Щербакова Александра Эдуардовна

На правах рукописи
Щербакова Александра Эдуардовна
ВЕГЕТАТИВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ КАРДИОВАСКУЛЯРНЫХ РЕАКЦИЙ
И ПСИХИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ УЧАЩИХСЯ В УСЛОВИЯХ
ВНЕДРЕНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ В ХМАО-ЮГРЕ
03.03.01 – физиология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Астрахань - 2010
1
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Сургутский государственный педагогический университет Ханты – Мансийского автономного округа – Югры»
Научный руководитель:
Попова Марина Алексеевна, доктор
медицинских наук, профессор
Официальные оппоненты:
Лазько Алексей Евгеньевич,
доктор медицинских наук, СНС
Кучин Роман Викторович,
кандидат биологических наук
Ведущая организация:
ГОУ ВПО Тюменский
университет
государственный
Защита диссертации состоится «25» июня 2010 года в_12-00_ часов
на заседании диссертационного совета ДМ 212.009.01 при Астраханском
государственном университете по адресу: 414000, г. Астрахань, пл. Шаумяна, 1, Естественный институт АГУ.
С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Астраханского государственного университета по адресу: 414000, г. Астрахань, пл.
Шаумяна, д. 1
Автореферат разослан «______» ______ 2010 г.
Ученый секретарь диссертационного
совета,
Ю.В.Нестеров
2
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
В настоящее время пристальное внимание государства направлено на вопросы сохранения здоровья и интеллектуального потенциала нации. В связи
с этим происходит интенсивное внедрение инновационных технологий обучения в систему образования России, в том числе в образовательные учреждения ХМАО-Югры.
Современный учебный процесс предъявляет большие физиологические и
психологические требования к учащимся, часто превышающие функциональные возможности организма, особенно в условиях различных педагогических инноваций (Прасолова О.В., 2005; Поборский А.Н. с соавт., 2008).
Экзаменационный стресс при этом занимает одно из ведущих мест среди
причин, вызывающих психическое напряжение у подростков средней и высшей школы. Часто экзамен становится психотравмирующим фактором и может являться пусковым механизмом реактивной депрессии. Также установлено, что депрессия обуславливает ряд функциональных нарушений, значительно нарушает выполнение повседневных задач, препятствует социальному функционированию личности (Ушаков И.Б., 2002). По данным российских авторов, в экзаменационный период у школьников и студентов регистрируются выраженные нарушения вегетативной регуляции сердечнососудистой системы и возрастание уровня психоэмоционального напряжения
(Фолков Б., 2007; Дмитриев Д.А., 2008; Зарипов В.Н., 2008).
Универсальной реакцией организма в ответ на действия внешней и внутренней среды является показатель вариабельности сердечного ритма. Ритм
сердца при этом подходе рассматривается не только как показатель функции
ритмовождения синусового узла, но, в большей степени, как интегральный
маркер состояния множества систем, обеспечивающих гомеостаз организма
(Подпалов В.П. с соавт., 2006). Нарушение сердечного ритма занимает первое место в структуре болезней системы кровообращения у подростков и лиц
молодого возраста (Школьникова М.А., 2000; Горбунов Н.П., 2004; Меньшикова Л.И., 2004; Архиповский В.Л., 2007; Оганов Р.Г., 2007; Гапон Л.И.,
2009; Brundtland G. H., 2000; Anand S.S., 2001; Choi J.-B., 2006). Установлено,
что на момент окончания школьного обучения в климатических условиях
высоких широт, 14,4% юношей и 4,8% девушек имеют заболевания сердечно-сосудистой системы, к возрасту 22 лет этот показатель увеличивается до
17,8% и 15,6% соответственно (Буганов А.А., 2000; Попова М.А., 2004; Попов А.И. с соавт. 2005; Петриченко О.Г., 2006).
Влияние неблагоприятных климатических условий на физиологические
процессы школьников и студентов и вегетативные проявления экзаменаци3
онного стресса при традиционной системе обучения достаточно хорошо изучены (Ситдиков Ф.Г., 2001; Щербатых Ю.В., 2001). В настоящее время установлена связь между психоэмоционльным стрессом и сердечно-сосудистыми
заболеваниями, которые, в свою очередь, являются одной из причин ухудшения качества жизни (Голубчиков С.Н., 2003; Dobkin P.L., 2000; Sharpley
C.F., 2000; Agelink M.W., 2002). При этом остаются недостаточно изученными вегетативные реакции и психическое состояние организма учащихся в ответ на интенсификацию учебных нагрузок в условиях внедрения инновационных образовательных технологий в
экстремальных климатогеоргафических условиях ХМАО-Югры.
На наш взгляд, проблема оценки реакции организма учащихся на фактор
инновационных технологий в образовании при смене уровня интеллектуальной деятельности, особенно в условиях неблагоприятного климата, занимает
одно из ведущих мест в задачах возрастной физиологии, в том числе, с позиций системного подхода и теории хаоса и синергетики. Это обусловлено тем,
что структуры, формирующие вегетативный и психологический статус, в
этот возрастной период достаточно лабильны и подвержены корригирующим
воздействиям.
Цель исследования заключалась в изучении особенностей вегетативной
регуляции кардиоваскулярных реакций и психических особенностей учащихся лицея и студентов педагогического университета в условиях внедрении инновационных образовательных технологий на территории ХМАОЮгры.
Задачи исследования
1. Изучить особенности системной гемодинамики и вегетативной регуляции
ритма сердца школьников и студентов при различном уровне учебных
нагрузок в условиях внедрения инновационных образовательных технологий.
2. Оценить уровень тревожности, депрессии и показатели качества жизни
школьников и студентов при различном уровне учебных нагрузок в условиях внедрения инновационных образовательных технологий.
3. Охарактеризовать гендерные особенности школьников и студентов по
показателям вегетативной регуляции, системной гемодинамики и психического состояния при различном уровне учебных нагрузок в условиях
внедрения инновационных образовательных технологий.
4. Сравнить математические характеристики динамики ВСОЧ с целью
идентификации наиболее значимых параметров, определяющих степень
изменения биологической системы при различном уровне учебных нагрузок в условиях внедрения инновационных образовательных технологий.
Научная новизна
4
Впервые на основе временного, частотного и математического анализа
подробно описана динамика изменений кардиохронотропной регуляции сердечного ритма школьников и студентов условиях внедрения инновационных
образовательных технологий на территории ХМАО-Югры.
Впервые показана степень изменения (с анализом индивидуальнотипологических особенностей) уровня тревожности, депрессивных расстройств и показателей качества жизни в экзаменационный период у школьников и студентов в условиях внедрения инновационных образовательных
технологий на территории ХМАО-Югры.
Впервые с позиций ТХС выполнен компартментно-кластерный анализ и
синтез показателей ВРС, системной гемодинамики и психического состояния
при различном уровне учебных нагрузок, а также методом идентификации
наиболее значимых параметров определены маркеры, оказывающие
наибольшее влияние на динамику изменений вегетативного гомеостаза и
психического состояния учащихся.
Практическая значимость работы
Результаты данного исследования могут быть применены в учебном процессе учреждений средней и высшей школы в качестве мероприятий по сохранению физического и психического здоровья учащихся и по повышению
эффективности учебной деятельности и показателей успеваемости на территории Севера РФ.
Ранжирование показателей вегетативной регуляции сердечно-сосудистой
системы и психического состояния при различном уровне учебных нагрузок,
позволяет минимизировать число измеряемых параметров и выделить
наиболее значимые из них.
Полученные данные могут лечь в основу практических рекомендаций по
нормализации деятельности вегетативной нервной систем, психического состояния и повышению показателей качества жизни в экзаменационный период в средней и высшей школе в условиях внедрения инновационных образовательных технологий в климатоэкологических условиях Севера.
