав, що найбільш значимим при розумовому навантаженні на оптимальній і, особливо, на максимальній швидкості пред’явлення навантаження є фактор індивідуально-типологічних властивостей ВНД, вага якого досягала значення 42-47% загальної дисперсії. Тільки при дуже великій швидкості (надмірне інформаційне навантаження) і збільшенні тривалості навантаження до 30 хв, коли більшість обстежуваних не могла ефективно виконувати роботу (зростає кількість помилок, знижується працездатність головного мозку), вклад фактору ВНД в загальну дисперсію знижується до 22%.

Фактор вегетативного забезпечення здійснює менш помітний вплив на загальну дисперсію при оптимальних і максимальних навантаженнях до 15-17% і дещо збільшує свій вплив при надмірних і довготривалих навантаженнях до 19-22%. Фактор психічних функцій (пам’яті та уваги) визначає невелику частину загальної дисперсії при оптимальних і максимальних навантаженнях до 8% і відіграє провідну роль (36-41%) при значних за складністю розумових навантаженнях (надмірних та довготривалих).

Зміна параметрів психофізіологічних функцій при виконанні розумової роботи різної складності. З наших даних (рис. 1) видно, що за умов виконання розумової роботи з оптимальним темпом навантаження показники швидкості, продуктивності та переключення уваги підвищувалися, а пам’яті на числа, слова та склади не змінювалися (Р>0,05). Параметри пам'яті на фігури після виконання роботи підвищувалися (Р<0,05).

Імовірно, для виконання розумової роботи різної складності в учнів буде формуватися функціональна система з специфічними та неспецифічними структурно-функціональними компонентами. До специфічних структурно-функціональних компонентів необхідно віднести елементи та механізми, що реалізують цілеспрямовану діяльність, а до неспецифічних, які забезпечують її [П.К. Анохін, 1980; К.В. Судаков, 1995; Г.М. Зараковський, 2000]. Думаємо, що показники працездатності (кількість помилок), параметри пам’яті та уваги необхідно розглядати як специфічні психофізіологічні структурно-функціональні компоненти, які реалізують розумову діяльність учнів, а статистичні, варіаційні та спектральні характеристики серцевого ритму як неспецифічні складові, що її забезпечують.

Рис. 1. Зміна показників уваги (А) та пам'яті (Б) при виконанні розумової короткотривалої з ___ - оптимальним, ___ - максимальним, ___ - надмірним темпом подачі навантаження та довготривалої роботи ___; * - достовірність різниць (Р<0,05) між показниками у фоні та розумовим навантаженням

Для неспецифічних структурно-функціональних компонентів при виконанні учнями розумової роботи з оптимальним темпом переробки інформації характерним було підвищення рівня функціонування серцево-судинної системи за рахунок помірної активації механізмів регуляції серцевого ритму. Параметри варіабельності серцевого ритму АМо, ІН, ІВР, ВПР, S0, та LF достовірно підвищилися, а показники Мо та HF знизилися (Р<0,05).

При виконанні розумової роботи з максимальним темпом пред’явлення інформації виявлено більш значне підвищення показників продуктивності і переключення уваги та зниження пам’яті на числа, слова і склади у порівнянні з оптимальним навантаженням (Р<0,05). Одночасово при виконанні такої роботи спостерігали максимальну активацію механізмів регуляції серця, що підтверджується достовірними змінами статистичних, варіаційних і спектральних характеристик ВСР. Виявили, що ЧСС, АМо, ІН, ВПР, ІВР, S0, LF підвищувалися, а Мо і HF знижувалися (Р<0,05). Імовірно, що для збереження високої розумової працездатності при такому темпі пред’явлення подразників функціональна система більш активно залучає і неспецифічні структурно-функціональні компоненти. Це видно по значному підвищенні частоти серцевих скорочень та найбільш виражених змінах параметрів серцевого ритму, що вказує на значну участь симпато-адреналової системи та підкіркових центрів в регуляції вегетативних функцій [Р.М. Баевский, 1984-2002]. Енергетична вартість такої роботи зростає, а її ефективність зберігається на близькому до оптимального рівні.

