Предмет возрастной физиологии
advertisement
1 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ ВОПРОСЫ К ЭКЗАМЕНУ ПО СПЕЦКУРСУ «ВОЗРАСТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ» 1 Предмет возрастной физиологии (физиологии развития) Предмет и содержание возрастной физиологии. Перспективы развития возрастной физиологии. Связь возрастной физиологии с другими науками. Теоретические и прикладные задачи возрастной физиологии. Методы исследований в возрастной физиологии. 2.Теоретические основы возрастной физиологии Закономерности онтогенетического развития. Понятие возрастной нормы. Возрастная периодизация и гетерохронность развития. Сенситивные и критические периоды развития. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст 3 Общие физиологические закономерности роста и развития организма человека Особенности развития, роста и строения человека. Развитие опорнодвигательного аппарата человека, Развитие висцеральных органов и систем организма. Развитие нервной системы. Соотношение процессов роста и развития. 4 Физиологические закономерности развития систем организма человека Рост и развитие костного скелета. Половое созревание юношей и девушек. Сенситивные периоды в развитии детей и подростков. 5 Физическое развитие Понятие физического развития. Конституционные норма, телосложение человека и их значения. Размеры и общий план строения тела. Оценка показателей физического развития. Темпы физического развития. 2 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ ЛЕКЦИЯ 1 Предмет возрастной физиологии (физиологии развития) Предмет и содержание возрастной физиологии. Перспективы развития возрастной физиологии. Связь возрастной физиологии с другими науками. Теоретические и прикладные задачи возрастной физиологии. Методы исследований в возрастной физиологии. Литература Рефераты К моменту рождения организм ребенка еще очень далек от зрелого состояния. Человеческий детеныш рождается маленьким, беспомощным, он не может выжить без ухода и заботы взрослых. Необходимо много времени, чтобы он вырос и стал полноценным зрелым организмом. Раздел физиологической науки, изучающий биологические закономерности и механизмы роста и развития, называется возрастной физиологией. Весь жизненный цикл организма - от зачатия до смерти - называется индивидуальное развитие, или онтогенез. Закономерности и особенности жизнедеятельности организма на ранних этапах онтогенеза традиционно являются предметом исследования возрастной физиологии (физиологии развития ребенка). Основные понятия возрастной физиологии: Организм - сложнейшая, иерархически (соподчиненно) организованная система органов и структур, обеспечивающих жизнедеятельность и взаимодействие с окружающей средой. Элементарной единицей организма является клетка. Совокупность клеток, сходных по происхождению, строению и функции, образует ткань. Ткани образуют органы, выполняющие определенные функции. Функция - специфическая деятельность органа или системы. Физиологическая система - совокупность органов и тканей, связанных общей функцией. Функциональная система - динамическое объединение различных органов или их элементов, деятельность которых направлена на достижение определенной цели (полезного результата). 3 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Физиология развития ребенка концентрирует свой интерес на тех этапах, которые представляют наибольший интерес для воспитателя, педагога, школьного психолога: от рождения до морфофункционального и психосоциального созревания. Более ранние этапы, относящиеся к внутриутробному развитию, исследует наука эмбриология. Более поздние этапы, от достижения зрелости до старости, изучают нормальная физиология и геронтология. Человек в своем развитии подчиняется всем основным законам, установленным Природой для любого развивающегося многоклеточного организма, и поэтому физиология развития представляет собой один из разделов гораздо более широкой области знания - биологии развития. В то же время в динамике роста, развития и созревания человека имеется немало специфических, особенных черт, присущих только виду Homo sapience (Человек разумный). В этой плоскости физиология развития теснейшим образом переплетается с наукой антропологией, в задачи которой входит всестороннее изучение человека. Человек всегда живет в конкретных условиях окружающей среды, с которой он взаимодействует. Непрерывное взаимодействие и приспособление к среде обитания - общий закон существования живого. Человек научился не только приспосабливаться к среде, но и изменять окружающий его мир в необходимом направлении. Однако это не избавило его от воздействия факторов окружающей среды, причем на разных этапах возрастного развития набор, сила действия и результат воздействия этих факторов могут быть различны. Это определяет связь физиологии с экологической физиологией, которая изучает воздействие на живой организм разнообразных факторов внешней среды и способы приспособления организма к действию этих факторов. В периоды интенсивного развития особенно важно знать, как действуют на человека факторы среды, как влияют различные факторы риска. Этому традиционно уделяется повышенное внимание. И тут физиология развития тесно взаимодействует с гигиеной, поскольку именно физиологические закономерности чаще всего выступают в качестве теоретических основ гигиенических требований и рекомендаций. Роль условий жизни, причем не только "физических", но и социальных, психологических, в формировании здорового и приспособленного к жизни человека очень велика. Ребенок должен с раннего детства осознавать ценность своего здоровья, владеть необходимыми навыками его сохранения. Формирование ценности здоровья и здорового образа жизни - задачи 4 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ педагогической валеологии, которая черпает фактический материал и основные теоретические положения из физиологии развития. И наконец, физиология развития представляет собой естественнонаучную основу педагогики. При этом физиология развития неразрывно связана с психологией развития, поскольку для каждого человека его биологическое и личностное составляют единое целое. Недаром любое биологическое повреждение (болезнь, травма, генетические нарушения и т. п.) неминуемо сказывается на развитии личности. Теоретические и прикладные задачи возрастной физиологии Главной теоретической задачей физиологии развития является выяснение основных закономерностей возрастного развития. Под биологическим созреванием человека следует понимать достижение такого уровня морфологического, физиологического, личностного и социального развития, когда индивид способен произвести здоровое жизнеспособное потомство и обеспечить его нормальное развитие. Следует специально подчеркнуть, что в понятие биологического созревания наряду с чисто биологическими (морфологическими и физиологическими) критериями включены психологические и социальные критерии развития. Знание основных закономерностей возрастного развития позволяет подойти к решению двух практических задач педагогики и педиатрии. Первая из них - оценка так называемой "возрастной нормы". Действительно, и для врача, и для педагога очень важно понимать, нормально ли развит ребенок, с которым ему предстоит работать. Любое существенное отклонение в темпах развития означает, что к такому ребенку необходимо применять специальные, нестандартные приемы воспитания или лечения. Поэтому установление параметров возрастной нормы - одна из важнейших прикладных задач физиологии развития, решаемых уже многие десятилетия. По ходу решения этой задачи были выявлены многие феномены, в частности то обстоятельство, что темпы роста и развития детей зависят от большого количества известных и неизвестных факторов. Так, было убедительно доказано, что тяжелые социально-экономические ситуации (войны, революции, стихийные бедствия) крайне негативно сказываются на динамике возрастного развития детского населения. Напротив, благоприятное социально-экономическое положение общества способствует нормализации процессов роста и развития. Однако существуют и не вполне ясные науке обстоятельства, влияющие на темпы биологического 5 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ развития. Так, явление акселерации роста и развития, которое наблюдалось почти 100 лет в странах Европы и Нового Света, прекратилось так же неожиданно, как и началось, причем его причины так и остались до конца не разгаданными. Другой ряд фактов позволил установить, что темп развития и конечный уровень развития многих свойств вовсе не всегда коррелируют между собой. Нередко замедленное развитие приводит к тому, что