КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

Раздайбедін Віталій Миколайович

УДК 612.1.062:612.8.067

АДАПТАЦІЯ СЕРЦЕВО-СУДИННОЇ СИСТЕМИ

І СТАН ВИЩОЇ НЕРВОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ОРГАНІЗМУ

В УЧНІВ СТАРШОГО ШКІЛЬНОГО ВІКУ

ПІД ВПЛИВОМ ТРИВАЛИХ ФІЗИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

03.00.13 – фізіологія людини і тварин

Автореферат

на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ - 2005

Дисертацією є рукопис

Робота виконана на базі Луганського національного

педагогічного університеті імені Тараса Шевченка

Науковий керівник:

доктор біологічних наук, професор

Іванюра Іван Олексійович

Луганський національний педагогічний

університет імені Тараса Шевченка, професор кафедри анатомії,

фізіології людини та тварин;

Офіційні опоненти:

Макаренко Микола Васильович,

провідний науковий співробітник відділу

фізіології головного мозку Інституту фізіології

імені О.О.Богомольця НАН України;

доктор біологічних наук, професор

Ільїн Володимир Миколайович,

завідувач кафедри біології

Національного університету фізичного

виховання і спорту України

Провідна установа: доктор біологічних наук, професор

Науково-дослідний інститут геронтології АМН України, м. Київ.

Захист відбудеться 20 вересня 2006 року о 16 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.____.

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

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий 29 червня 2006 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Старший шкільний вік є надзвичайно важливим періодом онтогенезу. Саме в цей період розвитку індивіда продовжують формуватися його особистісні і фізіологічні якості. Постійно зростаючі розумові і тренувальні фізичні навантаження висувають перед підростаючим організмом надзвичайні умови. Включення фізичної культури і спорту в режим життя сучасного підлітка і юнака сприяє гармонійному розвитку його особистості, а фізичні вправи і спорт до певної міри будуть компенсувати недостатній компонент в добовому режимі – м’язову діяльність [Уілмор Д.Х., Костил Д.Л., 1997; Ванюшин Ю.С., Ситдиков Ф.Г., 2001 й ін]. При дослідженні впливу тривалих фізичних навантажень на підростаючий організм адаптація розглядається як процес цілеспрямованого збільшення його функціональних можливостей [Агаджанян Н.А., Катков А.Ю., 1982; Солодков А.С., 1998 і ін.]. Індикатором рівня пристосувальних реакцій на виникаючі внутрішні і зовнішні впливи в умовах тривалих фізичних навантажень може слугувати стан серцево-судинної системи [Калчинська А.З., 1983; Baddeley А., 1992 і ін.]. Відомо, що в процесі онтогенезу дітей існують пристосувальні реакції, які зумовлені розвитком складних нервових процесів і механізмів саморегуляції вегетативних функцій. Оскільки нервовій системі належить провідна роль у формуванні пристосувальних реакцій функціональної системи [Пшеннікова М.Г., 1986, Макаренко М.В., 1991, Лизогуб В.С., 1999], а основна увага теорії функціональних систем звернена на процес системної організації збудження в центральній нервовій системі [Анохін П.К., 1975, Платонов К.К., 1982, Мерлін В.С., 1986], то особливого значення при цьому набуває проблема залежності пристосувальних реакцій від індивідуальних значень нейродинамічних функцій.

Актуальність проблеми адаптації організму підлітків та юнаків старшого шкільного віку визначається ще й тим, що в практиці спортивних тренувань дуже часто існує невідповідність між адаптивними здатностями організму і силою зовнішніх впливів при фізичних навантаженнях, що спричиняє різкий ріст функціональної напруги, зростання своєрідної “ціни” адаптації і у ряді випадків її зрив, виникнення й розвиток різного роду дезадаптивних зрушень. Очевидно, що без визначення критеріїв фізіологічної адаптації неможливо оцінити характер змін, які відбуваються в організмі, який розвивається в умовах тривалих фізичних навантажень, прогнозувати можливість порушень стану здоров’я і раціонально організувати процес фізичного виховання. Визначення зон інтенсивності і тривалості м’язової діяльності, яка викликає напруження функцій у фізіологічних межах, набуває в сучасній фізіології принципово важливого значення. Незважаючи на певні досягнення в цьому напрямку [Борилкевич В.Е., 1982; Антропова М.В., Козлов В.И., 1984; Ванюшин Ю.С., Ситдиков Ф.Г., 2001 і ін.], питання кількісної оцінки адаптивних зрушень, різних за своїми функціональними можливостями, працездатністю у динамічній роботі залишається, як і раніше, одним з найперспективніших у галузі загальної теорії і практики адаптації. Складність практичного вирішення цієї проблеми зумовлюється і тим, що кожен віковий період характеризується особливостями морфофункціонального розвитку функціональних систем, зокрема серця і легень, змінюється діапазон пристосування до фізичних навантажень [Граєвська Н.Д., 1995; Міщенко В.С., 1997; Ванюшин Ю.С., 1999 і ін.].

Актуальність, недостатнє вивчення і безсумнівна практична значимість викладеної проблеми стали передумовами проведення експериментальних досліджень щодо вивчення вікових адаптаційних можливостей однієї з провідних адаптивних систем організму (серцево-судинної), формування регуляційних механізмів, ступеня їх зрілості і складної взаємодії центральної і вегетативної нервової системи.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота є продовженням комплексних досліджень, започаткованих доктором біологічних наук М.В. Макаренко в лабораторії вищої нервової діяльності інституту фізіології ім.. О.О. Богомольця НАН України по вивченню формування нейродинамічних, психомоторних функцій та їх зв’язку з ефективністю навчальної і професійної діяльності. Робота виконана в межах держбюджетної теми Луганського національного педагогічного університету ім. Тараса Шевченка, номер держреєстрації 0103U003607.