Положения, выносимые на защиту
1. Особенности системной гемодинамики и вегетативной регуляции ритма
сердца школьников и студентов установлены, как в стабильный, так и в
экзаменационный период. Общий показатель асимметрии (rX) в экзаменационный период увеличивается у учащихся лицея, у студентов, в свою
очередь, rX уменьшился по сравнению со стабильным периодом обучения.
Объем 13-мерного параллелепипеда стал меньше в экзаменационный период во всех обследованных группах.
2. Уровень тревожности и депрессивных расстройств учащихся увеличился в
экзаменационный период, что является следствием снижения показателей
качества жизни. Общий показатель асимметрии в экзаменационный пери5
од увеличивался, и лишь в группе девушек-студенток отмечено незначительное уменьшение расстояния между центрами аттракторов. Объем 3мерного параллелепипеда увеличивался не более чем в 6 раз во всех группах учащихся.
3. Гендерные особенности учащихся характеризовались большими значениями показателей гемодинамики (САД, ПАД, СО) с тенденцией к проявлению гипертензивных реакций, как в стабильный, так и в экзаменационный
период в группе юношей.
4. Наиболее значимыми параметрами, оказывающими влияние на динамику
изменений вегетативного гомеостаза и психического состояния учащихся
при различном уровне учебных нагрузок в условиях внедрения инновационных образовательных технологий на территории Севера являются показатель общей спектральной мощности ВРС, САД и показатель депрессии
по шкале Бека
Апробация работы. Результаты работы были доложены на IX окружной
конференции молодых ученых «Наука и инновации 21 века» (Сургут, 2008);
Международной научно-практической конференции «Академическая мобильность студентов: перспективы развития» (Сургут, 2008), региональной
научно-практической конференции «Профессия педагога в условиях модернизации образования» (Сургут 2009), окружной научно-практической конференции «IX Знаменские чтения» (Сургут, 2010),
Внедрение результатов исследования. Материалы диссертационной работы используются в учебном процессе Сургутского государственного педагогического университета и медицинского факультета Сугргутского государственного университета. Полученные данные внедрены в практику работы
учителей-психологов МОУ Лицея №3 (г. Сургут), МОУ средней общеобразовательной школы-интернат №1 (д.Угут) и медицинских работников МУЗ
Угутской участковой больницы (д.Угут).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ, из
них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, состоит из введения, 4 глав, выводов, практических рекомендаций и списка литературы, включающего 207 источников (121
– отечественных и 86 – иностранных). Текст диссертации иллюстрирован 30
рисунками и содержит 22 таблицы.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
В условиях естественного эксперимента исследовали сочетанное влияние
экстремальных геоклиматических факторов и инновационных форм обучения на вегетативную регуляцию кардиоваскулярных реакций и психическое
состояние учащихся лицея №3 Сургута и студентов Сургутского государ6
ственного педагогического университета (СурГПУ) при различном уровне
учебных нагрузок, проживающих на территории ХМАО-Югры. В качестве
модели психоэмоционального стресса, с помощью которого можно оценить
степень вегетативных сдвигов учащихся в норме, был выбран экзаменационный период в данных образовательных учреждениях.
Согласно ст. 11 Закона РФ от 19.02.93 №4520-1, к Крайнему Северу отнесены территории севернее полярного круга (66˚33́ с.ш.). Районы расположенные южнее, к которым в частности относятся северные районы Тюменской области, в том числе Ханты-Мансийский автономный округ – Югра,
отнесены к «приравненным к Крайнему Северу».
Исследование проводилось в 2 этапа:
1-й этап – оценка организации учебного процесса и режима дня, ВРС,
системной гемодинамики, психического состояния и КЖ школьников в
возрасте 16-17 лет (11 класс – 26 юношей и 34 девушки) и студентов
университета в возрасте от 17 лет до 18 года (1-2 курс – 58 юношей, 34
девушки) в стабильный период обучения (СПО). Для более полной оценки
вегетативной регуляции и расчета гемодинамических индексов были
оценены соматометрические показатели.
2-й
этап
–
изучение
реакции
организма
учащихся
на
психоэмоциональный стресс экзаменационного периода (ЭП) с помощью
повторной оценки организации учебного процесса и режима дня, ВРС,
системной гемодинамики, психологических методик и КЖ; сравнении двух
групп исследуемых: школьники и студенты в СПО и в ЭП.
Лицей использует традиционные и инновационные подходы в обучении
(классические уроки и вузовские формы обучения: лекции, семинары, исследовательские работы, защиту проектов); обеспечивает возможность обучения по индивидуальным учебным планам в старшей профильной школе.
Университет является экспериментальной площадкой Российской академии образования по внедрению форм личностно-ориентированного профессионального образования. В данном учебном заведении реализуется эксперимент по организации учебного процесса на основе кредитно-зачетной системы единиц, требующей четкой организации самостоятельной работы студентов, асинхронного учебного процесса и внедрения бессессионной системы обучения.
При этом, в образовательных учреждениях, использующих инновационные формы и методы значительно изменились учебные программы, большинство которых не проходят гигиенической оценки (авторские программы), происходит информатизация процесса обучения, широко применяются
компьютерные технологии.
Характеристика учебного процесса и режима дня учащихся лицея №3 и
студентов СурГПУ в СПО и ЭП представлена в таблице 1.
7
Таблица 1
Характеристика учебного процесса и режима дня школьников и студентов
Норма для
Показатель
Период Лицей подростков Университет
16-18 лет
СПО
8,5
8
8
Сон ночной, час/сут
ЭН
7,2
5-6
СПО
1-1,5
Сон дневной, час/сут
ЭН
СПО
36
54
Учебные занятия в
36
ОУ, час/нед
ЭН
СПО
3-4
2-3
Учебные занятия
До 4-5
дома, час/сут
ЭН
6-6,5
5,5-6,5
СПО
1-1,5
1-2
Прогулки на свежем
1,5
воздухе, час/сут
ЭН
Примечание: приведенные в таблице нормы установлены СанПиН 14-46-96 «Санитарные правила и нормы устройства, содержания и организации учебно-воспитательного процесса общеобразовательных учреждений» с изменениями и дополнениями от 20 декабря 2002 г.
В стабильный период обучения показатели организации учебного процесса и режима дня осуществлялись в соответствии с санитарными правилами и нормами, а также гигиеническими требованиями. Экзаменационный
период характеризовался значительной интенсификацией и увеличением
суммарной дневной учебной нагрузкой дома и изменением режима дня, как
школьников, так и студентов (табл.1).
Функциональные методы исследования
Артериальное давление (АД) определяли по методу Короткова (Оганов
Р.Г., 2009). На основании показателей систолического (САД) и диастолического (ДАД) рассчитывали пульсовое давление (ПД) и среднее динамическое
давление (СДД).
Для оценки общего функционального состояния системы кровообращения и расчета гемодинамических индексов оценивали соматометрические
показатели (длина тела, масса тела и ОГК).
Рассчитывали систолический объем (СО), минутный объем крови
(МОК), ударный индекс (УИ), сердечный индекс (СИ), индекс кровообра8
щения (ИК), общее (ОПСС) и удельное (УПСС) периферическое сопротивление сосудов.
Регистрация частоты сердечных сокращений (ЧСС) осуществлялось автоматически по данным КГР.
Инструментальные методы исследования
Кардиоритмографию проводили на электрокардиографе Поли-Спектр
компании «Нейро-Софт» в соответствии с рекомендациями стандарта «Вариабельность ритма сердца. Стандарт измерения, физиологической интерпретации и клинического исследования» (Task Force of the European Society of
Cardiology the North American Society of Pacing Electrophysiology. Heart Rate
Variability Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical
Use, 1996). Программа дополнительно рассчитывала показатели вариационной пульсометрии по методу Р.М.Баевского (Баевский Р.М., 2002).