человек, хотя и позже сверстников, достигает необычайно высокого уровня развития той или иной своей способности. И напротив, ускоренное развитие порой заканчивается слишком рано, и человек, подававший большие надежды в ранние годы, так и не достигает больших высот в зрелом возрасте. Об этом, в частности, свидетельствуют биографии многих "вундеркиндов". Между тем выраженные отклонения в темпах роста и развития наблюдаются гораздо реже, чем небольшие отклонения, проявляющиеся в умеренном отставании или опережении. Как к ним относиться? Ответ на этот вопрос призвана дать физиология развития, которая как раз и должна вырабатывать критерии, по которым практические работники смогут судить о том, насколько существенны выявленные отклонения от нормы, и нужно ли что-либо предпринимать для их устранения или смягчения их последствий. Другой вопрос, имеющий важное значение для практики, - определение временных границ возрастных периодов, или возрастная периодизация онтогенеза. Одни ученые считают, что развитие ребенка протекает непрерывно, и поэтому говорить о каких-либо его этапах, или периодах, бессмысленно. Представления о гетерохронности развития и неравномерности онтогенетического процесса, о чем речь более конкретно пойдет ниже, лежат в основе различных моделей периодизации онтогенеза, каждая из которых имеет свои достоинства и недостатки. Между тем для решения практических задач выбор одной из указанных моделей крайне актуален, поскольку от этого зависит, например, ответ на вопрос, в каком возрасте можно начинать систематическое обучение в школе. К проблеме возрастной периодизации непосредственно примыкает задача выявления сенситивных и критических периодов развития. Уже достаточно хорошо известно, что некоторые свойства организма особенно зависимы от внешних воздействий на определенных этапах своего формирования. В последние годы появились новые импульсы для развития конституционального направления антропологических, физиологических, 6 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ биохимических и психологических исследований возрастного развития. В определенной мере это связано с высоким уровнем развития современного спорта: высшее спортивное мастерство требует стопроцентного использования задатков спортсмена, а подготовка каждого чемпиона стоит колоссальных средств, поэтому спортивные менеджеры и тренеры хотят уже на самых ранних этапах знать, насколько перспективен тот или иной начинающий спортсмен. Учитывая, что спортом теперь дети начинают заниматься в возрасте 4-6 лет, можно представить себе, сколь велика роль физиологии развития в правильной организации спортивной подготовки будущих чемпионов, да и просто здоровых граждан. Именно поэтому многие исследователи заняты изучением индивидуально-типологических особенностей роста и развития. Эти же аспекты в последнее время привлекают все большее внимание школьных педагогов, что связано с расширением специализации школьного образования. Выявление одаренных детей и их гармоничное развитие и воспитание - перспективное направление психолого-педагогических исследований и педагогической практики, базирующееся на достаточно строгих физиологических закономерностях. Методы исследований в возрастной физиологии Для возрастной физиологии важнейшая задача - изучение динамики и закономерностей изменений физиологических функций в процессе индивидуального развития. Ответы на самые разнообразные частные вопросы, возникающие по ходу такого изучения, дают два метода организации исследования, каждый из которых имеет свои достоинства и недостатки, но оба широко применяются в физиологии развития. Это методы поперечного и продольного исследований. Метод поперечного исследования (кроссекциональный) представляет собой параллельное, одновременное изучение тех или иных свойств у представителей различных возрастных групп. Сопоставление уровня развития изучаемого свойства у детей разного возраста позволяет вывести важные закономерности онтогенетического процесса. Примером такого исследования может служить одновременное (в течение нескольких дней) диспансерное обследование состояния здоровья, уровня физического и моторного развития у учащихся всех классов какой-нибудь школы. Сравнивая показатели, полученные, например, у первоклассников, пятиклассников и выпускников школы, физиолог может установить, как и насколько изменяются изучаемые им физиологические функции в разном возрасте. Такой метод сравнительно прост в организации, относительно дешев и позволяет применить одни и те же стандартные методики и приборы 7 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ для обследования детей различных возрастов. Применение современных приемов статистической обработки данных позволяет получать таким методом достаточно надежные и доказательные результаты, но только в том случае, если обследуемые возрастно-половые группы (выборки) достаточно велики. По современным статистическим критериям, для надежности выводов, полученных в поперечных исследованиях, необходимо, чтобы выборка (то есть группа обследуемых одного пола и возраста) составляла не менее 20-30 человек. При разработке гигиенических нормативов считается необходимым, чтобы выборка составляла не менее 100 человек одного возраста и пола. Недостаток этого метода состоит в том, что исследователь никогда не может четко определить темп изменений изучаемых им показателей: он видит только результаты, полученные в отдельных "точках" возрастной шкалы, соответствующих возрасту обследованных детей, но не может с уверенностью судить о динамике происходящих процессов. Метод продольного исследования применяется тогда, когда нужно составить представление именно о динамике процесса и индивидуальных особенностях этой динамики. Этот метод заключается в длительном (многие месяцы, иногда - годы) наблюдении за одними и теми же детьми. Регулярно (частота зависит от используемых методик и процедур) детей обследуют с помощью стандартного набора методик, что позволяет подробно рассмотреть динамику происходящих в организме возрастных изменений. Благодаря этому выборка для продольного исследования может быть совсем небольшой. Международные научные журналы признают группу в 5-6 человек достаточной для проведения подобных исследований. В некоторых случаях даже наблюдения за одним единственным ребенком позволяют выявить весьма важные закономерности. Метод продольного наблюдения очень сложен в организации и дорог, однако эти его недостатки с лихвой окупаются полнотой полученной научной информации. Методический арсенал возрастной физиологии Возрастная физиология относится к естественно-научным дисциплинам, поэтому применяемые ею методы в большинстве случаев позволяют получать количественные оценки. Этим она существенно отличается от большинства гуманитарных наук, которые используют главным образом качественные характеристики изучаемых ими объектов. Для оценки роста и развития ребенка используется набор методик, которые традиционно применяются биологическими и медицинскими науками. Первое место в таких исследованиях занимают антропометрические и физиометрические показатели. 8 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Антропометрия - это измерение морфологических характеристик тела, что позволяет количественно описать его строение. Масса и длина тела, окружность грудной клетки и талии, обхват плеча и голени, толщина кожножировой складки - все это (и многое другое) традиционно измеряют антропологи с помощью медицинских весов, ростомера, антропометра и других специальных приспособлений. Именно такого рода показатели используются для оценки физического развития детей. Наряду с антропометрическими почти столь же часто измеряют физиометрические показатели. К ним относятся жизненная емкость легких (ЖЕЛ), сила сжатия кисти, становая сила и др. Эти показатели отражают одновременно и уровень анатомического развития, и некоторые функциональные возможности организма. В возрастной физиологии широко применяют физиологические и биохимические методы исследования. Физиологические методы позволяют судить о функциональных возможностях организма и динамике протекания тех или иных функциональных процессов в нем. Для этого используются различные приборы, позволяющие количественно регистрировать сами физиологические процессы, либо те или иные их физические проявления (например, электрические потенциалы, вырабатываемые клетками организма в процессе их функционирования). Современная физиология использует широкий арсенал физических приборов, позволяющих изучать происходящие в организме процессы, недоступные непосредственному наблюдению. Например, запись дыхательных