Розумове навантаження високої складності, яке досягалося надмірним темпом пред’явлення подразників, формувало функціональну систему, для якої було характерне значне зниження розумової працездатності. Обстежувані робили велику кількість помилок (16,1±1,08%). У порівнянні з максимальним навантаженням при надмірному темпі пред’явлення навантаження був помітний недостатній рівень функціонування як специфічних, так і неспецифічних структурно-функціональних компонентів. Показники уваги, а також пам’яті на фігури достовірно збільшилися, але були нижчими, ніж при максимальному навантаженні (Р<0,05), тоді як параметри пам’яті на склади, числа і слова залишалися без змін (Р>0,05). Недостатність в переробці і оцінці пред’явленої інформації компенсується емоційною активацією [П.В. Симонов, 1981]. Бачимо, що під час розумової роботи з надмірним темпом пред’явлення подразників показники пам’яті знижувалися, що, імовірно, було обумовлено підвищенням емоційної напруженості та посилення участі підкіркових структур мозку.

Виконання роботи в надмірному темпі привело до погіршення розумової діяльності, що є доказом нездатності нервової системи адекватно реагувати на високі потоки інформації та ще і вірно переробляти її в дефіциті часу. При виконанні цього навантаження помітні були тенденції до зниження активації механізмів регуляції серцевого ритму. Особливо це проявилося у змінах показників варіаційної пульсометрії, які у співставленні з аналогічними на максимальному навантаженні зменшилися. Параметри серцевого ритму при виконанні розумової роботи з надмірним темпом змінювалися таким чином, що підвищувалися показники ЧСС, АМо, ІН, ІВР, ВПР, S0 та LF, а Mo і HF достовірно знижувалися (Р<0,05). Показник VLF залишався без змін (Р>0,05).

Схожа динаміка досліджуваних параметрів була виявлена і для функціональної системи розумової діяльності, яка формувалася при виконанні довготривалого навантаження. Робота на максимальній швидкості переробки інформації, тривалістю 30 хвилин, супроводжувалася зниженням працездатності головного мозку. Одночасно ми спостерігали розузгоджені зміни параметрів, які характеризують участь неспецифічних структурно-функціональних компонентів. Виявлена нами різноспрямована зміна параметрів серцевого ритму, а також показників працездатності головного мозку, психічних функцій може вказувати на існування дизрегуляції на внутрішньо- та міжсистемному рівні, що, очевидно, є наслідком розвитку втоми [Р.М. Баевский, 1997-2002; М.В. Антропова, 1998].

Отже, успішне виконання роботи (оптимальне навантаження) характеризувалося підвищенням активності специфічних структурно-функціональних компонентів і одночасовою помірною активацією неспецифічних її складових. В діапазоні розумових навантажень, коли необхідно було переробити більшу кількість інформації (максимальне навантаження), спостерігалася більша активація специфічних і неспецифічних структурно-функціональних компонентів, які її реалізують та забезпечують. У цьому випадку показники пам’яті, уваги і серцевого ритму змінювалися узгоджено та відповідно до складності виконуваного завдання. Коли розумове навантаження було надмірним або збільшувалась тривалість виконання завдання до 30 хвилин, для функціональної системи була характерна реципрокна взаємодія специфічних і неспецифічних структурно-функціональних компонентів. Надмірна активація специфічних структурно-функціональних компонентів викликала одночасну гіперреакцію або пригнічення систем та механізмів вегетативного забезпечення, що реалізують напружену розумову діяльність, надмірну активацію неспецифічних систем мозку та зниження активності, або дизкоординантну взаємодію між окремими її ланками, які регулюють серцевий ритм. Такий стан оцінюється як дизрегуляторний і може бути викликаний перенапругою пристосувальних механізмів [Р.М. Баевский, 1979-2002; В.М. Ільїн, 2003].

Психофізіологічні властивості за умов переробки зорової інформації різного рівня складності в залежності від індивідуально-типологічних властивостей ВНД. З метою виявлення зв’язку властивостей основних процесів з розумовою діяльністю ми провели кореляційний аналіз між ними. Достовірний зв’язок був наявний при виконанні розумової роботи будь-якого рівня складності. Причому, ці зв’язки були тим щільнішими, чим складнішою була робота з переробки зорової інформації. Так, при оптимальному навантаженні зв’язок становив 0,42 (Р<0,05). При збільшенні навантаження до максимального коефіцієнт кореляції становив 0,52 (Р<0,05). Подальше підвищення навантаження на 20%, до надмірного рівня, призвело до ще більшого зв’язку. Виконання роботи протягом 30 хв (довготривале навантаження) на максимальному рівні показало, що зв’язок становив _ 0,60 (P<0,05). Поряд з цим ми провели обстеження і достовірності відмінностей середніх показників досліджуваних перемінних у груп обстежуваних з різними властивостями ФРНП. Для цього методом сигмальних відхилень обстежуваних за ФРНП поділили на 3 групи: з високим, середнім та низьким рівнем (рис. 2).