Мета і завдання дослідження. Мета роботи - вивчення особливостей адаптаційних реакцій серцево-судинної системи в умовах тривалих фізичних навантажень, формування психофізіологічних функцій, їх взаємозв’язку і залежності в організмі учнів старшого шкільного віку. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

1. Вивчити особливості функціонального стану і адаптивних можливостей системи кровообігу організму учнів старшого шкільного віку (15-17 років) під впливом тривалих фізичних навантажень і встановити при цьому оптимальний рівень функціонування, який сприяє прогресу організму.

2. Охарактеризувати значення особливостей функціонування серцево-судинної системи під впливом фізичних навантажень для розвитку адаптаційних можливостей організму.

3. Виявити динамічні характеристики розвитку індивідуально-типологічних особливостей вищої нервової діяльності, сенсомоторних та психічних функцій (довільна увага, короткочасна пам’ять) у підлітків та юнаків старшого шкільного віку при тривалих багаторічних фізичних навантаженнях.

4. Вивчити реактивність серцево-судинної системи, її динаміку, специфічність та індивідуальні особливості в осіб з різною вираженістю нейродинамічних процесів, розглянути структуру кореляційних зв’язків між показниками нейродинамічних і вегетативних процесів.

Об’єктом дослідження є властивості нейродинамічних, психофізіологічних і вегетативних функцій людини в процесі вікового розвитку під впливом фізичних навантажень.

Предметом дослідження є формування адаптаційних реакцій серцево-судинної системи, розвиток індивідуально-типологічних властивостей ВНД та їх прояв у вегетативних функціях.

Методи дослідження. Аналізувались та узагальнювалися дані наукової літератури; використовувалися методи дослідження серцевого ритму та фаз серцевої діяльності; параметрів гемодинаміки; властивостей основних нервових процесів (функціональної рухливості і сили нервових процесів), латентних періодів зорово-моторних реакцій різного ступеня складності та психофізіологічних функцій (довільна увага, пам’ять); методи математичної статистики.

Наукова новизна одержаних результатів. Отримані нові дані про адаптаційні можливості серцево-судинної системи організму людини у віці 15-17 років при тривалих фізичних навантаженнях і відповідні зміни нейродинамічних і психофізіологічних функцій у формуванні міжсистемних взаємозв’язків, а також їх зв’язок з психічними та вегетативними функціями, що має важливе значення для теорії функціональних станів та пристосувальної поведінки людини.

Вперше показаний розвиток адаптивних можливостей функціонування серцево-судинної системи під впливом тривалих тренувальних фізичних навантажень у підлітків і юнаків старшого шкільного віку. Подальшу розробку отримали наявні уявлення про взаємозв’язок між властивостями основних нервових процесів і механізмами адаптації вегетативних систем.

Визначена динаміка зв’язків властивостей основних нервових процесів з вегетативними та психічними функціями. Показано, що в учнів з різним рівнем розвитку цих властивостей характер і їх спрямованість неоднакова. Доведено, що величина і швидкість розгортання компенсаторних реакцій гемодинаміки та активність механізмів регуляції серцевого ритму визначаються індивідуально-типологічними властивостями ВНД.

Практичне значення одержаних результатів. Результати досліджень властивостей нейродинамічних функцій у комплексі з функціями серцево-судинної системи дозволяють визначити рівень фізичної підготовленості та тренованості спортсмена, прогнозувати і керувати процесом його підготовки. Матеріали досліджень дисертаційної роботи впроваджено у лекційні курси і лабораторні заняття з вікової фізіології, фізіології спорту, фізіології людини та тварин, фізіології вісцеральних систем, фізіології ВНД в Луганському національному педагогічному університеті імені Тараса Шевченка, на кафедрі фізіології людини та тварин Херсонського державного університету, а також на кафедрі фізіології людини та тварин Черкаського національного університету імені Богдана Хмельницького.

Особистий внесок здобувача у виконанні роботи полягає у самостійному виконанні всього експериментального дослідження, зборі інформації, статистичній обробці і аналізі даних, описі і обговоренні результатів та їх узагальненні. У 17 наукових працях автору належить основний фактичний матеріал, отриманий у процесі досліджень. В актах впровадження, що стосуються наукової та практичної новизни, використано матеріали автора.

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертації доповідалися та обговорювалися на симпозіумі з проблеми “Особливості формування та становлення психофізіологічних функцій в онтогенезі” (Київ – Черкаси, 2003), на міжнародних науково-практичних конференціях: “Наука і освіта 2003” (Дніпропетровськ, 2003), “Фізична реабілітація як напрям підготовки спеціалістів” (Київ, 2003), на міжнародній конференції студентів і молодих вчених “Екологічні проблеми міст і промислових зон: шляхи їх вирішення” (Львів, 2003), “Культура здоров’я як предмет освіти” (Херсон, 2004), “Каразінські природознавчі студії” (Харків, 2004).

Публікації. За матеріалами дисертаційної роботи опубліковано 14 наукових праць, з яких 6 статей надрукованих у фахових виданнях, затверджених ВАК України за біологічним напрямком та 8 таких, що додатково відображають наукові результати дисертації (тези доповідей).