движений (спирограмма) и исследование скоростей воздушных потоков на разных этапах дыхательного цикла (пневмотахометрия) - важнейшие приемы исследования функции дыхания. Одновременно с помощью специальных газоанализаторов измеряют содержание газов в выдыхаемом воздухе и на этом основании точно рассчитывают скорость потребления организмом кислорода и выделения углекислого газа. Работу сердца изучают с помощью электрокардиографии, эхокардиографии или механокардиографии. Для измерения кровяного давления используют специальные манометры, а скорость протекания крови по сосудам тела измеряют с помощью механических или электрических плетизмографов. Огромный прогресс в исследованиях функции мозга достигнут благодаря изучению электроэнцефалограммы - электрических потенциалов, вырабатываемых клетками мозга в процессе их жизнедеятельности. В исследовательских целях иногда применяют рентгеновские, ультразвуковые, магниторезонансные и другие методы. Современные физиологические 9 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ приборы обычно оборудованы специализированными компьютерами и программным обеспечением, которые значительно облегчают работу исследователя и повышают точность и надежность получаемых результатов. Биохимические методы позволяют изучать состав крови, слюны, мочи и других жидких сред и продуктов жизнедеятельности организма. В экспериментах на животных с помощью биохимических и гистохимических методов удается выяснить возрастные изменения содержания и активности многих ферментов непосредственно в тканях организма. Биохимические исследования - важнейшая составная часть изучения эндокринной системы, пищеварения, кроветворения, деятельности почек, иммунитета, а также целого ряда других систем и функций организма. Функциональные пробы. Важнейшей методологической концепцией в физиологии XX в. следует признать осознание необходимости исследовать любую физиологическую систему в процессе ее функциональной активности. Этот подход весьма актуален и для исследований в области физиологии развития. С этой целью применяются различного рода функциональные пробы. Например, дозированные нагрузки (умственные - для выяснения механизмов умственной работоспособности, физические - для оценки мышечной работоспособности и ее физиологических механизмов); пробы с произвольной активацией или задержкой дыхания - при исследовании дыхательной функции; водные и солевые нагрузки - при оценке функциональных возможностей выделительной системы; температурные воздействия - при изучении механизмов терморегуляции и т.п. Важнейшее значение функциональные пробы имеют при изучении системной организации деятельности головного мозга, поскольку именно в процессе решения тех или иных задач как раз и проявляются возрастные особенности организации взаимодействия мозговых структур. Естественный эксперимент. Физиология развития имеет дело с постоянно изменяющимся организмом ребенка, подвергающимся целому ряду воздействий, изоляция от которых невозможна. Научная этика запрещает многие экспериментальные процедуры при исследованиях ребенка. В частности, с детьми невозможно производить любые манипуляции, которые могут привести к их заболеванию или травме. В то же время различные социальные катаклизмы (войны, катастрофы), экстремальные условия, в которых оказываются люди, представляют собой естественный эксперимент, порой весьма сильно влияющий на состояние здоровья и темпы развития детей, волею судьбы попавших в эти условия. В частности, многие факты, составляющие ныне базу данных для теоретических и прикладных концепций возрастной 10 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ физиологии, были получены при исследовании детских популяций в слаборазвитых странах Африки, Азии и Латинской Америки, где дети не получают достаточного питания и по этой причине страдают от различных пороков развития. Весьма существенные различия могут быть выявлены у детей, растущих в разных социально-экономических условиях, которые исследователь не в силах изменить, но может оценить их воздействие на ребенка. Например, сравнение детей из бедных и состоятельных семей, жителей крупных городов и жителей сельской местности с неразвитой социоиндустриальной инфраструктурой и т.п. Самые разнообразные педагогические и оздоровительные технологии также могут по-разному влиять на детский организм. Поэтому сопоставление физиологических показателей детей, посещающих разные детские сады или школы, - одна из форм проведения естественного эксперимента. Моделирование экспериментальное и математическое. Естественный эксперимент не способен обеспечить решение всех задач, возникающих в процессе изучения физиологических закономерностей роста и развития. В связи с этим экспериментатор вынужден использовать различного рода модели. Например, изучение закономерностей ростовых процессов у лабораторных животных представляет собой экспериментальную модель, с ее помощью выявляются многие аспекты развития, которые нельзя изучать при исследовании детей. В частности, анализ возрастных преобразований на тканевом и клеточном уровне проводится почти исключительно на экспериментальных моделях с использованием лабораторных животных. Применение такой методологии возможно благодаря тому, что во многих отношениях развитие человека подчиняется тем же физиологическим законам, что и развитие других многоклеточных живых организмов. В тех случаях, когда теоретическая схема протекания того или иного процесса позволяет описать его на языке математических алгоритмов, используют математические модели (особенно часто - со второй половины XX в. в связи с распространением компьютеров). Такое моделирование позволяет прогнозировать результаты воздействий, которые невозможно или крайне сложно осуществить в реальной жизни. Математические модели, как правило, не позволяют добыть новые научные факты, но дают возможность исследователю убедиться, насколько верна логика, которую он выстроил для объяснения наблюдаемых эффектов. Кроме того, математические модели позволяют вычислять предельно допустимые параметры тех или иных воздействий, а также параметры максимальных ответных реакций организма на разного рода экстремальные воздействия. Таким образом, математические 11 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ модели не могут заменить физиологический эксперимент, но позволяют сделать его безопасным, не несущим риска для здоровья испытуемого. Статистические методы и системный анализ. Все количественные показатели и все научные выводы в физиологии развития носят статистический характер, т. е. отражают наиболее вероятное протекание событий или наиболее вероятный уровень измеряемого показателя. Для работы с подобными вероятностными величинами разработаны специальные математические приемы, которые основаны на теории вероятности и называются статистическими методами. Современные компьютерные средства, оснащенные специальными программами, существенно облегчают задачу статистической обработки результатов, позволяя вскрывать наиболее существенные закономерности, функциональные связи и строить математические модели происходящих процессов. Особое значение в физиологии развития имеют методы системного анализа, позволяющего рассматривать организм не как набор отдельных органов и физиологических систем, а как единую систему, саморегулирующуюся и способную приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды. Не случайно системный подход к анализу явлений жизни зародился и в недрах физиологии. Становление возрастной физиологии То, что ребенок отличается от взрослого многими свойствами, на бытовом уровне понимает каждый. Однако научное изучение возрастных особенностей детского организма началось сравнительно недавно - во второй половине XIX в. Вскоре после открытия закона сохранения энергии физиологи обнаружили, что ребенок потребляет в течение суток ненамного меньше энергии, чем взрослый, хотя размеры тела ребенка намного меньше. Этот факт требовал рационального объяснения. В поисках этого объяснения немецкий физиолог Макс Рубнер провел изучение скорости энергетического обмена у собак разного размера и обнаружил, что более крупные животные в расчете на 1 кг массы тела расходуют энергии значительно меньше, чем мелкие. Подсчитав площадь поверхности тела, Рубнер убедился, что отношение количества потребляемой энергии пропорционально именно величине поверхности тела - и это неудивительно: ведь вся потребляемая организмом энергия должна быть выделена в окружающую среду в виде тепла, т. е. поток энергии зависит от поверхности теплоотдачи. Именно различиями в соотношении массы и поверхности тела Рубнер объяснил разницу в интенсивности энергетического обмена между крупными и мелкими животными, а заодно - между взрослыми и детьми. "Правило 12 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ поверхности" Рубнера стало одним из первых фундаментальных обобщений в физиологии развития и в экологической физиологии. Этим правилом объясняли не только различия в величине теплопродукции, но также в частоте сердечных сокращений и дыхательных циклов, легочной вентиляции и объеме кровотока, а также в других показателях деятельности вегетативных функций. Во всех этих случаях интенсивность физиологических процессов в детском организме существенно выше, чем в организме взрослого. Такой сугубо количественный подход характерен для немецкой физиологической школы XIX в., освященной именами выдающихся физиологов Э.