Методы определения психического состояния и качества жизни
Психическое состояние учащихся оценивали по шкале депрессии Бека
(BDI), опроснику Ч.Д.Спилбергера–Ю.Л.Ханина и анкете исследования показателей качества жизни – Short Form health survey 36, SF 36.
Методы статистического анализа
Систематизация материала и статистические расчеты проводились с помощью пакетов статистических программ «Statistica 6.0» и «Биостатистика
4.03». При анализе таблиц сопряженности использовали критерий 2–
Пирсона и z-критерий. Для оценки межгрупповых различий использовали
ранговые непараметрические критерии Вилкоксона и Мана-Уитни.
В работе использовались новые подходы к анализу и интерпретации данных с позиции теории хаоса и синергетики (ТХС), которые основаны на анализе параметров аттракторов вектора х=х(t)=(x1,x2,…,xm)T состояния организма человека (ВСОЧ) в фазовом пространстве состояний (ФПС) с применением ЭВМ и специализированных авторских программ, разработанных и
запатентованных в НИИ биофизики и медицинской кибернетики СурГУ
(В.М. Еськов с соавт., 2006). Анализ параметров аттракторов ВСОЧ базируется на сравнении параметров различных кластеров, представляющие биологические динамические системы, но находящиеся в разных состояниях (биосистемы изучались в СПО и в ЭП дифференцировано у девушек и у юношей)
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы и
вариабельности ритма сердца учащихся в стабильный период обучения
и в экзаменационный период
9
Исследование параметров центральной гемодинамики учащихся лицея
и университета при различном уровне учебных нагрузок выявило ряд гендерных различий у школьников и студентов, как в стабильный период обучения, так и в экзаменационный период. У девушек-школьниц в ЭП достоверное увеличение параметров системной гемодинамики по сравнению с
СПО отмечено по показателям ПАД (р=0,050), СО (р=0,000) и МОК
(р=0,001). У юношей-школьников в ЭП достоверно возрастало значение
СО (р=0,000). У юношей-школьников по сравнению с девушкамишкольницами в СПО достоверно большие значения были установлены по
показателям САД (р=0,017), ПАД (р=0,000) и СО (р=0,000). При сравнении
девушек-школьниц и юношей-школьников в ЭП статистически значимые
отличия отмечены по средним значениям САД (р=0,045) и СО (р=0,000), с
более высокими показателями в группе юношей-школьников (табл.2).
Таблица 2
Показатели системной гемодинамики школьников (M±m)
Д Ю
е н
в о
у ш
ши
к
и (
Показатели
n
( =
n 2
= 6
3 )
4
)
С Э С Э
П П П П
О
О
Ч
С
С
,
у
д
/
м
и
н 7 7 7 7
8 9 5 9
, , , ,
2 9 8 5
3 3 0 8
± ± ± ±
1 1 2 1
, , , ,
8 1 6 6
10
С
А
Д
,
м
м
р
т
.
с
т
Д
А
Д
,
м
м
р
т
.
с
т
П
А
Д
,
м
м
р
т
.
с
т
С
О
,
м
11
л
0
1
1
8
,
0
0
±
1
,
8
9
*
7
6
,
3
0
±
1
,
0
9
4
1
,
7
0
^
*
*
*
±
1
,
6
3
6
7
,
8
6
1
2
0
,
6
4
±
1
,
3
9
*
7
6
,
8
9
±
1
,
1
9
4
8
,
1
1
±
2
,
7
6
7
1
2
5
,
1
5
±
2
,
2
3
5
1
2
6
,
7
4
,
6
0
±
0
,
7
5
5
0
,
5
5
±
1
,
6
5
1
3
±
2
,
4
7
7
6
,
5
7
±
0
,
9
3
5
2
,
6
8
±
1
,
3
9
7
3
,
9
7
3
,
0
8
0
,
5
7 6 0 7
± ± ± ±
1 1 0 1
, , , ,
1 0 7 2
4 4 2 7
^ * ^
^ * ^
^ * ^
*
*
*
М
О
К
,
л
/
м
и
н 5 6 5 6
, , , ,
3 0 5 2
0 5 6 1
± ± ± ±
0 0 0 0
, 1 , ,
1 8 2 5
3
3 1
^
^
2
С
И
,
л
/
м
3 3 3 3
, , , ,
3 4 1 2
6 5 8 9
± ± ± ±
1 0 0 0
, , , ,
0 7 1 1
0 8 2 7
Примечание: здесь и в таблицах 3-5, а также на рисунках 1-4 ^ р.<0,05; ^^ р<0,01; ^^^ р<0,001 –
достоверность различий между группами школьников в стабильный период обучения (СПО) и в
экзаменационный период (ЭП) в группе юношей, девушек; * р<0,05; ** р<0,01; *** р<0,001 – достоверность различий между юношами и девушками в СПО и в ЭП.
У девушек-студенток в ЭП достоверное увеличение параметров системной гемодинамики по сравнению с СПО отмечено по показателям САД
(р=0,000), ПАД (р=0,002), МОК (р=0,005) и СИ (р=0,007). У юношейстудентов в ЭП достоверно возрастали значения ЧСС (р=0,019), САД
12
(р=0,002), ДАД (р=0,012) и МОК (р=0,038). У юношей-студентов по сравнению с девушками-студентками в СПО достоверно большими значениями характеризовались показатели САД (р=0,003) и ПАД (р=0,000). При
сравнении девушек-студенток и юношей-студентов в ЭП статистически
значимые отличия отмечены по параметру СИ (р=0,000) с более высокими
показателями в группе девушек-студенток (табл.3).
Таблица 3
Показатели системной гемодинамики студентов (M±m)
Д Ю
е н
в о
у ш
ши
к
и (
Показатели
n
( =
n 5
= 8
3 )
4
)
С Э С Э
П П П П
О
О
Ч
С
С
,
у
д
/
м
и
н 7 7 6 7
3 4 8 4
, , , ,
1 1 1 2
5 8 5 3
± ± ± ±
2 2 1 1
, , , ,
0 1 6 9
8 0 7 2
^
С
А
Д
,
м
м
р
т
.
с
т 1 1 1 1
0 2 1 2
8 2 7 5
, , , ,
8 9 4 6
13
Д
П
С
А
А
Д
,
Д
м
,
О
м
м
р
м
р
,
т
.
т
.
м
14
с
с
т
т
л
8
±
1
,
5
3
^
^
^
*
*
6
6
,
8
8
±
1
,
5
2
4
2
,
0
0
±
1
,
6
0
^
^
*
*
*
8
2
,
6
1
±
0
,
7
2
0
±
1
,
9
6
^
^
3
±
1
,
7
3
7
0
,
9
1
±
2
,
1
2
5
2
,
0
0
±
2
,
6
6
6
7
,
6
5
±
1
,
7
0
^
4
9
,
7
5
±
1
,
3
5
7
3
,
3
4
±
1
,
4
3
8
5
,
7
8
3
,
3
8
2
,
3
5
2
,
2
9
±
1
,
1
7
1
±
1
,
7
3
М
С
О
К
И
,
,
л
/
л
м
/
и
м
н
2
5
,
6
5
±
0
,
1
5
^
^
3
,
3
3
±
0
,
1
9
^
^
1
±
2
,
9
±
1
,
2
9 3
8
6 5
, ,
2 6
6 5
± ±
0 0
, ,
1 1
5 5
^
9
±
1
,
3
1
3
,
9
0
±
0
,
0
8
*
*
*
3
,
3
4
±
0
,
1
0
3
,
1
4
±
0
,
0
9
6
,
0
8
±
0
,
1
4
У девушек-школьниц по сравнению с девушками-студентками в
СПО достоверно большими значениями характеризовались показатели САД
(р=0,000), ДАД (р=0,000) и достоверно меньшим СО (р=0,000). При сравнении девушек-школьниц и девушек-студенток в ЭП статистически значимые отличия отмечены по средним значениям ЧСС (р=0,019), ДАД (р=0,017)
с более высокими показателями в группе школьниц. У студенток в ЭП СО
(р=0,000) был больше чем у школьниц. У юношей-школьников по сравнению с юношами-студентами в СПО достоверно большими значениями характеризовались показатели ЧСС (р=0,015), САД (р=0,021), ДАД (р=0,009) и
достоверно меньшим СО (р=0,000).