Структура та обсяг дисертації. Дисертація викладена на 174 сторінках тексту комп’ютерного набору (136 сторінок основної частини) і складається зі вступу і 6 розділів. Список літератури включає 310 посилань, серед яких 44 видання іноземними мовами. Робота містить 30 таблиць та ілюстрована 14 діаграмами та рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Організація та методики дослідження. Об’єктом дослідження були хлопчики (підлітки, юнаки) ІХ – ХІ класів спеціалізованої школи здорового способу життя № 26 м. Луганська. Всього в дослідженні прийняли участь 250 осіб, віком 15-17 років. Основні групи складали учні спортивних класів, які займались фізичними тренувальними навантаженнями (плавання) протягом 6-7 років. Контрольну групу становили учні, які займалися за звичайною програмою фізичного виховання. Лонгітудинальне обстеження кожної групи здійснювали протягом трьох років, починаючи з ІХ класу до ХІ класу включно. Дослідження проводились з кожною групою один раз на рік, на початку навчального року – у вересні та жовтні.

Застосовані найпростіші антропометричні виміри (зріст, маса тіла, окол грудної клітки в трьох фазах, станова сила та сила кистей рук) для вивчення морфологічних познак будови тіла. Під час обстежень стан фізичного розвитку досліджуваних оцінювали за методами стандартів та індексів (Quetelet A., 1870; Маркосян А.А., 1969; Нечитайло Ю.М., 1998). Загальні адаптаційні можливості організму досліджували за допомогою індексу рівня фізичної працездатності організму (Баєвський Р.М., 1988) та індексу рівня фізичного стану (Пирогова Е.А., 1986). При медичному огляді у обстежуваних учнів відхилень у соматичному і психічному статусі не виявлено. За шкільною документацією всі учні встигали за учбовими програмами.

У дисертаційному дослідженні були використані наступні методи: полікардіографія (Карпман В.Л., 1989) для дослідження фазової структури систоли лівого шлуночка (метод Блюмберга-Мааса-Хольдака), а також для одержання додаткових даних про функціональний стан серцево-судинної системи, зо-крема, про скорочувальну здатність міокарда; варіаційна пульсометрія (Баєвський Р.М., 1975) для дослідження функціонального стану та характеру вегетативної регуляції серцево-судинної системи; електрокардіографія у 12-ти загальноприйнятих відведеннях (Осколкова М.К., Купріянова О.О., 2001) для виявлення особливостей біоелектричної активності серця; вимірювання артеріального тиску за методом Короткова та застосування гемодинамічних тестів (Виноградова Т.С., 1986 і ін.) для вивчення центральної гемодинаміки. Адаптаційний потенціал серцево-судинної системи оцінювався за методом Баєвського Р.М. (Баєвський Р.М., 1988).

Дослідження функцій серцево-судинної системи проводилося в стані відносного фізіологічного спокою обстежуваних та після стандартної функціональної проби Мартіне-Кушелевського.

В дослідженнях типологічних властивостей ВНД ми враховували рекомендації З.І. Коралової-Бирюкової [1968]. Тривалість обстежень не перевищувала 30-40 хвилин. Обстеження проводилися у дні високої розумової працездатності – у вівторок, середу, четвер на другому, третьому уроках з 9 до 11 годин дня.

Дослідження функціональної рухливості, сили нервових процесів та зорово-моторних реакцій різного ступеня складності проведені за методикою та на приладі ПНДО-1, розроблених М.В. Макаренком. ФРНП і СНП досліджували в режимі “нав’язаного ритму” із застосуванням кольорових подразників.

Вивчення функції короткочасної зорової та слухової пам’яті проводили з використанням 10 одиниць різномодальних сигналів (слова та цифри). Функції уваги (об’єм, концентрацію та переключення) досліджували за допомогою “коректурної проби з кільцями” (кільця Ландольта) та “чорно-червоних таблиць” (методика Шульте) [Марищук В.Л., 1968; Макаренко М.В., 1996].

Отриманий експериментальний матеріал обробляли методом параметричної і непараметричної статистики за програмами Statistica for Windows 5, Microsoft Excel – 97. Цифрові масиви всіх обстежуваних показників обробляли для кожного учня окремо. Показники нейродинамічних, психічних та вегетативних функцій порівнювали між собою в кожній віковій групі окремо.

Результати дослідження та їх обговорення

1. Особливості адаптації серцево-судинної системи учнів старшого шкільного віку при тривалих фізичних навантаженнях.

1.1. Вікові особливості фізичного розвитку учнів старшого шкільного віку. Результатами вивчення особливостей фізичного розвитку виявлені достовірні відмінності між антропометричними характеристиками підлітків та юнаків плавців та їх ровесників контрольних класів. У юних спортсменів упродовж дослідного періоду якісно більшими виявлялися показники околу грудної клітки та група силових показників. Зріст та маса тіла у підлітків та юнаків контрольних класів була більшою, ніж у плавців. Аналізуючи динаміку розвитку організму за методом індексів та стандартів, виявилося, що у юних спортсменів динаміка зростання ваги була меншою, ніж у підлітків та юнаків контрольної групи. Показники індексу Ерісмана свідчать, що розвиток м’язів грудної клітки був більш інтенсивним саме в спортивних групах. Методом стандартів фізичний розвиток спортивної групи 15-річних підлітків нами був оцінений як гармонійний, контрольної групи цього ж віку як дисгармонійний. У 16 і 17 років розвиток підлітків як спортивної, так і контрольної груп нами оцінювався як гармонійний.