Ф. Пфлюгера, Г.Л. Гельмгольца и других. Их трудами физиология была поднята до уровня естественных наук, стоящих в одном ряду с физикой и химией. Однако русская физиологическая школа, хотя и уходила корнями в немецкую, всегда отличалась повышенным интересом к качественным особенностям и закономерностям. Выдающийся представитель русской педиатрической школы доктор Николай Петрович Гундобин еще в самом начале XX в. утверждал, что ребенок - не просто маленький, он еще и во многом не такой, как взрослый. Его организм устроен и работает иначе, причем на каждом этапе своего развития детский организм прекрасно приспособлен к тем конкретным условиям, с которыми ему приходится сталкиваться в реальной жизни. Эти идеи разделял и развивал замечательный русский физиолог, педагог и гигиенист Петр Францевич Лесгафт, заложивший основы школьной гигиены и физического воспитания детей и подростков. Он считал необходимым глубокое изучение детского организма, его физиологических возможностей. Наиболее отчетливо центральную проблему физиологии развития сформулировал в 20-е годы XX в. немецкий врач и физиолог Э. Гельмрейх. Он утверждал, что различия между взрослым и ребенком находятся в двух плоскостях, которые необходимо рассматривать по возможности независимо, как два самостоятельных аспекта: ребенок как маленький организм и ребенок как развивающийся организм. В этом смысле "правило поверхности" Рубнера рассматривает ребенка только в одном аспекте - именно как маленький организм. Значительно более интересными представляются те особенности ребенка, которые характеризуют его как организм развивающийся. К одной из таких принципиальных особенностей относится открытое в конце 30-х годов Ильей Аркадьевичем Аршавским неравномерное развитие симпатических и парасимпатических влияний нервной системы на все важнейшие функции детского организма. И.А. Аршавский доказал, что симпатотонические механизмы созревают значительно раньше, и это создает важное качественное своеобразие функционального состояния детского организма. 13 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Симпатический отдел вегетативной нервной системы стимулирует активность сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также обменные процессы в организме. Такая стимуляция вполне адекватна для раннего возраста, когда организм нуждается в повышенной интенсивности обменных процессов, необходимой для обеспечения процессов роста и развития. По мере созревания организма ребенка усиливаются парасимпатические, тормозящие влияния. В результате снижается частота пульса, частота дыхания, относительная интенсивность энергопродукции. Проблема неравномерности гетерохронности (разновременности) развития органов и систем стала центральным объектом исследования выдающегося физиолога академика Петра Кузьмича Анохина и его научной школы. Им была в 40-е годы сформулирована концепция системогенеза, согласно которой последовательность разворачивающихся в организме событий выстраивается таким образом, чтобы удовлетворять меняющимся по ходу развития потребностям организма. При этом П.К. Анохин впервые перешел от рассмотрения анатомически целостных систем к изучению и анализу функциональных связей в организме. Другой выдающийся физиолог Николай Александрович Бернштейн показал, как постепенно в онтогенезе формируются и усложняются алгоритмы управления произвольными движениями, как механизмы высшего управления движениями распространяются с возрастом от наиболее эволюционно древних подкорковых структур головного мозга к более новым, достигая все более высокого уровня "построения движений". В работах Н.А. Бернштейна впервые было показано, что направление онтогенетического прогресса управления физиологическими функциями отчетливо совпадает с направлением филогенетического прогресса. Таким образом, на физиологическом материале была подтверждена концепция Э. Геккеля и А.Н. Северцова о том, что индивидуальное развитие (онтогенез) представляет собой ускоренное эволюционное развитие (филогенез). Крупнейший специалист в области теории эволюции академик Иван Иванович Шмальгаузен также многие годы занимался вопросами онтогенеза. Материал, на котором И.И. Шмальгаузен делал свои выводы, редко имел прямое отношение к физиологии развития, но выводы из его трудов о чередовании этапов роста и дифференцировок, а также методологические работы в области изучения динамики ростовых процессов, выполненные в 30-е годы, и до сих пор имеют огромное значение для понимания важнейших закономерностей возрастного развития. В 60-е годы физиолог Акоп Арташесович Маркосян выдвинул концепцию биологической надежности как одного из факторов онтогенеза. Она опиралась на многочисленные факты, которые свидетельствовали, что надежность функциональных систем по мере взросления организма существенно увеличивается. Это подтверждалось данными по развитию системы свертывания крови, 14 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ иммунитета, функциональной организации деятельности мозга. В последние десятилетия накопилось много новых фактов, подтверждающих основные положения концепции биологической надежности А.А. Маркосяна. 15 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ ЛЕКЦИЯ 2.Теоретические основы возрастной физиологии Закономерности онтогенетического развития. Понятие возрастной нормы. Возрастная периодизация и гетерохронность развития. Сенситивные и критические периоды развития. Акселерация эпохальная и индивидуальная, биологический и паспортный возраст Онтогенез человека осуществляется в соответствии со следующими закономерностями. Целостность и фазность (этапность) онтогенеза — объективное разделение онтогенеза на этапы, которые различаются задачами, решаемые организмом, и свойствами физиологических систем (возрастная периодизация). Непрерывность и неравномерность роста и развития — рост и развитие организма человека протекает непрерывно с чередованием периодов ускоренного роста или интенсивного развития. Гетерохронность роста и развития — разновременное созревание отдельных функциональных систем организма, т. е. в процессе онтогенеза в первую очередь созревают те системы, которые необходимы для решения задач очередного этапа развития организма (системогенез). Гетеросенситивность — различная чувствительность (восприимчивость) развивающихся систем организма к внешним воздействиям на отдельных этапах онтогенеза. Нарастающая гетерогенность — усложнение организации всех систем организма за счет специализации элементов, т. е. увеличение неоднородности клеток и повышение специфичности их функционирования. Дифференциация — по мере созревания периферических структур организма происходит передача контроля функций от центра на периферию и местный уровень. С возрастом увеличивается роль и вклад местных (тканевых и клеточных) процессов в регуляции функционирования организма. Экономизация функций — уменьшение функционального ответа биологической системы на внешние воздействия. С возрастом у человека понижается уровень функциональной активности организма в условиях покоя, за счет чего возрастает объем резервных его возможностей при напряжении функций. Биологическая надежность организма — свойство организма, характеризующееся оптимальным запасом функциональных возможностей, способных обеспечивать устойчивость и жизнеспособность при значительных внешних воздействиях. Адаптивность — согласованность возрастных особенностей строения и функционирования организма с параметрами среды обитания. В адекватных 16 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ условиях даже незрелый организм успешно справляется с задачей адаптации (приспособления) к внешним условиям. Увеличение жесткости (стабильности) гомеостатических констант в онтогенезе — при действии внешних факторов показатели гомеостаза1 изменяются в меньшей степени у взрослых, чем у детей. Поэтому при любых воздействиях на организм его жизнеспособность выше у взрослых, чем в раннем возрасте. 