15
Взаимодействие симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы обеспечивает координирующую функцию и достижение оптимальных адаптационных результатов к изменяющимся условиям
внутренний и внешней среды. Сердечный ритм служит индикатором этих
отклонений (Михайлов, В.М., 2002).
Спектральный анализ ВРС при различном уровне учебных нагрузок
позволил оценить вклад различных частотных компонентов по отношению к
общей мощности спектра ВРС. Изучение структуры спектральной мощности
показало наличие хорошо выраженных волн во всех трех диапазонах частот
у школьников и студентов как в СПО, так и в ЭП. Однако в ЭП отмечалось
увеличение вклада относительной мощности низкочастотных колебаний интервалов RR (LF, %) в общий спектр.
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
48
42
43
23
29
28
29
29
29
Д-СПО
Д-ЭП
VLF
а.
LF
100%
90%
80%
70%
60%
50%
40%
30%
20%
10%
0%
37
30
33
Ю-СПО Ю-ЭП
46
40
45
24
29
26
30
31
29
Д-СПО
Д-ЭП
VLF
HF
LF
35
37
28
Ю-СПО Ю-ЭП
HF
б.
Рис.1. Соотношение вкладов различных частотных компонентов в общий спектр
у учащихся: а – школьники, б – студенты; Д – девушки, Ю – юноши
Поскольку многие из величин, полученные при анализе ВРС во временной области тесно коррелируют с другими, к практическому использованию можно рекомендовать следующие показатели (Heart Rate Variability
Standards of Measurement, Physiological Interpretation, and Clinical Use., 1996):
1. Стандартное отклонение (SD) величин нормальных интервалов R-R (NN) – один из основных показателей ВРС в целом, и зависит от влияния на
синусовый узел симпатического или парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
2. Квадратный корень из суммы квадратов разностей между последовательными интервалами R-R – RMSSD. Значение этого показателя определя16
ется преимущественно влиянием парасимпатического звена вегетативной
регуляции.
3. Процент последовательных интервалов N-N, различие между которыми
превышает 50 мс – pNN50.
Как правило, показатели SDNN, RMSSD и pNN50 изменяются однонаправлено, что подтверждается результатами наших исследований. У девушек-школьниц в ЭП достоверное уменьшение временных показателей ВРС
по сравнению с СПО отмечено по значению pNN50 (р=0,016). У юношейшкольников в ЭП достоверно уменьшилось значение SDNN (р=0,019)
(рис.2а). Подобная тенденция указывает на смещение вегетативного баланса
в сторону симапатикотонии.
500
500
^
450
450
400
400
350
350
^
300
250
pNN50
*
200
300
***
*
250
200
RMSSD
150
150
100
100
SDNN
50
*
pNN50
^^
^^^
RMSSD
50
0
**
SDNN
0
Д
Ю
Д
СПО
Ю
Д
Ю
Д
ЭП
Ю
Д
СПО
Ю
Д
Ю
ЭП
а.
б.
Рис.2. Показатели временного анализа ВРС учащихся: а – школьники, б – студенты;
Д – девушки, Ю – юноши
Достоверное уменьшение временных показателей ВРС по сравнению с
СПО отмечено по значению SDNN (р=0,035) – у девушек-студенток и SDNN
(р=0,000) и RMSSD (р=0,002) – у юношей-студентов (рис.2б).
У юношей-студентов по сравнению с девушками-студентками в СПО
достоверно меньшими значениями характеризовались показатели SDNN
(р=0,026) и RMSSD (р=0,020). При сравнении девушек-студенток и юношей-студентов в ЭП статистически значимые отличия отмечены по средним
значениям SDNN (р=0,001) и RMSSD (р=0,000) с более высокими показателями в группе девушек-студенток. У юношей-школьников по сравнению с
юношами-студентами в СПО достоверно большие значения установлены
по показателям SDNN (р=0,022) и RMSSD (р=0,025).
17
Показатели вариационной пульсометрии согласуются с данными временных и частотных показателей ВРС. Это проявляется в смещении балансов отделов ВНС в сторону симпатикотонии. Достоверное увеличение показателей ВП по сравнению с СПО установлено по значениям ИВР (р=0,000) у
девушек-школьниц и ИВР (р=0,000) у юношей-школьников. В группе юношей-школьников в ЭП Мо (р=0,002) была больше, чем у девушек-школьниц.
Среди студентов значения ВП также изменялись в зависимости от уровня
предъявляемых учебных нагрузок. Это нашло отражение в достоверном изменении значений Мо (р=0,006), ИВР (р=0,005) – у девушек-студенток и ВР
(р=0,000) – у юношей-студентов в ЭП.
У юношей-студентов по сравнению с девушками-студентками в СПО,
достоверно больше был ВР (р=0,007), а достоверно меньше Мо (р=0,023).
При сравнении юношей-студентов и девушек-студенток в ЭП статистически значимые отличия установлены по средним значениям ВР (р=0,000) с
меньшими значениями в группе юношей-студентов. У девушек-студенток в
ЭП значение Мо (р=0,000) было больше, чем у юношей-студентов. У юношей-школьников по сравнению с юношами-студентами в СПО достоверно большими значениями характеризовались показатели ВР (р=0,012), а
достоверно меньшими ИВР (р=0,021).При сравнении юношейшкольников и юношей-студентов в ЭП отличия отмечены по средним значениям ВР (р=0,000) с более высоким значением в группе школьников.
10
10
9
9
**
8
8
7
7
6
5
Мох10
^^^
5
^^^
^^
4
ВР
3
Мох10
6
ИВР/10
4
3
2
2
1
1
0
**
ВР
***
^^^
ИВР/10
0
Д
Ю
Д
СПО
а.
^^*
***
Ю
Д
Ю
Д
ЭП
Ю
Д
СПО
Ю
Д
Ю
ЭП
б.
Рис.3. Показатели вариационной пульсометрии (по Р.М.Баевскому) учащихся:
а – школьники, б – студенты; Д – девушки, Ю – юноши
18
Снижение общей спектральной мощности, выраженную активацию
симпатического звена регуляции СР, увеличение вклада медленных и очень
медленных колебаний в общую структуру спектральной мощности и снижение реактивности парасимпатического отдела ВНС можно трактовать как
ухудшение текущего функционального состояния и снижение адаптационных резервов организма учащихся в экзаменационный период. Кроме этого,
избыточную активность симпатического отдела вегетативной нервной системы можно расценивать как проявление высокого уровня мотивации в период подготовки и сдачи экзаменов.
Системный анализ параметров вегетативной регуляции ритма сердца (РС) и показателей системной гемодинамики (с использованием оригинальной запатентованной программы «Идентификация параметров аттракторов поведения ВСОЧ в m-мерном ФПС») дал возможность представить и
рассчитать в ФПС с выбранными фазовыми координатами параметры квазиаттрактора состояния динамической системы (объем Vx m-мерного параллелепипеда, внутри которого находится искомый аттрактор, и коэффициент
асимметрии rX) (табл.4). В качестве координат были выбраны 13 основных
параметров системной гемодинамики и вегетативной регуляции РС (SDNN –
стандартное отклонение интервалов RR; TP – общая мощность спектра; VLF
– очень низкочастотные колебания; LF – низкочастотные колебания; HF –
высокочастотные колебания; Мо – мода; ВР – вариационный размах; ИВР –
индекс вегетативного равновесия; ИН – индекс напряжения; САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; СИ – сердечный индекс; ЧСС – частота сердечных сокращений).