Величина рівня загальної фізичної працездатності (ІП) в спортивній групі за прийнятою шкалою оцінок характеризувалася як вища за середні показники, а в контрольній групі ІП був оцінений як середній. Впродовж трьох років дослідження нами спостерігалось покращення рівня загальної фізичної працездатності організму в спортивній групі, в контрольній групі ці показники залишалися незмінними, а в деякі вікові періоди погіршувалися. Рівень фізичного стану організму (РФС), який досліджувався за методикою Е.А. Пирогової [1986], покращувався з віком в обох групах, хоча і з різною інтенсивністю (р<0,01). РФС в спортивній групі нами був оцінений як вищий за середній, а відповідний показник в контрольній групі оцінювався як середній. Отже, при загальному аналізі показників фізичного розвитку учнів спортивної та контрольної групи слід зазначити, що учні спортивної групи випереджають у фізичному розвитку однолітків контрольних груп за багатьма критеріями, що вказує на активацію процесу морфофункціонального дозрівання в організмі в умовах тривалих фізичних навантажень.

1.2 Адаптаційні реакції серцево-судинної системи учнів старшого шкільного віку при тривалих фізичних тренуваннях за даними полікардіографії та електрокардіографії. Проведене дослідження показало, що в стані відносного фізіологічного спокою паралельно зі збільшенням серцевого циклу (С) з віком в учнів спостерігалося зменшення частки систоли в загальній тривалості серцевого циклу, що приводило до змін систолічного показника (СП), і його величини упродовж дослідного періоду були достовірно меншими в учнів спортивних груп (рис. 1). Скорочення систолічного показника в учнів спортивних класів відбувалося паралельно зі змінами тривалості основних періодів та фаз систоли. Результати дослідження вказують на те, що в підлітків та юнаків, які тривалий час займалися тренувальними фізичними навантаженнями, тривалість фаз асинхронного та ізометричного скорочення більша, ніж у здорових осіб, що не займалися спортом. Тривалість періоду напруги за нашими даними у юних спортсменів виявлялася збільшеною за рахунок подовження як ізометричного, так і частково асинхронного скорочення. У процесі вікового розвитку вона коливалася від 9,8 до 10,5 мс. Подібні зміни у фізично тренованих осіб описані в роботах В.Л. Карпмана [1965], М.А. Абрикосової [1984] й ін. Тривалість періоду вигнання крові із серця в юних спортсменів виявилася такою ж, як і в нетренованих школярів.

Рис 1. Середня тривалість фаз серцевого циклу в учнів спортивної (1) та контрольної (2) груп в стані відносного фізіологічного спокою (* - р < 0,01 - вірогідність різниць між однолітками різних груп).

Про виникаючі зміни в механічній роботі серця юних спортсменів під впливом фізичних навантажень свідчать досліджувані нами деякі інформативні показники, які характеризують тривалість періодів вигнання і напруги по відношенню до тривалості систоли серця та до загальної тривалості серцевого циклу. В учнів спортивних груп впродовж трьох років внутрішньосистолічний показник (ВСП, %) і внутрішньоцикловий показник вигнання (ВЦПВ, %) виявились кількісно (р<0,01) меншими порівняно з відповідними показниками у контрольних групах. Відмінностей у внутрішньоцикловому показнику напруги в обстежуваних групах не реєструвалося. Вікова динаміка частини механічної систоли, яка затрачується на виконання корисної роботи (ВСП, %), у підлітків і юнаків спортивної групи характеризувалась поступовим зменшенням.

Проведене дослідження показало, що у юних спортсменів основні біоелектричні параметри серцевої діяльності достовірно відрізнялися від таких у контрольних класах. У юних спортсменів під впливом фізичних тренувань виявлена тенденція до збільшення тривалості механічної, електричної систоли. Відмінності між досліджуваними групами спостерігалися також в тривалості передсердно-шлуночкової провідності (Р – Q), деполяризації шлуночків (QRS) та інтервалі Т – Р (табл. 1). Відносне подовження інтервалу Р – Q на фоні брадикардії розглядається як фізіологічна особливість серця тренованих осіб і зумовлена підвищенням тонусу блукаючого нерва [Парін В.В., Баєвський Р.М., 1970; Гринене Э., 1990 і ін.]. Амплітуда зубців R і Т була вищою в юних спортсменів, що свідчить про інтенсифікацію процесів метаболізму у міокарді, покращення його кровопостачання і скоротливої здатності [Фомин Н.А., 1997; Фурман Ю., 2001]. Переважаючим типом ЕКГ у підлітків і юнаків досліджуваних груп є нормальний, однак зустрічаються у різних співвідношеннях правий і лівий типи ЕКГ.

Отже, у процесі вікового розвитку під впливом фізичних навантажень на підростаючий організм нами реєструвалося поступове зменшення частки механічної систоли, яка затрачується на корисну роботу, зростання тривалості періоду напруги і його складових частин – асинхронної та ізометричної фази. Виявлені закономірності, на нашу думку, вказують на розвиток помірної гіподинамії міокарду юних спортсменів у стані фізіологічного спокою, що може розглядатися як прояв принципу економічності [Карпман В.Л., 1965]. Згідно з дослідженнями W. Raad (1968), В.Л. Карпмана (1988) та ін. подовження фази ізометричного скорочення у спортсменів виникає у зв’язку з активністю симпато-інгибіторних та холінергічних механізмів і високого тонусу блукаючого нерва. При цьому зменшується напруга міокарду і, як наслідок, знижується швидкість наростання тиску в шлуночках. В результаті ізометричне скорочення при інших рівнозначних умовах подовжується. Деякі автори відзначають [Граєвська Н.Д., 1980; Ванюшин Ю.С., 2001 і ін.], що у дорослих спортсменів спостерігається подовження серцевого циклу, яке наступає, головним чином, за рахунок діастоли, що створює кращі умови для кровонаповнення серця і покращення його обміну. Одержані результати досліджень серцево-судинної системи організму підлітків і юнаків старшого шкільного віку свідчать про те, що під впливом тривалих фізичних навантажень виникають функціональні зміни, які підвищують рівень адаптації організму.