1.1. ЦЕЛОСТНОСТЬ И ФАЗНОСТЬ (ЭТАПНОСТЬ) ОНТОГЕНЕЗА Онтогенез, с одной стороны, это целостный, с другой, — фазовый процесс. Каждая фаза, или этап, представляет собой закономерный качественный период, который протекает в определенных условиях. Общепринятой классификации возрастных периодов нет. Одни исследователи за основу классификации возрастных периодов берут созревание половых желез, скорость роста и дифференцировки тканей и органов, другие — уровень созревания костей или степень развития ЦНС. Существующая в настоящее время возрастная периодизация с выделением периодов новорожденности, ясельного, дошкольного и школьного возрастов отражает скорее систему детских образовательных учреждений, нежели системные возрастные особенности. Распространена также схема возрастной периодизации, рекомендованная Симпозиумом по проблеме возрастной периодизации в Москве (1965 г.) (табл. 1.1). Данная классификация возрастных периодов основана на половых особенностях развития человека, а также связи календарного возраста с биологическим. Календарный (паспортный) возраст — это возраст, измеряемый по стандартному календарю. В большинстве стран календарный возраст регистрируется с момента рождения. В странах Востока дополнительно учитывается и период развития человека до рождения, там считается, что «истинное рождение» человека происходит в момент зачатия, а появление новорожденного — это лишь окончание первого этапа развития организма человека. Биологический возраст отражает степень биологического и социального развития человека на каждом возрастном этапе. В разные периоды онтогенеза применяют разные методики определения биологического возраста. Например, до 1 года о степени развития ребенка косвенно судят по увеличению массы тела. В последующие периоды критериями биологической зрелости служит количество прорезавшихся постоянных зубов (табл. 1.2). Меньшее, чем указано в табл. 1.2, количество 1 Гомеостаз — совокупность скоординированных реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление постоянства внутренний среды организма. 17 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Таблица 1.1. Возрастная периодизация жизненных циклов человека Возрастной период Пол Продолжительность периода Новорожденный 1-10 дней Грудной возраст Детство 10 дней -1 год раннее 1-3 года первое 4-7 лет второе Подростковый возраст Юношеский возраст Зрелый возраст мальчики девочки 8-12 лет 8-11 лет мальчики девочки 13-16 лет 12-15 лет юноши девушки 17-21 год 16-20 лет I период мужчины женщины 22-35 лет 21-35 лет II период мужчины женщины 36-60 лет 36-55 лет Пожилой возраст мужчины женщины 61-74 года 56-74 года 75-90 лет Старческий возраст Долгожители 90 лет и более Таблица 1.2. Средние темпы прорезывания постоянных зубов Количество постоянных зубов Возраст (лет) Мальчики Девочки 5 0-1 0-2 5,5 0-3 0-4 6 1-4 1-5 6,5 2-8 3-9 7 6-10 6-11 18 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Таблица 1.3. Возрастная динамика пропорций тела Возраст (лет) Средние темпы развития Мальчики Девочки 5 49,4-45,0 48,1-44,5 5,5 47,9-44,3 46,7-43,2 6 46,6-43,1 45,7-42,1 6,5 45,4-41,9 44,9-41,6 7 44,7-41,3 43,9-39,7 прорезавшихся постоянных зубов свидетельствует об отставании биологического возраста по отношению к календарному, а при большем — об опережении. Критерием биологического возраста являются определенные пропорции тела: (Or/L)x100, где ОГ — окружность головы, L — длина тела (табл. 1.3). Если индивидуальные значения пропорций тела больше приведенных в табл. 1.3 показателей, это свидетельствует об отставании темпов биологического развития, если ниже — об опережении темпов. Биологический возраст считается отстающим от паспортного, если два показателя из трех (длина тела, зубной возраст, пропорции тела) оказываются меньше средних данных. Косвенным показателем биологической зрелости детей дошкольного возраста (5-6 лет) считается филиппинский тест (впервые был применен антропологами при обследовании большой группы детей на Филиппинах). Если ребенок пальцами правой руки, положенной на голову при ее вертикальном удержании (рис. 1.1), может дотронуться до левой мочки уха, то это свидетельствует о биологической зрелости организма. У детей 11-17 лет показателем биологического возраста является степень полового созревания (формирование вторичных половых признаков в определенной последовательности). Любая возрастная периодизация довольно условна, но она необходима для учета меняющихся в процессе онтогенеза физиологических и морфологических свойств организма детей, разработки научно обоснованной системы охраны здоровья детей, создания таких приемов воспитания и обучения, которые соответствовали бы каждой возрастной группе. В таблице 1.4 представлена медико-биологическая классификация возрастных периодов детства, где рассматривается внутриутробный период развития, а также указан уровень развития детей на каждом этапе онтогенеза в зависимости от биологических и социальных факторов. 19 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Норма является одним из критериев развития организма. Долгое время норма рассматривалась как среднестатистическая величина, полученная в состоянии покоя организма без учета его индивидуальных особенностей, — норма покоя. Например, нормальным считается: ■ кровяное давление 110-130/70-80 мм рт. ст.; ■ частота сердечных сокращений — 60-80 уд./мин; ■ концентрация натрия в плазме крови — 130-140 ммоль/л и т. д. В настоящее время более распространено понятие индивидуальной нормы, т. е. то оптимальное функционирование организма, которое формирует гомеостаз с учетом возраста, пола, биологического (конституционального) типа, климатогео- графической зоны проживания, экологических факторов среды. Так, в 7-летнем возрасте 85 % девочек, проживающих в Новосибирской области, имеют более высокие показатели школьной зрелости (внимание, умственная работоспособность, произвольность психических процессов и т. д.), чем большинство мальчиков того же возраста этого региона. На крайнем Севере (г. Норильск) у детей 7 лет показатели школьной зрелости ниже, чем в средней полосе Западной Сибири. Необходимо также оценивать показатели нормы в соответствии с конституциональными особенностями индивидуума, т. е. наследственно формирующимися чертами, признаками, определяющими тип физического развития, высшей нервной деятельности, темперамент и т. д. Например, можно спрогнозировать рост ребенка по данным его родителей:рост ребенка = (рост матери + рост отца) / 2 ± 10 см (+10 см для мальчиков, -10 см для девочек). В физиологии и медицине все более широко применяются нагрузочные пробы для определения нормы реагирования организма и его систем, а также оценки резервных возможностей. Если в состоянии покоя, благодаря компенсации со стороны других систем и включению «резервных мощностей» организма, нарушения могут не диагностироваться, то в условиях повышенных требований к организму, созданных нагрузкой, проявляются гомеостатические сдвиги, которые свидетельствуют о снижении резервных возможностей той системы, по отношению к которой использована нагрузка. По величине сдвига и длительности его сохранения можно судить о степени снижения резервов организма, т. е. уменьшении уровня здоровья. Например, содержание сахара в крови натощак в состоянии предболез ни (диабета) обычно соответствует среднестатистической норме покоя, однако после применения «сахарной нагрузки» концентрация глюкозы в крови повышается в большей степени и на более продолжительный период времени, чем у здоровых людей. Разработаны различные функциональные нагрузки, позволяющие оценить состояние практически всех вегетативных 20 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ систем, нейроэндокринных механизмов, а также нервно-психическое состояние. Таким образом, понятие нормы должно быть комплексным и учитывать конкретные условия жизни, наследственность, норму покоя и реагирования. 