Таблица 4
Параметры вектора состояния организма учащихся
СПО
ЭП
Девушки-школьницы (n=34)
General asymmetry value rX = 1 894.79 General asymmetry value rX = 2 425.14
General V value vX = 7.25∙1026
General V value vX = 6.30∙1026
Юноши-школьники (n=26)
General asymmetry value rX = 650.87
General asymmetry value rX = 684.93
General V value vX = 3.96∙1024
General V value vX = 1.65∙1023
Девушки-студентки (n=34)
General asymmetry value rX = 2 689.16 General asymmetry value rX = 306.08
General V value vX = 3.6∙1027
General V value vX = 2.7∙1024
Юноши-студенты (n=58)
General asymmetry value rX = 2 974.38 General asymmetry value rX = 1 183.68
General V value vX = 4.12∙1028
General V value vX = 1.31∙1026
19
Общий показатель асимметрии (rX - расстояние между геометрическим
центром аттрактора и статистическим) в ЭП увеличивается у девушекшкольниц и юношей-школьников, в свою очередь у девушек-студенток и
юношей-студентов rX в ЭП становится меньше, по сравнению с СПО. Объем
13-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, уменьшается в
ЭП во всех обследованных группах. Объем 13-мерного параллелепипеда
претерпел наибольшие изменения в сторону уменьшения в группе девушекстуденток (с 3.6∙1027 до 2.7∙1024). Разработанные и запатентованные программные продукты позволили определить расстояние между центрами двух
аттракторов (Z) движения ВСО школьников и студентов, обучающихся в
условиях внедрения инновационных образовательных технологий в ХМАОЮгре в СПО и в ЭП. Методом исключения отдельных признаков был выполнен системный синтез с помощью ЭВМ, который учитывает влияние Хi
признака (здесь параметры системной гемодинамики и вегетативной регуляции СР) на величину Z. Было установлено, что наиболее значимыми параметрами во всех обследованных группах учащихся является Х2 (показатель
общей спектральной мощности ВРС), так как при его исключении существенно изменяется расстояние между центрами аттракторов.
Показатели психического состояния учащихся
в стабильный период обучения и в экзаменационный период
Гендерные особенности показателей BDI и уровня тревожности у
школьников установлены как в СПО, так и в ЭП. В группе девушекшкольниц в СПО и в ЭП средние значения S-P и ЛТ были незначительно
больше, чем у юношей, а в ЭП и по сумме субшкал BDI (∑), но при этом статистически не достоверны. Среди девушек-школьниц в ЭП достоверно
увеличились показатели С-А (р=0,005), S-P (р=0,02) и ∑ (р=0,03), а также
среднее значение суммы субшкал BDI (∑) увеличилось до 10,50±1,07 у.е.,
что соответствовало легкой депрессии. У юношей-школьников в ЭП достоверно увеличились показатели С-А (р=0,03), S-P (р=0,004) по сравнению с
СПО. При анализе средних значений личностной и реактивной тревожности учащихся лицея не установлено гендерных отличий и статистически
значимых изменений в ЭП. Результаты оценки средних значений теста
Спилбергера во всех группах в различные периоды обучения соответствовали умеренной тревожности (табл.5).
Таблица 5
Показатели уровня тревожности и депрессивных расстройств школьников (M±m)
20
С-А
S-P
∑
Девушки (n=34)
СПО
ЭП
4,10±0,50^^
6,66±0,73
3,55±0,4
3,81±0,46
7,64±0,69^
10,5±1,07
Юноши (n=26)
СПО
ЭП
5,29±1,29
8,00±2,31
1,86 ±0,86
2,43±0,65
7,75±1,06
9,86±3,14
РТ
41,45±2,16
42,45±1,95
44,00±3,25
44,86±3,51
ЛТ
40,03±1,46
42,6±1,60
38,43±1,87
39,57±2,56
Показатели
BDI
Тест
Спилбергера
Гендерные особенности показателей BDI и уровня тревожности у
студентов установлены как в СПО, так и в ЭП. В группе девушек-студенток
в СПО средние значения изучаемых показателей были незначительно больше, чем у юношей, но при этом статистически не достоверны. В ЭП отмечена
обратная тенденция: у юношей-студентов средние значения показателей депрессии и тревожности больше, чем у девушек-студенток. Среди девушекстуденток в ЭП достоверно увеличивались показатели субшкал BDI: С-А
(р=0,007), S-P (р=0,01) и ∑ (р=0,002) по сравнению с СПО. У юношейстудентов в ЭП увеличивались показатели С-А (р=0,000), S-P (р=0,006) и ∑
(р=0,000) по сравнению с СПО. Сумма субшкал BDI (∑) у девушекстуденток и юношей-студентов в ЭП увеличивалась до 10,60±1,20 и
12,24±1,59 – соответственно по сравнению с СПО, что соответствовало легкой депрессии. При анализе средних значений личностной и реактивной
тревожности как у девушек-студенток, так и у юношей-студентов в ЭП
увеличилась РТ (р=0,03 и р=0,000 - соответственно) и ЛТ (р=0,02 и р=0,000 соответственно) по сравнению с СПО, но при этом средние значения не превышали уровня умеренной тревожности (табл.6).
Таблица 6
Показатели уровня тревожности и депрессивных расстройств студентов (M±m)
Девушки (n=34)
Юноши (n=58)
Показатели
СПО
ЭП
СПО
ЭП
3,96±0,49^^
6,80±0,87 3,67±0,44^^^ 8,09±1,01
С-А
2,16±0,34^
3,80±0,54
1,94±0,38^^
4,15±0,68
BDI
S-P
6,12±0,65^^ 10,60±1,20 5,61±0,64^^^ 12,24±1,59
∑
Тест
35,88±1,65^ 41,92±2,23 33,39±1,11^^^ 45,82±1,73
РТ
Спилбер37,72±0,98^ 42,20±1,53 37,12±0,76^^^ 43,58±1,49
ЛТ
гера
Личностная и реактивная тревожность в СПО у школьников была выше,
чем у студентов. В ЭП эта разница нивелировалась. Несмотря на то, что
средние значения личностной и реактивной тревожности во всех группах в
21
различные периоды обучения соответствовали умеренной тревожности при
индивидуально-типологическом анализе установлено, что среди девушекшкольниц и юношей-школьников в СПО личностная тревожность была
умеренной у большинства обследованных (67,6% и 63,5% - соответственно).
В СПО высокая ЛТ чаще встречалась у девушек-школьниц, чем у юношейшкольников (22,5% и 35% - соответственно). В ЭП увеличилось число девушек-школьниц и юношей-школьников с умеренной (76,5% и 87,5% – соответственно) и высокой (26,6% и 25% - соответственно) ЛТ за счет уменьшения числа лиц с низкой ЛТ.
Среди девушек-студенток и юношей-студентов в СПО личностная
тревожность была умеренной у большинства обследованных (88,00% и
93,94% - соответственно). В СПО высокая ЛТ чаще встречалась у девушекстуденток, чем у юношей-студентов (8,00% и 3,03% - соответственно). В ЭП
достоверно увеличилось число девушек-студенток и юношей-студентов с
высокой ЛТ (z=2,49, p=0,01 и z=4,84, p=0,000 - соответственно) за счет достоверного уменьшения числа лиц с умеренной ЛТ (z=2,36, p=0,02 и z=4,64,
p=0,000 - соответственно).
Среди девушек-школьниц и юношей-школьников в СПО реактивная
тревожность была умеренной у большинства обследованных (64,70% и
47,00% - соответственно). В СПО высокая РТ чаще встречалась у юношейшкольников, чем у девушек-школьниц (35,00% и 14,80% - соответственно).
В ЭП увеличилось число девушек-школьниц и юношей-школьников высокой
(44,20% и 37,50% - соответственно) РТ.