1.3. Динаміка регуляції функціонального стану серцево-судинної системи організму учнів в процесі адаптації до тривалих фізичних навантажень. Порівняльний аналіз регуляційних функцій серця підлітків та юнаків спортивних класів та їх ровесників контрольної групи дав змогу виявити деякі відмінності. В умовах відносного фізіологічного спокою виявляється хвилеподібне подовження середніх значень кардіоциклу і, відповідно, порідшання пульсу впродовж переходу до все більш старших обстежуваних груп юнаків. Це відповідає вже відомим у віковій фізіології даним про порідшання пульсу з віком. Звертає на себе увагу той факт, що зростання кардіоциклу з віком у хлопчиків контрольної групи відбувається більш повільно, ніж відповідні показники в спортивній групі. Очевидно, це пояснюється посиленням холінергічних або послабленням адренергічних впливів на серце в умовах тривалих фізичних навантажень. Основні показники варіаційної пульсометрії у юних спортсменів порівняно з контролем мають у більшості випадків достовірні відмінності, які відображають особливості співвідношення адренергічної і холінергічної регуляції. У юних спортсменів в стані відносного фізіологічного спокою виявлені більші показники тривалості кардіоциклу (Мо) та його варіаційного розмаху (ВР), менші - АМо, ПАПР, ВПР та ІВР і, відповідно, рідшим був пульс, меншим індекс напруги (ІН) регуляційних систем, ніж в контрольній групі. Отже, у стані відносного фізіологічного спокою в учнів спортивних класів спостерігалось зменшення централізації в управлінні серцевим ритмом в бік автономного контуру регуляції. Порушення рівноваги між адренергічними та холінергічними механізмами регуляції проявлялися в підвищенні тонусу парасимпатичного відділу ВНС. Адаптаційний потенціал серцево-судинної системи (АПБ), розрахований за методикою Баєвського Р.М., як у юних плавців, так і в учнів контрольних груп упродовж старшого шкільного віку знаходився на рівні задовільної адаптації. Для виявлення впливу тривалих фізичних навантажень на характер регуляції серцево-судинної системи порівнювались середньостатистичні групові значення показників варіаційної пульсометрії після однакового тестового фізичного навантаження. Зіставлення статистичних показників серцевого ритму в стані м’язового навантаження дало змогу виявити вікові особливості регуляційних процесів серцевого ритму при перебудові роботи серцево-судинної системи на новий функціональний рівень. Дані про характер реакції серцевого ритму після тестового фізичного навантаження у 15-річному віці свідчать про те, що у юних плавців в цей період спостерігаються більш низькі значення АМо (22,60±1,15% у спортивному і 35,91±2,13% у контрольному класі при р<0,001), ІН (35,5±3,73 у.о. у спортивному і 141,2±26,41 у.о. у контрольному класі при р<0,001), ПАПР (34,2±2,29 у.о. у спортивному і 68,8±4,81 у.о. у контрольному класі при р<0,001), ІВР (47,1±5,0 у.о. у спортивному і 144,7±24,9 у.о. у контрольному класі при р<0,001), ніж відповідні показники контрольної групи. Отже, адаптація до інтенсивної м’язової роботи (плавання) супроводжується у підлітків і юнаків мобілізацією захисних пристосувань серцево-судинної системи. Спортивні тренування прискорюють темпи онтогенетичних перетворень і тим самим забезпечують економну і ефективну роботу серця в умовах тривалих фізичних навантажень. Спрямованість і ступінь проявів адаптивних змін залежать від віку і стану організму, а також від тривалості дії тренувальних фізичних навантажень.

1.4. Вікові особливості гемодинаміки в учнів старшого шкільного віку при тривалих фізичних навантаженнях. Порівняльний аналіз гемодинамічних показників у віковому аспекті показав, що їх величини в учнів різних груп у стані відносного фізіологічного спокою відрізнялися лише в 17-річному віці. Достовірні відмінності були зареєстровані в показниках систолічного артеріального тиску (АТс), який становив в юнаків спортивної групи 111,2±1,3 мм рт.ст., а в контрольних класах 117,5±1,2 мм рт.ст.(р<0,05). У юних спортсменів меншими виявлялися хвилинний об‘єм крові (ХОК) та серцевий (СІ) індекс (відповідно 5,1±0,1 л/хв, 3,2±0,1 л/хв/мІ у юнаків спортивних класів проти 6,3±0,2л/хв і 3,9±0,1 л/хв/мІ в контролі при р<0,05-0,01). Повільне зменшення артеріального тиску, яке ми спостерігали з віком у юних плавців паралельно із зростанням фізичних навантажень, в літературних джерелах пояснюється перебудовою всіх компонентів мікроциркуляторного русла, його розширенням і поліпшенням пропускної здатності [Карпман В.Л., 1989].