21 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Таблица 1.4. Медико-биологическая классификация возрастных периодов детства Возрастной Критерии период I. Внутри- Оплодотворение, утробный (40 образование зиготы недель) Основные морфо-функциональные изменения Формирование организма из зиготы. Быстрый рост и дифференцировка клеток и тканей, органов и систем. Питание за счет материнского организма 1. Питание за счет слизистой Критические периоды: Эмбриональный матки, формирование 7-12 день - период имплантации; (8 недель) плаценты 3-6 неделя - образование зачатков органов; 8 недель - начало функционирования сердца 2. Плацентарный Питание через плаценту и Критические месяцы: (32 недели) из околоплодных вод 3 мес. - формирование плаценты и костномозгового кроветворения, образуются зачатки коры головного мозга; 6 мес. - все органы в основном сформированы; конец 9 мес. - плод занимает постоянное положение II. Внеутробный Развертывание во времени Дальнейший рост и развитие организма (от рождения до генетической программы смерти) развития и деградации с учетом факторов внешней среды 1. Формирование легочного Адаптация к новым условиям существования Новорожденный газообмена. сопровождается физиологической потерей веса (0-10 дней) Вскармливание (восстанавливается к концу периода), молозивом физиологической желтухой, заживлением пупочной ранки. Начинает функционировать дыхательная система, изменяется характер питания. Включаются механизмы терморегуляции. Взаимосвязь с окружающей средой осуществляется на основе безусловных рефлексов. Образуются условные рефлексы на время кормления и положение при кормлении 2. Грудной (10 Молочное питание. Интенсивный рост. Формирование изгибов дней - 1 год) Реализация и закрепление позвоночника. Прорезывание первых сидения и стояния молочных зубов. Развивается деятельность всех органов чувств. Формируются положительные эмоции. Начинается развитие внимания, памяти, мышления на основе условных рефлексов. Высокая ранимость организма и низкая сопротивляемость к различным острым заболеваниям 3. Раннее детство Освоение локомоторных Интенсивно развиваются системы организма, (1-3 года) актов (ходьба, бег). совершенствуются движения. Формируется Овладение речью большое количество условных рефлексов и динамических стереотипов, но они недостаточно устойчивы из-за большой активности подкорковых отделов. Совершенствуется высшая нервная деятельность, увеличивается работоспособность, быстро развивается речь. Сопротивляемость организма к болезнетворным воз действиям внешней среды остается пониженной. Дети чувствительны к нарушению режима дня и питания 22 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ 23 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Таблица 1.4. Медико-биологическая классификация возрастных периодов детства (окончание) Возрастной период 4. Первое детство (4-7 лет) Критерии Основные морфо-функциональные изменения Интенсивное развитие и Замедление темпов роста, а в 6-7 лет высокая пластичность усиление ростовых процессов. Повышение коры головного мозга координации движений. Начало смены молочных зубов на постоянные. Высокая пластичность анализаторных систем, обеспечивающая возможность обучения, эстетического воспитания. Особая прочность динамических стереотипов (физиологических механизмов привычек). Дальнейшее развитие речи и становление абстрактного мышления. Основой всех функций служит игра. Легко возникают травмы вследствие большой любознательности и отсутствия собственного опыта 5. Второе Адаптация организма к Заканчивается смена молочных зубов на детство школьному обучению. постоянные. Проявляются половые (девочки 8-11 Развитие абстрактного особенности в развитии. Развитие девочек лет, мальчики мышления более интенсивно, чем мальчиков. У 8-12 лет) девочек формируется грудной тип дыхания, у мальчиков - брюшной. Повышение силы и уравновешенности нервных процессов под тренирующим воздействием учебной нагрузки. Высокий уровень развития положительных и отрицательных условных рефлексов. Развитие внутренней речи и абстрактно-логического мышления. Эмоциональные, умственные и физические перегрузки приводят к снижению надежности организма, развитию неврозов и других нарушений здоровья 6. Половое созревание, В начале периода - интенсивный рост. Подростковый развитие вторичных Выраженные эндокринные сдвиги и период половых признаков изменения в деятельности нервной (девочки системы, связанные с половым 1215 созреванием, усиление деятельности лет, половых желез, вегетативные расстройства, мальчики повышение возбудимости ЦНС, повышение 1316 лет) активности подкорковых структур, ослабление тонуса коры головного мозга, ухудшение образования условных рефлексов, особенно торможения, преобладание конкретного мышления по сравнению с абстрактным; лаконичность, замедленность речи, обеднение словарного запаса. Несоответствие между предъявляемыми требованиями и физиологическими возможностями приводит к утомлению 7. Юношеский Завершение развития Замедление роста. Завершение полового (девушки 16-20 организма и всех его развития. Гармоничное развитие коры и лет, юноши 17- систем подкорковых отделов. Возрастание роли 21 лет) абстрактного мышления 24 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ 1.2. ГЕТЕРОСЕНСИТИВНОСТЬ Переход от одного возрастного периода к последующему является переломным этапом индивидуального развития, или критическим периодом. В целом критические периоды характеризуются повышенной чувствительностью к действию как позитивных, так и негативных факторов. Эти периоды существенно влияют на последующие этапы развития организма и на весь жизненный цикл человека. Периоды наибольшей чувствительности к воздействию факторов внешней среды — сенситивные периоды. Они могут совпадать и не совпадать с критическими периодами. Выявление сенситивных периодов является непременным условием создания благоприятных адекватных условий для эффективного обучения и сохранения здоровья детей. Факторы среды, оптимально воздействующие на определенном этапе развития организма, в другие периоды могут быть нейтральными или отрицательными. Отмечается различная относительная значимость наследственных и средовых факторов в те или иные периоды роста и развития организма человека. Так, наследственные факторы играют большую роль с периода новорожденности до препубертат ного, в период полового созревания их роль снижается, затем вновь повышается. Для пубертатного периода характерно влияние факторов внешней среды. Чувствительность организма к воздействию экологических факторов — экосенситивность — различна в зависимости от периода онтогенеза. Наиболее подвержены экосенситивности эмбриональный, грудной и подростковый периоды. Организм подростков повышенно чувствителен к вредным факторам, в особенности к токсичным веществам. В критические периоды равновесие развивающихся систем нарушено, т. е. старые механизмы регуляции уже исчерпали себя, а новые еще не достигли определенного уровня зрелости. Степень чувствительности при этом меняется: сначала она увеличивается, достигая максимума, затем снижается. В постнатальном развитии организма выделяют три критических периода. Первый критический период наблюдается в возрасте от 1 до 3,5 лет, т. е. в то время, когда ребенок начинает активно двигаться, больше общаться с внешним миром. В этот период интенсивно формируются речь и сознание ребенка. При этом повышаются и воспитательные требования к нему, что в совокупности приводит к напряженной работе физиологических систем организма. В результате перенапряжения нервной системы может нарушиться психическое развитие ребенка, проявиться различные психические заболевания. 25 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Второй критический период совпадает с началом школьного обучения и приходится на возраст 6-8 лет. В эти годы в жизнь ребенка входят новые люди: учителя, школьные друзья. Меняется его образ жизни, появляются новые обязанности, падает двигательная активность и пр. Учителя и родители должны особенно бережно относиться к ребенку. Необходимо учитывать, что на второй период приходится наибольшее количество транспортных несчастных случаев, и разъяснение детям правил дорожного движения — важный фактор предупреждения транспортных трагедий. Третий критический период (10-15 лет) связан с половым созреванием, перестройкой работы желез внутренней секреции и изменением в организме гормонального баланса. Нервная система подростков особенно ранима, поэтому возможно возникновение нервных расстройств и психических заболеваний. В критические периоды у детей недостаточно энергетических ресурсов для обеспечения адаптационных процессов, вследствие чего увеличивается риск возникновения различных заболеваний. Поэтому изучение этих периодов имеет большое значение для педагогики и медицины: можно выявить сроки оптимального достижения результатов при формировании двигательных навыков и интеллектуальных способностей детей. Учет критических периодов способствует успешному применению целенаправленных педагогических воздействий, оптимизирует процессы обучения и воспитания. 