Среди девушек-студенток и юношей-студентов в СПО реактивная
тревожность была умеренной у большинства обследованных (52,00% и
57,80% - соответственно). В СПО высокая ЛТ чаще встречалась у девушекстуденток, чем у юношей-студентов (16,00% и 3,03% - соответственно). В
ЭП достоверно увеличилось число девушек-студенток и юношей-студентов с
высокой ЛТ (z=2,26, p=0,02 и z=6,19, p=0,000 - соответственно). Среди юношей-студентов в ЭП прирост высокого уровня РТ осуществлялся за счет достоверного снижения числа лиц с низкой (z=4,06, p=0,000) и умеренной
(z=2,12, p=0,03) РТ. У девушек-студенток в ЭП прирост высокого уровня РТ
осуществлялся за счет незначительного снижения числа лиц с низкой и умеренной РТ.
Индивидуально-типологический анализ шкалы депрессии Бека позволил
установить отсутствие депрессии, легкую, умеренную и выраженную депрессию у школьников в различные периоды обучения.
Среди девушек-школьниц и юношей-школьников в СПО у большинства обследованных отсутствовали признаки депрессии (76,47% и 73,08% соответственно). Остальные юноши-школьники находились в состоянии легкой депрессии, а у девушек-школьниц кроме легкой депрессии в СПО выяв22
лены лица с умеренной и выраженной депрессией. В ЭП уменьшился процент школьников с отсутствием признаков депрессии и увеличился процент
лиц с более выраженными признаками депрессивных расстройств, а именно:
у юношей-школьников отмечено увеличение числа лиц с легкой депрессий
при снижении числа обследованных с отсутствием депрессивных расстройств, а у 15,38% обследованных выявлена выраженная депрессия; среди
девушек-школьниц в ЭП 5,88% имели выраженную депрессию, а 17,67% и
23,53% - умеренную и легкую депрессию соответственно.
Среди девушек-студенток и у юношей-студентов в СПО у большинства обследованных отсутствовали признаки депрессии (88,24% и 72,41% соответственно), у остальных девушек-студенток и юношей-студентов установлена легкая депрессия (11,76% и 27,59% - соответственно). В ЭП уменьшился процент студентов с отсутствием признаков депрессии и увеличился
процент лиц с более выраженными признаками депрессивных расстройств, а
именно: у девушек-студенток установлено достоверное увеличение числа
лиц с легкой депрессий (z=2,93, p=0,003) за счет достоверного снижения
числа обследованных с отсутствием депрессивных расстройств (z=3,81,
p=0,000), а у 11,76% девушек-студенток выявлена выраженная депрессия;
среди юношей-студентов в ЭП 8,62% обследованных имели тяжелую депрессию, а 15,52% и 21,70% - выраженную и легкую депрессию соответственно.
Таким образом, среди девушек в СПО более высокие значения соматических проявлений депрессии, показателей когнитивно-аффективной субшкалы, а также уровня личностной и реактивной тревожности установлены в
группе школьниц. В ЭП эта разница нивелируется за счет значительного
увеличения средних значений у студенток. Среди юношей в СПО более высокие значения соматических проявлений депрессии, показателей когнитивно-аффективной субшкалы отмечены у школьников, а показатели тревожности больше у школьников. В ЭП все показатели психического состояния
больше в группе студентов. Полученные данные указывают на выраженные
сдвиги психического состояния при воздействии стрессового фактора сопряженного с экзаменационным стрессом, которые в большей степени выражены у студентов.
По результатам нашего исследования установлено снижение средних
значений показателей КЖ учащихся лицея в ЭП (рис.4.). У юношейшкольников по сравнению с девушками-школьницами в СПО достоверно больше было значение GH – общего состояния здоровья (р=0,009). Показатели КЖ студентов также снижались в ЭП. Среди девушек-студенток в
ЭП отмечено достоверное снижение RP – ролевого функционирования
(р=0,000) и GH – общего состояния здоровья (р=0,001). Среди юношейстудентов в ЭП достоверно снижались RP - ролевое функционирование
23
(р=0,003) и MH – психическое здоровье (р=0,017). При сравнении девушекстуденток и юношей-студентов в ЭП достоверно большее значение GH –
общего состояния здоровья (р=0,002) установлено в группе юношейстудентов. У девушек-школьниц по сравнению с девушкамистудентками в СПО достоверно меньше был показатель GH – общего состояния здоровья (р=0,000) У юношей-школьников по сравнению с юношами-студентами в СПО достоверно больше было значение MH – психического здоровья (р=0,044).
100
100
90
90 ^^^
80
80
70
^
^^
70
60
**
60
**
50
MH
RP
40
50
RP
40
30
MH
30
GH
20
GH
20
10
10
0
0
Д
Ю
Д
СПО
а.
^^
Ю
Д
Ю
Д
ЭП
Ю
Д
СПО
Ю
Д
Ю
ЭП
б.
Рис.4. Распределение показателей качества жизни у учащихся:
а – школьники, б – студенты; Д – девушки, Ю – юноши
Снижение показателей КЖ в ЭП указывает на то, что повседневная деятельность в той или иной степени ограничена физическим состоянием, а
также снижается оценка состояния здоровья. Низкие значения MH свидетельствуют о наличии депрессивных, тревожных переживаний, психическом
неблагополучии.
В таблицах 7-10 под символами Х0 … Х3 понимаются следующие показатели: Х0 – РТ – реактивная тревожность; Х1 – МН – психическое здоровье; Х2
– ШДБ – шкала депрессии Бека. У девушек-школьниц общий показатель
асимметрии в ЭП увеличился по сравнению с СПО в 2 раза. Объем 3мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, в ЭП незначительно
увеличился. Было установлено, что наиболее значимым параметром является
Х3 (показатель депрессии по шкале Бека), так как при его исключении существенно изменяется расстояние между центрами аттракторов. При анализе
объемов аттракторов следует обратить внимание на параметр R0=9,09 (отно24
сительная погрешность), который показывает степень изменения объема аттракторов для каждого кластера до и после изменения размерности фазового
пространства. Необходимо отметить, что при исключении признаков наиболее значимым является R3=0,00, именно при его исключении объемы существенно уменьшаются (табл.7, рис.5).
Таблица 7
Параметры вектора состояния организма девушек-школьниц
Девушки СПО
Девушки ЭП
Количество измерений N = 34
Количество измерений N = 34
Размерность фазового пространства = 3
Размерность фазового пространства = 3
IntervalX0= 41.00 AsymmetryX0= 0.0646
IntervalX0= 41.00 AsymmetryX0= 0.0646
IntervalX1= 64.00 AsymmetryX1= 0.0368
IntervalX1= 64.00 AsymmetryX1= 0.1250
IntervalX2= 20.00 AsymmetryX2= 0.1074
IntervalX2= 22.00 AsymmetryX2= 0.0762
General asymmetry value Rx = 4.14
General asymmetry value Rx = 8.59
General V value Vx = 52 480.00
General V value Vx = 57 728.00
Результаты анализа исключения отдельных признаков
Vx0 = 57 728.00 Vy0 = 52 480.00 dif=5 248.00 R0= 9.09 %
Z0 = 3.41
Vx1 = 1 408.00 Vy1 = 1 280.00 dif1=128.00 R1= 9.09 %
Z1 = 3.41
Vx2 = 902.00
Vy2 = 820.00
dif2=82.00 R2= 9.09 %
Z2 = 2.47
Vx3 = 2 624.00 Vy3 = 2 624.00 dif3=0.00
R3= 0.00%
Z3 = 2.35
Примечание: здесь и в таблицах 8-10 Vx0 – объем первого аттрактора; Vy0 – объем второго аттрактора; dif – разница между первым и вторым объемом аттракторов; R0 – относительная погрешность; Z0 – расстояние между центрами двух аттракторов.