Рис. 2. Показники розумової діяльності осіб з ___ високим, ___ середнім та ___ низьким рівнем функціональної рухливості нервових процесів при виконанні розумового навантаження роботи різної складності; * - Р<0,05 з високим та середнім, & - середнім та низьким, # - високим та низьким рівнем функціональної рухливості нервових процесів

При оптимальному навантаженні учні з високим рівнем ФРНП допускали в середньому 1,4±0,1% помилок. Учні з середнім та низьким рівнем ФРНП допускали вже 2,0±0,1 та 3,5±0,2% помилок відповідно (Р<0,05). Із збільшенням навантаження до максимального розумова діяльність зменшувалася. Обстежувані з високим рівнем ФРНП допускали 4,9±0,2% помилок, з середнім - 6,1±0,5%, а з низьким - 11,4±0,6% (Р<0,05). Зростання навантаження до надмірного темпу відповідно призвело і до збільшення кількості помилок. При виконанні надмірного навантаження учні з високим рівнем ФРНП допустили в середньому 7,9±0,2% помилок, з середнім - 13,8±0,7% (Р<0,05). Учні, що вирізнялися низькими властивостями основних нервових процесів допустили найбільшу кількість помилок - 24,8±1,3% (Р<0,05). Виконання розумової роботи з максимальним темпом переробки інформації протягом 30 хв призводило до того, що учні з високим рівнем ФРНП робили 6,3±0,9%, з середнім 9,3±1,2% та з низьким 22,9±1,8% помилок, що свідчить про зниження розумової діяльності (Р<0,05).

Досліджуючи пам’ять, увагу та характеристики вегетативного реагування, ми виявили значні індивідуальні відмінності у результатах обстежуваних, які відрізнялися між собою за рівнем ФРНП.

В стані спокою особи з високим рівнем ФРНП характеризувалися достовірно вищими показниками пам’яті та уваги, ніж обстежувані з низьким рівнем типологічних властивостей ВНД (Р<0,05). Зосередження та вибіркова спрямованість, яка лежить в основі досліджуваних психічних властивостей, забезпечується локальною активацією певних ділянок кори головного мозку і одночасовим гальмуванням інших структур [Н.В. Дубровінська, 1985_2000]. Імовірно, що в основі формування вибіркових нейронних мереж лежить їх схожість з функціональними елементами, які визначають і функціональну рухливість нервових процесів. Це дає нам підстави думати про те, що в основі досліджуваних психічних властивостей та функціональної рухливості лежать одні і ті ж нейрофізіологічні механізми. Тому ми маємо підстави говорити про зв’язок між цими параметрами.

Виконання роботи по переробці інформації в оптимальному темпі показало, що також у осіб з високим рівнем ФРНП показники пам’яті та уваги були достовірно вищими, ніж у групі обстежуваних з низькими градаціями досліджуваних типологічних властивостей (Р<0,05).

Виконання розумової роботи з диференціювання позитивних і гальмівних подразників в максимальному темпі показало, що як і показники пам’яті, уваги та серцевого ритму при цьому знаходилися в залежності від індивідуально-типологічних властивостей ВНД. Учні з високим рівнем ФРНП після виконання розумової роботи в максимальному темпі мали достовірно вищі показники пам’яті на фігури, а параметри пам’яті на слова, числа і склади знижувалися (Р<0,05), в той час, як у осіб з низьким рівнем ФРНП спостерігалося більш виразне зниження параметрів пам’яті на числа, слова і склади.