Більш суттєві відмінності між обстежуваними групами в характері гемодинаміки виявлялися після стандартної функціональної проби. Тестове навантаження у 15-річному віці викликало значне підвищення ХОК в підлітків контрольних класів (10,3±0,4 л/хв), а також зростання СІ до 6,8±0,3 л/хв/мІ. У підлітків спортивних груп відповідні величини були меншими і становили відповідно 7,6±0,3 л/хв і 5,3±0,3 л/хв/мІ. Порівняльний аналіз показників центральної гемодинаміки у юнаків спортивної і контрольної групи у 16-річному віці показав, що їх величини у спортсменів були більшими, ніж у контрольних класах. Так, у юнаків спортивної групи АТс становив 125,9±1,7 мм рт.ст., а в контрольній групі – 140,2±2,0 мм рт.ст. (р<0,01), пульсовий артеріальний тиск (АТп) – 65,3±2,0 мм рт.ст. і 83,2±2,4 мм рт.ст. (р<0,01), систолічний об’єм крові – 87,4±1,9 мл і 97,0±1,9 мл (р<0,01), ХОК – 8,4±0,3 л/хв і 9,9±0,4 л/хв (р<0,01), СІ – 5,4±0,2 л/хв/мІ і 6,2±0,2 л/хв/мІ (р<0,05).

Порівняльний аналіз гемодинамічних параметрів юнаків 17-річного віку після функціональної проби виявив, що у обстежуваних контрольної групи достовірно більшими, порівняно з юними спортсменами, виявлялися АТс (141,9±1,6 мм рт.ст. і 124,3±1,6 мм рт.ст., при р<0,01); АТп (82,4±1,7 мм рт.ст. і 68,4±1,8 мм рт.ст., при р<0,01); середній артеріальний тиск (САТ) (86,9±1,1 мм рт.ст. і 78,7±1,0 мм рт.ст., при р<0,01); СОК (95,6±1,4 мл і 90,8±1,4 мл, при р<0,05); ХОК (11,2±0,3 л/хв і 7,5±0,2 л/хв, при р<0,01); СІ (6,8±0,2 л/хв/мІ; 4,7±0,2 л/хв/мІ, при р<0,01).

Аналізуючи вікові параметри гемодинаміки, слід відмітити більшу їх стабільність після тестового навантаження в учнів спортивної групи, а, отже, можна вважати, що при досягненні певної фізичної тренованості у підлітків і юнаків під впливом фізичних навантажень збільшується можливий об'єм м’язової роботи, який виконується без зниження функціональних можливостей організму і з мінімальним напруженням регуляційних систем.

2. Динаміка властивостей вищої нервової діяльності в учнів старшого шкільного віку при тривалих фізичних навантаженнях.

2.1. Вікові зміни нейродинамічних процесів учнів старшого шкільного віку при тривалих фізичних навантаженнях. Вивчення вікової динаміки властивостей основних нервових процесів у школярів спортивної і контрольної групи старшого шкільного віку показало, що в цей період онтогенезу продовжується їх поступове формування. Результатами досліджень функціональної рухливості (ФРНП), сили (СНП) основних нервових процесів, латентного періоду простої (ЛП ПЗМР) зорово-моторної реакції та реакції вибору одного подразника з трьох (ЛП РВ1-3) та двох із трьох (ЛП РВ2-3) встановлено, що характер вікової динаміки зазначених функцій неоднаковий в учнів контрольних і спортивних класів (табл. 1).

Таблиця 1

Різниця між статистичними показниками нейродинамічних властивостей хлопчиків контрольних і спортивних класів старшого шкільного віку (Х±m)

Вік | ФПНП,п/хв | СНП, % | ПЗМР, мс | РВ1-3, мс | РВ2-3, мс

15

(n=60/60) | 1 | 88,5±1,9 | 16,1±0,6 | 340,3±12,7 | 345,9±6,7 | 580,4±10,6

2 | 95,7±1,7* | 12,7±0,5* | 273,4±9,0* | 380,7±10,0* | 526,6±13,6*

16

(n=60/60) | 1 | 90,9±1,7 | 15,1±0,6 | 274,3±7,3* | 322,3±8,1* | 468,9±9,9*

2 | 98,8±1,9* | 10,9±0,3* | 226,2±6,5** | 348,4±10,4* | 436,2±6,1**

17

(n=60/60) | 1 | 101,3±1,9* | 13,2±0,5* | 264,1±4,4* | 340,0±9,3* | 460,9±9,8*

2 | 110,2±1,9** | 10,0±0,4** | 222,3±6,8** | 310,9±8,5** | 425,8±7,4**

Примітки: 1 – контрольна група, 2 – спортивна група; * - достовірність відмінностей (* - р < 0,05) між групами 15-річних підлітків відносно 16, 17-річних юнаків; * - між показниками однолітків різних груп - (* - р < 0,05).

Найнижчі значення ФРНП в обстежуваних старшого шкільного віку були виявлені у спортивній і контрольній групі 15-річних школярів. Далі з віком спостерігалося поступове підвищення ФРНП. Отже, упродовж лонгітудинального дослідження показник ФРНП у контрольній і спортивній групах поступово змінювався, але його рівень у юних спортсменів був вищим, ніж в контрольних групах (табл. 1).