1.3. НЕПРЕРЫВНОСТЬ И НЕРАВНОМЕРНОСТЬ РОСТА И РАЗВИТИЯ Процесс онтогенеза происходит в результате роста и развития организма человека, которые начинаются с момента оплодотворения яйцеклетки и представляют собой непрерывный, поступательный процесс, протекающий в течение всей жизни. Понятие о росте и развитии организмов — одно из фундаментальных понятий в биологии. Под термином рост понимают количественные изменения длины, объема и массы тела организма, связанные с увеличением числа клеток и количества составляющих их органических молекул. В одних органах и тканях, таких как кости, легкие, рост осуществляется за счет увеличения числа клеток, в других (мышцы, нервная ткань) — за счет увеличения размеров самих клеток. Такое определение процесса роста исключает те изменения массы и размеров тела, которые могут быть обусловлены жироотложением или задержкой воды. Более точный показатель роста организма — это повышение в нем общего количества белка и увеличение размеров костей. Количественной характеристикой роста служат данные размеров человеческого тела и его частей. 26 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Развитие — качественные изменения в организме, заключающиеся в усложнении строения и функций всех тканей и органов организма, процессов регуляции. Специализация клеток для более совершенного выполнения функций обеспечивает наилучшее приспособление организма к условиям существования. Критериями развития считается появление в хрящевой части скелета костной ткани, прорезывание молочных и постоянных зубов и т. д. Рост и развитие — две составляющие единого процесса. Они взаимосвязаны, взаимообусловлены и осуществляются постоянно. Рост и развитие — процессы непрерывного скачкообразного перехода количественных накоплений в новые качественные свойства. Постепенные количественные изменения, происходящие в процессе роста организма, приводят к проявлению у ребенка новых качественных особенностей. Например, формирование двигательных функций ребенка связано с созреванием нервно-мышечного аппарата: увеличивается мышечная масса и изменяются свойства мышечной ткани; улучшается проведение нервных импульсов по нервным волокнам от головного мозга к мышцам и в обратном направлении; увеличивается количество межклеточных связей в подкорковых структурах и коре головного мозга. В свою очередь качественное совершенствование двигательных функций ребенка способствует количественному морфофункциональному созреванию мозговых структур, так как вследствие увеличения двигательной активности ребенка более интенсивно формируются новые связи в подкорковых и корковых образованиях головного мозга. 1.4. ГЕТЕРОХРОННОСТЬ РОСТА И РАЗВИТИЯ Рост и развитие некоторых частей тела, а также органов и физиологических систем детей и подростков, происходит разновременно и неравномерно, т. е. гете рохронно. В разные периоды онтогенеза рост имеет неодинаковую интенсивность. Фазы интенсивного роста сменяются фазами замедления. Для одних периодов характерен общий рост ребенка, для других — увеличение отдельных частей тела. Выделяют три периода интенсивного роста: 1. от рождения до 1 года — длина тела ребенка увеличивается на 50 %, а масса тела утраивается; 2. с 6 до 8 лет — ростовой скачок — за 1 год длина тела может увеличиться на 7-8 см; 3. с 11 до 13 лет — увеличение длины тела за 1 год составляет 10-12 см. Периоды интенсивного роста сменяются периодами усиленного развития: 1-4 года; 8-10 лет; 14-20 лет. 27 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Периоды интенсивного роста совпадают с критическими периодами. В эти возрастные периоды детский организм чрезвычайно остро реагирует на воздействие неблагоприятных внешних факторов, которые могут замедлить процессы роста и вызвать нарушения в состоянии здоровья. Неравномерное увеличение отдельных органов и частей тела ведет к существенным изменениям пропорций организма. Новорожденный ребенок имеет относительно большую голову, длинное туловище и короткие конечности. По мере роста длина нижних конечностей увеличивается в 5 раз, длина верхних конечностей — 4 раза, туловища — 3 раза. В организме ребенка наиболее быстро развиваются и совершенствуются те органы, интенсивное функционирование которых в данный период жизненно необходимо. Например, сердце функционирует уже на третьей неделе пренатального развития, а почки формируются значительно позднее и начинают активно функционировать только у новорожденного ребенка. Половые органы усиленно растут в период полового созревания, а лимфатическая ткань к этому возрасту уже заканчивает свое развитие. Причиной гетерохронности являются различная скорость созревания нервных центров, регулирующих работу различных систем, и социальные условия среды. Закон гетерохронии лежит в основе учения системогенеза2, которое было разработано П. К. Анохиным и его учениками. Суть этого учения заключается в том, что структуры, составляющие к моменту рождения ребенка функциональную систему, закладываются и созревают избирательно и ускоренно. Так, центры дыхания и кровообращения начинают функционировать раньше, чем центры речи. Из всех нервов руки прежде всего развиваются те, которые обеспечивают сокращение мышц, участвующих в осуществлении хватательного рефлекса. Из всех мышц лица ускоренно развиваются мышцы рта, с помощью которых происходит акт сосания. Функциональные системы обеспечивают организму ребенка оптимальное взаимодействие с внешней средой. Формирование функциональных систем у детей происходит намного раньше, чем это им требуется. Опережающее развитие функциональных систем — это своеобразная «страховка». Например, даже в случае преждевременных родов новорожденный уже наделен важнейшей для его жизни функцией сосания, обеспечивающей ему питание. Гетерохрония может выражаться в усиленном развитии организма — акселерация (лат. acceleration — ускорение), или в замедленном — ретардация (лат. retardation — замедление). 2 Системогенез — формирование функциональных систем организма в онтогенезе. 28 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Существует два вида акселерации: акселерация эпохальная и внутригрупповая. Эпохальная акселерация представляет собой ускорение физического развития современных детей и подростков в сравнении с предшествующими поколениями. При массовых исследованиях физического развития детей различного возраста выявлено, что показатели многих функциональных систем современных детей значительно превышают таковые у детей 30-50 лет назад. Длина тела новорожденных увеличилась на 2-2,5 см, а масса — на 0,5 кг; у 15-летних— на 6-10 см и 3-10 кг соответственно. Сократилась продолжительность роста: в настоящее время рост девушек и юношей в среднем заканчивается к 16-19 годам, а 50 лет назад люди достигали максимального роста в возрасте 25-26 лет. Акселерация стимулирует и психическое развитие детей. Под внутригрупповой акселерацией понимают ускорение физического развития отдельных детей и подростков в определенных возрастных группах. В настоящее время увеличивается количество высокорослых и низкорослых детей, это обусловлено как внешними, так и внутренними факторами. У высокорослых детей энергия в большей степени расходуется на количественное увеличение различных структур и в меньшей степени — на их качественное преобразование. Как правило, у акселерированных детей рост и развитие сердца отстают от роста тела. В результате нарушается его нормальная деятельность, создаются предпосылки для развития сердечнососудистых заболеваний. Дети-акселераты чаще страдают различными нарушениями опорно-двигательного аппарата. Ускорение и замедление психического развития выявляются при изучении психофункциональных показателей: памяти, абстрактного мышления, развития речи, внимания, умственной работоспособности и т. д. По степени выраженности этих показателей выделяют три группы детей: зрелые, среднезрелые и незрелые. Ребенок с ускоренным психическим развитием испытывает недостаток информации в школе. Он постепенно становится средним учеником. Ребенок, отстающий в психическом развитии, испытывает информационную перегрузку, которая ведет к нарушению в деятельности нервной системы. Такой ребенок, как правило, становится неуспевающим. В учебном процессе необходимо учитывать биологические и психические особенности таких детей. Биологические механизмы акселерации пока не выяснены. Существуют различные гипотезы о причинах ее возникновения: широкая миграция современного населения и, как следствие, увеличение количества смешанных браков; 29 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ урбанизация населения (увеличение городского населения) и стимулирующее влияние условий городской жизни на темпы физического развития; увеличение уровня радиации на Земле; улучшение социальных условий жизни населения промышленно развитых стран. Явления акселерации и ретардации требуют пересмотра методов обучения, изменения форм полового, физического и эстетического воспитания. Определение степени умственного развития детей перед поступлением в школу необходимо для дифференцированного обучения, которое может осуществляться с использованием индивидуальных программ или в специализированных классах. 