Що стосується вегетативного компоненту, то ми виявили більш високий рівень функціонування серцево-судинної системи та більш виражену активацію механізмів регуляції у осіб з високим рівнем ФРНП, ніж у обстежуваних з низькими градаціями даної властивості. Так, при виконанні роботи в максимальному темпі у обстежуваних з високим рівнем ФРНП частота серцевих скорочень достовірно підвищилася по відношенню до фонових значень та величин, що були виявлені у групі осіб з низькими властивостями нервової системи (Р<0,05). Таке підвищення рівня функціонування серцево-судинної системи у осіб з високим рівнем ФРНП при виконанні розумової роботи супроводжувалося достовірним підвищенням рівня активації механізмів регуляції серцевого ритму. Це підтверджується достовірним підвищенням параметрів АМо, ІН, ІВР, ВПР, S0, LF та одночасовим зниженням показників Мо, HF на відміну від обстежуваних з низькими властивостями ВНД (Р<0,05).

В разі збільшення навантаження подачі подразників до надмірного, розумова діяльність також перебувала в залежності від індивідуально-типологічних властивостей ВНД.

При виконанні роботи в максимальному темпі упродовж 30 хвилин особи з високим та середнім рівнем ФРНП характеризувалися достовірно вищими показниками пам’яті та уваги (Р<0,05) (рис. 3).

Рис. 3. Зміна показників уваги, пам'яті, статистичних, варіаційних та спектральних величин ритму серця з ___ - високим та ___ - низьким рівнем функціональної рухливості нервових процесів при виконанні розумової роботи тривалістю 30 хв з максимальним навантаженням; * - достовірність різниць (Р<0,05) між особами з високим та низьким рівнями функціональної рухливості нервових процесів.

Вегетативна реактивність у осіб з високим та низьким рівнем ФРНП при довготривалому навантаженні вказує на участь у забезпеченні такої роботи неоднорідних реакцій регуляторних систем. Особи з високим рівнем ФРНП характеризувалися високою активацією як центральних, так і автономних механізмів регуляції серцевого ритму. Для обстежуваних з низьким рівнем ФРНП у функціонуванні серцево-судинної системи характерним було більш значне напруження автономних механізмів регуляції і пригнічення центральних, що є ознакою дизрегуляції у механізмах, що забезпечують серцевий ритм. Даний факт, на нашу думку, можна пояснити низькопороговою збудливістю симпатичного відділу вегетативної нервової системи у осіб з низьким рівнем ФРНП та меншою стійкістю і витривалістю нервової системи у тому числі і вегетативної [В.В. Сиротський, 1980; В.С. Лизогуб, 1995-2001; М.В. Макаренко, 1999].

Отримані результати узгоджуються з літературними даними, які свідчать про те, що низька лабільність нервової системи формує несприятливі реакції серцево-судинної системи [В.В. Матюхин, Е.В. Подоба, 1981], сприяє розвитку незадовільної адаптації, зриву адаптаційних механізмів та появі патологічних порушень.

Отже, розумова діяльність, як багатокомпонентна функція по сприйняттю, кодуванню, аналізу і обробці інформації різної модальності, ідентифікації об’єкту, оцінці його значимості здійснюється у специфічних відділах мозку (сенсорних системах) з участю пам’яті та властивостей уваги, а також, слід вважати, і у вторинних проекційних, асоціативних областях кори та лімбічних структурах. Залучення до розумової діяльності вищих структур кори головного мозку – лобних ділянок – забезпечує функціональну інтеграцію нейронних мереж, які реалізують спеціалізовані операції в єдину ієрархічну організовану динамічну систему. У формуванні такої системи крім зовнішніх стимулів, мети, бажань та потреб беруть участь і індивідуально-типологічні властивості ВНД. Останні, вважається, є нейрофізіологічною основою механізмів, які формують індивідуальний досвід учнів, їх стратегію у пізнавальній діяльності та поведінкових реакціях.

Зв’язок успішності навчання з властивостями психофізіологічних функцій. Враховуючи літературні дані [І.О. Іванюра, 1991; Т.І. Борейко, 1993; О.П. Никоненко, 1996; М.В. Макаренко, 1998; В.М. Києнко, О.М. Давидова, В.С. Лизогуб Д.М. Харченко, 1998; Т.В. Куценко, 2002], у нас однією із задач було вивчення властивостей психофізіологічних функцій, в тому числі і параметрів регуляції серцевого ритму, в учнів з різною успішністю навчання.