Аналіз даних виявив найнижчі значення СНП у групі 15-річних учнів (табл. 1). Впродовж досліджуваного періоду спостерігалося зростання СНП і в 17-річному віці вона становила у контролі 13,2±0,5% помилок, а в спортивній групі – 10,0±0,4% помилок (р<0,05). Отже, як і функціональна рухливість так і сила основних нервових процесів були вищими в учнів спортивних класів. Таку закономірність, очевидно, слід пояснити впливом тривалих аферентних імпульсів, які надходять у нервову систему в процесі систематичних спортивних тренувань, а це, в свою чергу, пред’являє підвищені вимоги до збудливого та гальмівного процесів. Отже, більш високі показники СНП у спортсменів можуть бути результатом підвищення витривалості основних нервових процесів до фізичних навантажень [Макаренко М.В., Лизогуб В.С., 1990-1997; Харченко Д.М., 1998].

Дослідження зорово-моторної реактивності показало, що характеристики простих зорово-моторних реакцій у цьому періоді онтогенезу також мають тенденцію до підвищення, хоча слід відзначити специфічність відповідних реакцій в різних групах (табл. 1). Схожа тенденція до скорочення латентних періодів з віком спостерігалася і в процесі розвитку складних зорово-моторних реакцій. У підлітків та юнаків старшого шкільного віку поступово скорочувалися латентні періоди реакції вибору одного подразника з трьох (ЛП РВ1-3), та двох із трьох (ЛП РВ2-3), але тривалість досліджуваних латентних періодів в різних групах відрізнялася. У 15-річному віці тривалість ЛП РВ1-3 та ЛП РВ2-3 у підлітків контрольної групи становили відповідно 380,7±10,0 і 580,4±10,6 мс, проти 345,9±6,7 і 526,6±13,6 мс в спортивному класі (р<0,05). В процесі вікового розвитку показники покращувалися і наприкінці дослідження, коли обстежувані набули 17-річного віку становили в контрольному класі: ЛП РВ1-3 - 340,0±9,3 мс, ЛП РВ2-3 – 460,9±9,8 мс, у підлітків та юнаків спортивної групи відповідно 310,9±8,5 і 425,8±7,4 мс (р<0,05). За літературними даними залежність параметрів нейродинамічних функцій від особливостей вікового розвитку пояснюється механізмами, які були встановлені електрофізіологічними дослідженнями. Доведено, що клітинна організація ансамблів нейронів еволюційно нової лобної ділянки мозку, яка відіграє важливу роль у переробці та інтеграції інформації, що надходить в головний мозок, продовжує своє формування впродовж усього періоду шкільного навчання. Очевидно, на характер змін нейродинамічних функцій в учнів спортивної групи, на нашу думку, впливають тривалі фізичні навантаження.

2.2. Вікова динаміка психофізіологічних функцій. У нашому досліджені експериментально підтверджено положення ряду авторів [Вороновська В.И., 1989; Макаренко Н.В., Борейко Т.І., 1994; Іванюра І.О., 2000 та ін.] про віковий фактор функціонального розвитку дітей і підлітків. Дослідження мнемічних функції в учнів 15-17 років показало значне випередження їх розвитку з віком. Одержані показники короткочасної слухової і зорової пам’яті свідчать, що її обсяг поступово збільшується в учнів старшого шкільного віку і найвищий у 17 років. Також були виявлені статистично достовірні відмінності між показниками об’єму і продуктивності слухової і зорової пам’яті на різні види матеріалу в учнів спортивних і контрольних груп. Об’єм і продуктивність слухової і зорової пам’яті на різні види матеріалу в учнів спортивних груп упродовж всього досліджуваного періоду були нижчими, ніж відповідні показники в контрольних класах. Відмінності, які виявлені між досліджуваними групами, на нашу думку, пояснюються більшими розумовими тренуваннями під час учбових навантажень у підлітків та юнаків контрольної групи.

Виявлені відмінності короткочасної пам’яті у юних спортсменів з різним рівнем індивідуально-типологічних властивостей ВНД (рис. 2). В обстежуваних з високим рівнем ФРНП об’єм та продуктивність слухової короткочасної пам’яті становили відповідно 75,0±2,0% (на слова), 56,0±1,9% (на цифри) та 7,7±0,2 бала (на слова), 5,7±0,2 бала (на цифри). Об’єм зорової пам’яті становив 90±2,6% (на слова) та 67±3,2% (на цифри). У групах з середнім та низьким рівнями ФРНП відповідні показники були нижчими (р<0,05 – 0,001).

Рис. 2. Показники короткочасної слухової та зорової пам’яті у обстежуваних осіб з - високим, - середнім та - низьким рівнем ФРНП; # - р<0,05 з високим та середнім, * - високим та низьким рівнем функціональної рухливості нервових процесів.

Слід також відзначити, що між ФРНП і показниками об’єму та продуктивності короткочасної слухової і зорової пам’яті на слова та числа у юних спортсменів виявлена пряма кореляція з високим ступенем ймовірності. Коефіцієнт кореляції між рівнем ФРНП і об’ємом слухової пам’яті на слова становив r = 0,32 (р<0,01), на числа r = 0,35 (р<0,01), продуктивністю слухової пам’яті на слова r = 0,32 (р<0,01), на числа r = 0,45 (р<0,001). Коефіцієнт кореляції між рівнем ФРНП і об’ємом зорової пам’яті становив r = 0,29 (р<0,01) на слова і r = 0,31 (р<0,01) на цифри. Отже, індивідуальні відмінності показників об’єму та продуктивності короткочасної пам’яті різної модальності визначаються як видом запропонованого матеріалу, так і типологічними особливостями вищої нервової діяльності обстежених.