МН
МН
РТ
а.
РТ
BDI
б.
BDI
Рис.5. Показатели аттракторов ВСО девушек-школьниц в 3-х мерном фазовом пространстве состояний (РТ – реактивная тревожность, МН – психическое здоровье,
ШДБ – шкала депрессии Бека): а – СПО; б – ЭП.
У юношей-школьников общий показатель асимметрии в ЭП увеличился
по сравнению с СПО в 4 раза. Объем 3-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, в ЭП увеличился в 6 раз. Было установлено, что наиболее значимым параметром является Х3 (показатель депрессии по шкале Бека), так как при его исключении существенно изменяется расстояние между
центрами аттракторов. При анализе объемов аттракторов следует обратить
25
внимание на параметр R0=84,18 (относительная погрешность), который показывает степень изменения объема аттракторов для каждого кластера до и
после изменения размерности фазового пространства. Необходимо отметить,
что при исключении признаков наиболее значимым является R3=65.49%,
именно при его исключении объемы существенно уменьшаются (табл.8,
рис.6).
Таблица 8
Параметры вектора состояния организма юношей-школьников
Юноши СПО
Юноши ЭП
Количество измерений N = 26
Количество измерений N = 26
Размерность фазового пространства = 3
Размерность фазового пространства = 3
IntervalX0= 27.00
AsymmetryX0= 0.0926
IntervalX0= 53.00 AsymmetryX0= 0.2337
IntervalX1= 42.00
AsymmetryX1= 0.0769
IntervalX1= 62.00 AsymmetryX1= 0.1687
IntervalX2= 11.00
AsymmetryX2= 0.0175
IntervalX2= 24.00 AsymmetryX2= 0.1282
General asymmetry value Rx = 4.09
General asymmetry value Rx = 16.5
General V value Vx = 12 474.00
General V value Vx = 78 864.00
Результаты анализа исключения отдельных признаков
Vx0 = 78 864.00 Vy0 = 12 474.00 dif=66 390.00 R0= 84.18%
Z0 = 3.72
Vx1 = 1 488.00 Vy1 = 462.00
dif1=1 026.00 R1= 68.95%
Z1 = 3.21
Vx2 = 1 272.00 Vy2 = 297.00
dif2=975.00 R2= 76.65%
Z2 = 3.35
Vx3 = 3 286.00 Vy3 = 1 134.00 dif3=2 152.000 R3= 65.49%
Z3 = 2.48
МН
МН
РТ
РТ
BDI
BDI
а.
б.
Рис.6. Показатели аттракторов ВСО юношей-школьников в 3-х мерном фазовом пространстве состояний (РТ – реактивная тревожность, МН – психическое здоровье,
ШДБ – шкала депрессии Бека): а – СПО; б – ЭП.
У девушек-студенток общий показатель асимметрии в ЭП увеличился по
сравнению с СПО почти в 2 раза. Объем 3-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, в ЭП увеличивается практически в 2 раза. Было
установлено, что наиболее значимым параметром является Х3 (показатель
депрессии по шкале Бека), так как при его исключении существенно изменяется расстояние между центрами аттракторов. При анализе объемов аттракторов следует обратить внимание на параметр R0=64,53 (относительная погрешность), который показывает степень изменения объема аттракторов для
каждого кластера до и после изменения размерности фазового пространства.
Необходимо отметить, что при исключении признаков наиболее значимым
26
является R3=34,53%, именно при его исключении объемы существенно
уменьшаются (табл.9, рис.7).
У юношей-студентов общий показатель асимметрии в ЭП незначительно
уменьшился по сравнению с СПО. Объем 3-мерного параллелепипеда, ограничивающего аттрактор, в ЭП увеличился в 2,5 раза. Было установлено, что
наиболее значимым параметром является Х3 (показатель депрессии по шкале Бека), так как при его исключении существенно изменяется расстояние
между центрами аттракторов. При анализе объемов аттракторов следует обратить внимание на параметр R0=59,67 (относительная погрешность), который показывает степень изменения объема аттракторов для каждого кластера
до и после изменения размерности фазового пространства.
Таблица 9
Параметры вектора состояния организма девушек-студенток
Девушки СПО
Девушки ЭП
Количество измерений N = 34
Количество измерений N = 34
Размерность фазового пространства = 3
Размерность фазового пространства = 3
IntervalX0= 33.00 AsymmetryX0= 0.1434
Interval2X0= 36.00
Asymmetry2X0= 0.0131
IntervalX1= 40.00 AsymmetryX1= 0.0029
Interval2X1= 56.00
Asymmetry2X1= 0.1429
IntervalX2= 13.00 AsymmetryX2= 0.0271
Interval2X2= 24.00
Asymmetry2X2= 0.0993
General asymmetry value Rx = 4.75
General asymmetry value Rx = 8.36
General V value Vx = 17 160.00
General V value Vx = 48 384.00
Результаты анализа исключения отдельных признаков
Vx0 = 48 384.00 Vy0 = 17 160.00 dif=31 224.00 R0= 64.53 %
Z0 = 8.65
Vx1 = 1 344.00 Vy1 = 520.00
dif1=824.00 R1= 61.31 %
Z1 = 7.92
Vx2 = 864.00
Vy2 = 429.00
dif2=435.00 R2= 50.35 %
Z2 = 7.60
Vx3 = 2 016.00 Vy3 = 1 320.00 dif3=696.00 R3= 34.53 %
Z3 = 5.39
МН
МН
а.
РТ
BDI
б.
РТ
BDI
Рис.7. Показатели аттракторов ВСО девушек-студенток в 3-х мерном фазовом пространстве состояний (РТ – реактивная тревожность, МН – психическое здоровье,
ШДБ – шкала депрессии Бека): а – СПО; б – ЭП.
Таблица 10
Параметры вектора состояния организма юношей-студентов
Юноши СПО
Количество измерений N = 58
Размерность фазового пространства = 3
IntervalX0= 33.00 AsymmetryX0= 0.0632
IntervalX1= 48.00 AsymmetryX1= 0.1609
Юноши ЭП
Количество измерений N = 58
Размерность фазового пространства = 3
IntervalX0= 40.00 AsymmetryX0=0.0164
IntervalX1= 40.00 AsymmetryX1= 0.1259
27
IntervalX2= 11.00
AsymmetryX2= 0.0267
IntervalX2= 27.00
AsymmetryX2= 0.1756
General asymmetry value Rx = 8.01
General asymmetry value Rx = 6.95
General V value Vx = 17 424.00
General V value Vx = 43 200.00
Результаты анализа исключения отдельных признаков
Vx0 = 43 200.00 Vy0 = 17 424.00 dif=25 776.00 R0= 59.67%
Z0 = 10.92
Vx1 = 1 080.00 Vy1 = 528.00
dif1=552.00 R1= 51.11%
Z1 = 8.96
Vx2 = 1 080.00 Vy2 = 363.00
dif2=717.00 R2= 66.39%
Z2 = 9.15
Vx3 = 1 600.00 Vy3 = 1 584.00 dif3=16.00
R3= 1.00%
Z3 = 8.63
МН
МН
а.
РТ
BDI
б.
РТ
BDI
Рис.8. Показатели аттракторов ВСО юношей-студентов в 3-х мерном фазовом пространстве состояний (РТ – реактивная тревожность, МН – психическое здоровье,
ШДБ – шкала депрессии Бека): а – СПО; б – ЭП.
Необходимо отметить, что при исключении признаков наиболее значимым
является R3=1,00%, именно при его исключении объемы существенно
уменьшаются (табл.10, рис.8).
ВЫВОДЫ
1.