Аналіз експертної оцінки успішності навчання показав, що середній бал з математичних та мовних дисциплін становив 7,47±0,19 балів. За результатами успішності навчання всіх дітей методом сигмальних відхилень було поділено на 3 групи: з високим, середнім та низьким її рівнем.

Виявилося, як ми і очікували, що діти з високим рівнем успішності навчання за показниками властивостей основних нервових процесів достовірно вирізнялися від своїх однолітків з середнім та низьким рівнями. У останніх вони були достовірно нижчими, що також підтверджено і кореляційним аналізом (рис. 4).

Рис. 4. Коефіцієнти кореляції між успішністю навчання та психофізіологічними функціями дітей молодшого шкільного віку (наводяться лише достовірні коефіцієнти кореляції)

За показниками пам'яті учні з високим рівнем успішності навчання мали або достовірно вищі показники, або зберігали тенденцію до підвищення їх у порівнянні з обстежуваними з середнім та низьким балом навчання.

Характеризуючи увагу, варто відмітити, що учні з високим рівнем за всіма її властивостями мали достовірно вищі показники, ніж обстежувані, що були віднесені до групи з середніми та низькими результатами навчання. Так, швидкість уваги у групі обстежуваних з високим рівнем успішності навчання досягала найвищого рівня 1,6±0,056 зн/с. У тих, що за показниками успішності навчання віднесені до групи з середнім рівнем, цей показник був менший і становив 1,5±0,051 зн/с, а з низьким - 1,4±0,052 зн/с. Достовірно вирізнялися за цим показником учні з високим та з низьким рівнем успішності навчання (Р<0,05).

Показник продуктивності уваги у осіб, що за експертною оцінкою належали до групи з високим та середнім рівнем успішності навчання, значно перевищував результати тих, що мали низький бал (Р<0,05). Характеризуючи здатність обстежуваних до переключення уваги варто відмітити, що учні, які мали низький рівень успішності навчання, володіли найнижчим показником цієї психічної властивості. Навпаки, діти з високою та середньою успішністю характеризувалися високою здатністю переключення уваги (Р<0,05).

Нас цікавило питання, чи існує зв’язок успішності навчання з параметрами регуляції серцевого ритму? З досліджень видно, що учні з високим рівнем навчання достовірно вирізнялися від осіб з низькою успішністю лише за показником Мо (Р<0,05). Інші показники серцевого ритму не корелювали з рівнем успішності навчання учнів (Р>0,05).

Підводячи загальний висновок отриманих результатів з урахуванням статистичного аналізу і даних про зв'язок успішності навчання і розумової діяльності з функціональною рухливістю та силою нервових процесів, функцією уваги і пам'яті можна зробити узагальнення, що успішність навчання, як і розумова діяльність по переробці інформації різного ступеня складності, знаходиться в залежності від індивідуально-типологічних властивостей ВНД, пам’яті і уваги. Особи з високою успішністю навчання та з високою результативністю розумової діяльності характеризуються вищим рівнем розвитку властивостей пам'яті та уваги, а також функціональної рухливості та сили нервових процесів. Кореляції між успішністю навчання та параметрами серцевого ритму у обстежуваних не виявлено.

ВИСНОВКИ

Виявлено зв’язок індивідуально-типологічних властивостей ВНД з результативністю розумової діяльності на навантаження різного ступеня складності та успішністю навчання, характером психомоторного та вегетативного реагування в учнів молодшого шкільного віку. Особи з високими властивостями основних нервових процесів характеризувалися більш високими показниками розумової діяльності, властивостями психічних функцій та більш вираженою активацією механізмів регуляції серця.

Факторний та кореляційний аналіз виявив залежність результативності розумової діяльності від індивідуально-типологічних властивостей ВНД, психічних та вегетативних функцій, питома вага яких перебувала в залежності від складності пред’явленої для переробки інформації. Найбільш значимим і стійким при розумовому навантаженні на оптимальній і особливо на максимальній швидкості пред’явлення і переробки інформації є фактор індивідуально-типологічних властивостей ВНД, вага якого досягала значення 42-47% загальної дисперсії.