Паралельно з вивченням динаміки становлення функції пам’яті в учнів контрольних і спортивних класів старшого шкільного віку нами були проведені дослідження процесів формування у них функцій уваги. Результати дають підставу стверджувати, що мають місце відмінності середніх значень показників переключення уваги (ППУ), загальної кількості переробки інформації (ЗКПІ), швидкості переробки інформації (ШПІ) в обстежуваних учнів різних вікових груп контрольних і спортивних класів. ППУ зростав у хлопчиків контрольних класів з 6,9±0,3 бала у 15 років до 8,1±0,2 бала у 17 років (у спортивному – з 5,4±0,3 бала до 7,7±0,2 бала), ШПІ зростала в контрольному класі з 1,19±0,04 біт/с в 15 років до 1,64±0,03 біт/с у 17 років (у спортивному класі – з 1,21±0,06 до 1,45±0,05 біт/с), ЗКПІ в контрольному класі зростала з 135,9±3,7 біт у 15 років до 154,6±1,7 біт у 17 років (у спортивному класі – з 135,6±3,9 біт до 145,9±2,8 біт). Дослідники [Ливанов М.Н., 1976; R..L. Klutsk, 1978; Хофман І., 1986], котрі вивчали формування психофізіологічних функцій, показали, що зміни, які відбуваються у психічній сфері в процесі вікового розвитку, визначаються тими морфологічними і функціональними перебудовами, що проходять в мозкових структурах.

Проаналізовані результати прояву властивостей основних нервових процесів в індивідуальних властивостях функцій уваги показали, що в обстежуваних з різним рівнем ФРНП наявні чіткі відмінності (рис. 3). Найбільш виражені (р<0,05) відмінності показників уваги виявлені між учнями з високим і низьким рівнем ФРНП.

Рис. 3. Середні значення показників уваги у осіб з - високим, - середнім та - низьким рівнем ФРНП; # - достовірність різниць (р<0,05) між особами з високим та середнім, * - високим та низьким рівнем ФРНП.

В учнів спортивних класів виявлені різного ступеня кореляції між властивостями ФРНП і досліджуваними функціями уваги. Встановлена пряма кореляція з високим ступенем ймовірності між ФРНП і ППУ(r = 0,37, р<0,01), ШПІ (r = 0,35, р<0,01), а також між ФРНП і ЗКПІ з середнім ступенем ймовірності (r = 0,32, р<0,05).

Отже, формування функцій уваги в учнів 15-17 років тісно пов’язане зі станом властивостей основних нервових процесів. Особам з високим рівнем ФРНП, на відміну від учнів з низькими характеристиками нейродинамічних процесів, властиві більші загальний об’єм і швидкість переробки інформації, а також більш швидке переключення уваги.

3. Залежність швидкості та величини розгортання компенсаторних механізмів регуляції серцевого ритму від індивідуально-типологічних властивостей вищої нервової діяльності. Компенсаторні реакції в організмі відбуваються як за участю клітинних, органних та системних реакцій, так і за участю психічних функцій, в тому числі і індивідуально-типологічних властивостей ВНД [Лизогуб В.С., 2001]. Порівнювалися показники економічності функціонування серцево-судинної системи в юних спортсменів, які володіють різними індивідуально-типологічними властивостями ВНД (рис. 4). Показники механічної роботи серця та серцевого ритму реєстрували в стані відносного фізіологічного спокою та після функціональної проби.

Рис. 4. Середні значення показників варіаційних величин ритму серця у осіб з - високим, - середнім та - низьким рівнем ФРНП; # - достовірність різниць (р<0,05) між особами з високим та середнім, * - високим та низьким рівнем ФРНП.

Результатами досліджень встановлено, що в стані відносного фізіологічного спокою у осіб з різним рівнем розвитку ФРНП не виявлено істотних різниць за параметрами роботи серця та серцевого ритму (р<0,05). Відмінності проявилися в реакціях на функціональну пробу (рис. 4). У осіб з високим рівнем ФРНП після тестового навантаження ЧСС була меншою (71,0±2,4 уд-№), ніж у юнаків з низькою ФРНП (95,1±3,1 уд-№) (р<0,01). Показники адекватності процесів регуляції (ПАПР) та вегетативний показник ритму (ВПР) також відрізнялися в учнів з різною ФРНП (рис. 4).

Аналізувалися кореляційні зв’язки між досліджуваними реакціями серцевого ритму на функціональну пробу і показниками функціональної рухливості нервових процесів. Результатами аналізу встановлена пряма кореляція між функціональною рухливістю нервових процесів і тривалістю кардіоциклу (Мо) з високим ступенем ймовірності (r = 0,52 при р<0,001), зворотна з показником адекватності процесів регуляції (ПАПР) з високим ступенем ймовірності (r = -0,43 при р<0,001) та вегетативним показником рівноваги (ВПР) (r = -0,34 при р<0,01). Між ФРНП і АМо, ІН, ВР,ІВР, Мо/Дх кореляції не знайдено.

Аналізуючи відмінності в показниках економічності роботи серця за даними варіаційної пульсометрії за Р.М. Баєвським, нами було висунуте припущення: якщо тривалість кардіоциклу відображається в характері нейродинамічних властивостей організму, тобто відрізняється в групах учнів з високим, середнім та низьким рівнями функціональної рухливості та сили основних нервових процесів, то, можливо, суттєві відмінності можна спостерігати і в фазовій структурі серцевого циклу. Нами проведений аналіз фаз серцевої діяльності в учнів старшого шкільного віку, які відрізнялись за характером нейродинамічних процесів (рис. 5).

Рис.