Установлены особенности системной гемодинамики и вегетативной регуляции ритма сердца школьников и студентов, как в СПО, так и в ЭП. Общий
показатель асимметрии (rX) в ЭП увеличился у учащихся лицея, у студентов, в свою очередь, rX в ЭП уменьшился, по сравнению с СПО. Объем
13-мерного параллелепипеда стал меньше в ЭП во всех обследованных
группах. Наибольшие изменения в сторону уменьшения объем 13-мерного
фазового пространства претерпел в группе девушек-студенток (с 3.6∙1027 до
2.7∙1024).
2. Уровень тревожности и депрессии школьников и студентов увеличивается в экзаменационный период, что закономерно ведет к снижению показателей качества жизни. Общий показатель асимметрии в экзаменационный
период увеличивается не более чем в 4 раза, и лишь в группе девушекстуденток происходит незначительное уменьшение расстояния между статистическим и геометрическим центрами аттракторов. Объем 3-мерного
параллелепипеда увеличивается не более чем в 6 раз во всех группах учащихся.
3. Гендерные особенности учащихся характеризовались большими значениями показателей гемодинамики (САД, ПАД, СО) с тенденцией к проявле28
4.
нию гипертензивных реакций, как в стабильный, так и в экзаменационный
период в группе юношей.
Наиболее значимыми параметрами системной гемодинамики, ВРС и показателей психического состояния, оказывающими наибольшее влияние на
динамику изменений вегетативного гомеостаза и психического состояния
учащихся лицея и университета при различном уровне учебных нагрузок в
условиях внедрения инновационных образовательных технологий на территории Севера являются показатель общей спектральной мощности ВРС,
САД и показатель депрессии по шкале Бека, так как при их исключении
существенно изменяется объем фазового пространства и расстояние между центрами аттракторов.
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
Для полноценного индивидуального мониторинга состояния здоровья,
создания прогностических моделей изменения в динамике, а также обеспечение регулярного наблюдения за группами риска учащихся средних и высших образовательных учреждений ХМАО-Югры, использующих инновационные формы обучения целесообразно проводить комплексную оценку
функционального состояния сердечно-сосудистой системы, ее вегетативной
регуляции, а также показателей психического состояния и качества жизни
как с помощью классических методов, так и с позиций теории хаоса и синергетики.
В качестве маркеров, оказывающие наибольшее влияние на динамику изменений вегетативного гомеостаза и психического состояния при различном
уровне учебных нагрузок учащихся средних и высших образовательных
учреждений Севера РФ при внедрении инновационных образовательный
технологий целесообразно использовать показатель общей спектральной
мощности ВРС, САД и показатель депрессии по шкале Бека
СПИСОК РАБОТ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:
1. Щербакова, А.Э. Характеристика параметров ритма сердца у детей
коренного населения Ханты-Мансийского автономного округа / А.Б.
Гудков, О.Л. Нифонтова // Экология человека, №11, 2007. – С. 41-44.
2. Щербакова, А.Э. Вегетативная регуляция сердечного ритма в различные возрастные периоды у практически здоровых жителей высоких широт / М.А. Попова, Н.А. Вологжанина, Г.В. Клочкова, Л..А
Фроленкова, А.А. Говорухина, А.П. Гречишников Т.Ф. Сырбу //
Вестник Санкт-Петербургской государственной медицинской академии им. И.И. Мечникова. - №2/1 (31). – 2009. – С. 286-287.
29
Публикации в прочих журналах и научных сборниках:
1. Щербакова, А.Э. Межпопуляционный анализ функционального состояния сердечно-сосудистой системы и некоторых антропометрических показателей детей Среднего Приобья // V Всероссийская
университетская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов по медицине: Сборник материалов / Под общ. ред.
проф. В.Г. Сапожникова. – Тула, 2006. – С. 283-284.
2. Щербакова, А.Э. Вегетативные реакции сердечно-сосудистой системы сельских школьников пубертатного периода в условиях Тюменского Севера // Экологическое образование и здоровый образ жизни:
Сборник материалов второй региональной научно-практической
конференции 17 ноября 2007 года. – Сургут: РИО СурГПУ, 2006 –
С. 159-161.
3. Щербакова, А.Э. Оценка вегетативного тонуса по данным анализа
структуры сердечного ритма у школьников 13-15 лет города Сургута
и Сургутского района // Сборник научных материалов 11 студенческой научной конференции. – Сургут: РИО СурГПУ, 2007. – С. 150153.
4. Щербакова, А.Э. Влияние климатических условий Западной Сибири
на вегетативный гомеостаз сельских школьников пубертатного периода // Здоровье нации – наша забота. Материалы региональной
научно-практической конференции студентов и аспирантов. 19 апреля 2007 года. – Тюмень: Вектор Бук, 2007. – С. 96.
5. Щербакова, А.Э. Влияние климатических условий западной Сибири
на вегетативный гомеостаз сельских школьников / Нифонтова О.Л. //
Сборник мат-ов научно-практич. конф. «Академическая мобильность студентов: возможности и перспективы», 28 ноября 2008. –
Сургут, 2008 – С.116-118.
6. Щербакова, А.Э. Оценка функционального состояния студентов северного вуза методом вариационной пульсометрии / А.А. Говорухина, С.А. Каблуков // Актуальные проблемы физической культуры
и ЗОЖ: Сборник статей Всерос. научно-практической конференции.
– Сургут, 2009. – С.116-119.
7. Щербакова, А.Э. Частота встречаемости функциональных изменений ЭКГ у практически здоровых детей г.Сургута / О.Г. Литовченко,
О.Л. Нифонтова, Е.А. Арент, А.А. Говорухина // Здоровая образовательная среда – здоровое поколение: Матер. Всерос. С междунар.
Участием науч.-практич. конференции. – Тюмень, 2009. – С. 153156.
8. Попова М.А., Щербакова А.Э., Говорухина А.А., Дронь А.Ю. Показатели психического состояния и качества жизни учащейся молоде30
жи при различных формах учебной деятельности в условиях инновационной образовательной среды // Вестник СурГПУ- в печати
9. Попова М.А., Щербакова А.Э., Говорухина А.А., Сафин Р.М. Изменение сердечного ритма у студентов при смене уровня учебных
нагрузок в условиях внедрения инновационной образовательной системы на территории ХМАО-Югры // Вестник СурГПУ- в печати
10. Попова М.А., Щербакова А.Э., Говорухина А.А., Гимазов Р.М., Сафин Р.М., Дронь А.Ю. Системный анализ изменения вегетативного
гомеостаза студентов в условиях внедрения инновационных образовательных технологий // Информатика и системы управления – Благовещенск, 2010 – в печати
11. Говорухина А.А., Щербакова А.Э., Ракшина Н.С., Подшивалова
С.В., Волковская С.И. К вопросу о субъективной оценке качества
жизни и показателей функционального состояния участников образовательного процесса г. Сургута // Вестник СурГПУ – в печати
31
СПИКОК СОКРАЩЕНИЙ
АД – артериальное давление
ВРС – вариабельность ритма сердца
ДАД – диастолическое артериальное давление
КРГ – кардиоритмография
ЛТ – личностная тревожность
МОК – минутный объем крови
ОПСС – относительное периферическое сопротивление сосудов
ПАД – пульсовое артериальное давление
РТ – реактивная тревожность
С-А – когнитивно-аффективная субшкала
САД – систолическое артериальное давление
СДД – среднее динамическое давление
СИ – сердечный индекс
СО – систолический объем
СПО – стабильный период обучения
УИ – ударный индекс
УПСС – удельное периферическое сопротивление сосудов
ХМАО – Ханты-мансийский автономный округ
ЧСС – частота сердечных сокращений
ЭП – экзаменационный период
BP – болевая шкала
GH – общее состояние здоровья
MH – психическое здоровье
PF – физическое функционирование
RE – эмоциональное состояние
RP – ролевое функционирование
SF – социальное функционирование
S-P – субшкала соматических проявлений депрессии
VT – жизнеспособность
W – критерий Вилкоксона
32
z – критерий z
χ2 – критерий хи-квадрат
33