Розумова діяльність, властивості психічних та вегетативних функцій учнів молодшого шкільного віку знаходилися в залежності від складності та тривалості пред’явленої для переробки інформації. Підвищення темпу пред’явлення навантаження від оптимального до максимального і далі до надмірного, а також збільшення тривалості навантаження супроводжується зниженням розумової працездатності, збільшенням кількості помилкових реакцій, підвищенням рівня функціонування серцево-судинної системи та активацією механізмів регуляції серцевого ритму, покращенням всіх показників уваги та пам’яті.

Найбільш значні зміни показників психічних функцій та серцевого ритму відбулися у обстежуваних при виконанні роботи з максимальним темпом пред’явлення навантаження. У осіб з високим рівнем типологічних властивостей ВНД при виконанні розумової роботи з максимальним темпом пред’явлення навантаження виявлена найбільша активація психічних функцій, що забезпечують ефективне виконання розумового завдання у порівнянні з особами, що володіли низькими градаціями типологічних властивостей нервової системи.

У осіб з низьким рівнем типологічних властивостей при виконанні розумового навантаження з надмірним темпом пред’явлення інформації та довготривалої роботи виявлено зниження показників психічних функцій, значне напруження автономних механізмів регуляції і пригнічення центральних, що є ознакою появи дизрегуляції у механізмах, що забезпечують серцевий ритм.

Типологічні властивості основних нервових процесів впливають на успішність навчання, пам’ять та увагу. Встановлено статистично достовірні і високо вірогідні різниці успішності навчання, властивостей психічних функцій в групах обстежуваних з різним рівнем розвитку індивідуально-типологічних властивостей. Особи з високими індивідуально-типологічними властивостями основних нервових процесів, функцій пам’яті та уваги характеризуються більш високою успішністю навчання.

Підтверджується положення, що індивідуально-типологічні властивості вищої нервової діяльності складають нейродинамічну основу розумової діяльності та їх психічного і вегетативного забезпечення. Функціональна рухливість та сила основних нервових процесів є базовими властивостями ВНД у забезпеченні переробки інформації різної складності, вегетативних і психічних функцій, а також навчальної діяльності.

Отримані данні можуть бути використані для оптимізації навчального процесу шляхом формування окремих груп за показниками ВНД, профілактики виникнення несприятливих зрушень у діяльності центральної нервової системи та їх корекції.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Макаренко М, Лизогуб В., Хоменко С., Шумілов С. Вегетативне забезпечення розумової працездатності учнів з різним рівнем функціональної рухливості нервових процесів // Науковий вісник ВДУ.- 1999. - № 4. - С. 92-95. (Особисто дисертантом здійснено теоретичні розрахунки, апробація теоретичного опису експериментальних даних та узагальнення).

Борейко Т.І., Лизогуб В.С., Кравченко О.К., Хоменко С.М., Петренко Ю.О., Юхименко Л.І. Сенсомоторні функції у людей зрілого та похилого віку з різним рівнем розвитку індивідуально-типологічних властивостей ВНД // Вісник морфології, Вінницький державний медичний університет. - 1999. - Т.5, № 2. - С. 204-206. (Особисто дисертантом здійснено підбір літератури, аналіз та узагальнення даних, сформульовано висновки до роботи).

Макаренко М.В., Хоменко С.М., Воскубенко Н.Л. Вегетативне забезпечення розумової роботи різної тривалості у дітей молодшого шкільного віку // Вісник Черкаського університету. - 2000. - Вип. 22. - С. 105-112. (Особисто дисертантом здійснено експериментальні дослідження, їх статистична обробка та аналіз).

Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Кравченко О.К., Хоменко С.М., Василенко О.М., Корольов В.В. Динаміка функції уваги та її зв’язок з індивідуально-типологічними властивостями нервових процесів у людей зрілого та похилого віку // Фізіол. журнал. - 2000. - Т. 46, №1. - С. 75-81. (Особисто дисертантом проведено підбір літературних даних, статистичну обробку та аналіз експериментальних досліджень).

Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Хоменко С.М., Воскубенко Н.Л., Василенко О.М., Корольов В.В. Вегетативне забезпечення розумової діяльності різного ступеня складності у дітей молодшого шкільного віку // Фізіол. журнал. - 2000. - Т. 46, №4. - С. 24-32. (Особисто дисертантом здійснено теоретичні розрахунки, апробація теоретичного опису експериментальних даних та узагальнення).

Хоменко С.М. Вегетативне забезпечення розумової діяльності учнів молодшого шкільного віку // Матер. наук. конф. „Індивідуальні психофізіологічні особливості людини та професійна діяльність”. Київ-Черкаси. – 2001. – С. 116.

Лизогуб В.С., Харченко Д.М., Хоменко С.М., Юхименко Л.І., Петренко Ю.О., Явник О.Е. Онтогенез нейродинамічних функцій людини // Матеріали XVI з’їзду Українського фізіологічного товариства. – Фізіол. журн. НАН України. Вінниця, 2002. – Т.48, №2. – С. 123-124. (Особисто дисертантом проведено аналіз експериментальних досліджень, сформульовано висновки до роботи).

Макаренко М.В., Лизогуб В.С., Хоменко С.М., Мартиненко М.Г. Зв'язок успішності навчання з нейродинамічними властивостями нервової системи та психічними функціями // Тези доповідей Всеукраїнської наукової конференції, присвяченої 160-річчю кафедри фізіології людини і тварин Київського національного університету імені Тараса Шевченка "Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології". Київ, 2002 - 78 с. (Особисто дисертантом проведено аналіз експериментальних досліджень, сформульовано висновки до роботи).

Хоменко С.М. Зміна психологічних функцій у дітей молодшого шкільного віку за умов виконання розумової роботи різної складності // Матер. Всеукр. наук. симп. “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі”. Черкаси. - 2003. - С. 102.

АНОТАЦІЇ

Хоменко С.М. Розумова діяльність за умов переробки зорової інформації різного ступеня складності та успішність навчання учнів з різними типологічними властивостями вищої нервової діяльності – 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, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню ролі індивідуально-типологічних властивостей ВНД, психічних функцій та особливостей характеру вегетативного реагування (за показниками серцевого ритму) в результативності розумової діяльності по переробці зорової інформації різного ступеня складності та в успішності навчання учнів молодшого шкільного віку (9-10 років).

Виявлено зв’язок індивідуально-типологічних властивостей ВНД з результативністю розумової діяльності на навантаження різного ступеня складності та успішністю навчання, характером психомоторного та вегетативного реагування в учнів молодшого шкільного віку.

Доведено, що особи з високим рівнем властивостей ВНД характеризувалися достовірно вищими показниками розумової діяльності, пам’яті та уваги, більш вираженою активацією механізмів регуляції серця, ніж особи з низьким рівнем типологічних властивостей ВНД. Підвищення темпу та збільшення тривалості розумової роботи приводить до меншої психомоторної і вегетативної реактивності, появи розузгодження у механізмах регуляції серця, а також зниженням залежності цих функцій від індивідуально-типологічних властивостей нервової системи.

Успішність навчання знаходиться в прямій залежності від рівня розвитку високо генетично-детермінованих властивостей ВНД. Високому рівню ФРНП та СНП відповідає більш результативна навчальна діяльність.

Ключові слова: індивідуально-типологічні властивості ВНД (функціональна рухливість та сила нервових процесів), психофізіологічні функції, короткочасна пам’ять, властивості уваги, серцевий ритм, успішність навчання.

Хоменко С.Н. Умственная деятельность в условиях переработки зрительной информации разной степени сложности и успешность обучения учеников с разными типологическими свойствами высшей нервной деятельности. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2005.

Диссертация посвящена исследованию роли индивидуально-типологических свойств ВНД, психических функций и особенностей характера вегетативного реагирования (за показателями сердечного ритма) в результативности умственной деятельности по переработке зрительной информации разной степени сложности и в успешности обучения учеников младшего школьного возраста (9-10 лет).

Выявлена связь индивидуально-типологических свойств ВНД с результативностью умственной деятельности на нагрузку разной степени сложности и успешностью обучения, характером психомоторного и вегетативного реагирования в учеников младшего школьного возраста.

Доказано, что исследуемые с высоким уровнем свойств ВНД характеризировались достоверно высшими показателями умственной деятельности, памяти и внимания, болей выраженной активацией механизмов регуляции сердца, по сравнению с испытуемыми с низким уровнем типологических свойств ВНД. Повышение темпа и увеличения длительности умственной работы приводит к меньшей психомоторной и вегетативной реактивности, появлению рассогласованию в механизмах регуляции сердца, а также снижения зависимости этих функций от