1.5. БИОЛОГИЧЕСКАЯ НАДЕЖНОСТЬ Организм, взаимодействуя с окружающей средой, имеет механизмы, которые обеспечивают его жизнеспособность. В процессе филогенеза (историческое развитие того или иного вида) был создан своеобразный резерв у организма, который составляет так называемую биологическую надежность организма. Биологическая надежность присуща как всему организму в целом, так и его функциональным системам. Накопление надежности в отдельных органах и системах происходит гетерохронно. В первую очередь максимальное увеличение биологической надежности происходит в тех системах, которые на данном этапе развития организма более значимы. Например, концентрация факторов, участвующих в свертывании крови, у новорожденного уже близка к уровню взрослого человека. В течение первых двух лет жизни эта концентрация повышается в 2-3 раза. Такое увеличение совпадает с периодом овладения ребенком навыками ходьбы и повышает биологическую надежность организма, который может подвергаться травмам и повреждениям. Биологическая надежность одних систем обеспечивается дублированием органов (парные почки, легкие, глаза и т. д.); других — взаимозаменяемостью (потеря зрения приводит к обострению слуха и тактильной чувствительности). Важной особенностью биологической надежности является то, что в нормальных условиях организм и все его системы функционируют не на пределе своих возможностей, а сохраняют определенный резерв, который может быть использован в экстремальных ситуациях. Например, в вентиляции легких участвует лишь 15 % легочной ткани, а при интенсивной физической работе — 25-30 %. В коре больших полушарий активны 4 % 30 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ нервных клеток, что свидетельствует об огромных резервных возможностях нервной системы. Биологическая надежность наследственно закреплена и позволяет расширять или снижать границы жизненных возможностей человека в зависимости от условий жизни. Так, закаливание организма расширяет резервные возможности температурной адаптации, а недостаточное питание детей приводит к нарушениям деятельности организма. За счет биологической надежности достигается экономизация функций организма. Организм в условиях покоя использует только часть своих функциональных возможностей для адаптации к различным воздействиям, сохраняя резерв для ответной реакции в экстремальных ситуациях. Например, максимальная частота сердечных сокращений у человека составляет примерно 170-180 циклов в 1 мин. В раннем возрасте частота сердечных сокращений у детей, даже в покое, равна 120130 уд./мин, тогда как у взрослых нетренированных людей — 80 уд./мин, а у тренированных спортсменов — 60 уд./мин. Благодаря уменьшению частоты сердечных сокращений увеличивается резерв функциональных возможностей сердца. 1.6. АДАПТИВНОСТЬ Адаптация — свойство организма приспосабливаться к действию факторов окружающей среды. Различают адаптацию физиологическую и социальную. Физиологическая адаптация — совокупность функциональных реакций организма на неблагоприятные воздействия внешней среды, направленных на сохранение свойственного организму уровня гомеостаза (относительное физико-химическое постоянство внутренней среды организма). В настоящее время под адаптацией понимают формирование приспособительных реакций организма не только при действии неблагоприятных или экстремальных факторов среды, но и при действии обычных (не экстремальных) факторов. Любые приспособительные реакции в организме осуществляются под контролем ЦНС благодаря формированию специальных функциональных систем адаптации, которые включают корковые и подкорковые отделы головного мозга и эндокринные железы. При формировании защитных реакций организма в условиях экстремальных воздействий (стресса) особое значение имеет гипофиз и надпочечники, они синтезируют адаптивные гормоны. Социальная адаптация заключается в том, что человек должен приспосабливаться к действию факторов социальной среды и вырабатывать поведенческие реакции для данной социальной микрогруппы: семья, ясли, детский сад, школа и т. д. 31 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Адаптационные возможности детей и подростков существенно меньше, чем взрослого человека, поэтому учителям и родителям следует оберегать детей от резких изменений условий жизни, воздействия непривычных для них раздражающих факторов. Затрудняет адаптацию неблагополучный анамнез3 ребенка: патологическое течение беременности у матери, неблагоприятные роды, частые заболевания ребенка, травмы головного мозга. Резко снижаются адаптационные возможности организма детей в критические периоды развития. Поступление детей в школу в корне меняет характер их жизни. Им приходится адаптироваться к школьной нагрузке — физической, умственной и эмоциональной. Проведение нескольких часов в день за партой в школе, дома за столом приводит к напряжению статических мышц, поддерживающих осанку. Незрелость опорно-двигательного аппарата детей младшего школьного возраста, а также недостаточное развитие координационных механизмов в коре головного мозга обусловливают несовершенство двигательной функции. Из-за недостаточной силы нервных процессов, преобладания процессов возбуждения над процессами торможения возможны неустойчивое внимание, ухудшение памяти и быстрое утомление. Многие школьники испытывают гиподинамию (уменьшение двигательной активности), которая ведет к ухудшению функций нервной системы, внутренних органов, костной и мышечной систем и нарушению осанки. Адаптация первоклассников к школьной нагрузке протекает в три фазы. Фаза ориентировочного приспособления — длится 2 недели и характеризуется повышением возбудимости детей, увеличением реактивности всех систем. У 40 % детей наблюдается повышенная двигательная активность. Учителю необходимо реализовать эту активность посредством проведения физкультминуток и организации перемен с максимальным пребыванием на свежем воздухе. Фаза относительно устойчивого приспособления — длится до 6 недель. В эту фазу происходит постепенное привыкание детей к новым условиям, режиму. Однако это привыкание неустойчиво, поэтому любые перегрузки могут привести к истощению организма, нарушению психики ребенка, агрессии, различным формам неврозов (боязнь школы, учителя, плохих отметок и т. д.). Установлено, что около 15 % детей не справляются со школьной нагрузкой, из-за чего возникают различные заболевания органов дыхания, желудочно-кишечного тракта, инфекционные заболевания. В таком случае следует перевести ребенка на индивидуальное обучение либо повременить с его обучением. 3 Анамнез — сведения о наследственности, перенесенных болезнях и условиях жизни больного как материал для диагноза. 32 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ Фаза неполного приспособления — длится от 16 до 20 недель. Происходит тренировка всех систем организма, у ученика улучшается работоспособность, он овладевает навыками письма, чтения, счета. Развитие и длительность этой фазы зависят от условий, создаваемых педагогами и родителями. Рационально составленный режим дня, регулярное полноценное питание и достаточный сон облегчают адаптацию детей к школьной нагрузке. Следует помнить, что ни одна схема режима дня не может быть универсальной, необходимо учитывать индивидуальные особенности ребенка. Поскольку адаптация младших школьников протекает на разных уровнях (нервно- психическом, двигательно-поведенческом, вегетативном, биохимическом и т. д.), то для оценки адаптации используют различные тесты и методики. Существует пассивная адаптация, которая заключается в избегании от воздействия факторов среды или подчинении им. Такое проявление адаптации неблагоприятно для дальнейшего развития ребенка и свидетельствует о необходимости коррекции условий его жизни. 1.7. УВЕЛИЧЕНИЕ ЖЕСТКОСТИ ГОМЕОСТАТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ (СТАБИЛЬНОСТИ) Сохранение целостности организма и его адаптивности к внешним условиям связано с необходимостью сохранения относительного динамического постоянства внутренней среды организма — гомеостаза. Гомеостаз — совокупность скоординированных реакций, обеспечивающих поддержание или восстановление постоянства внутренней среды организма. Большая роль в обеспечении гомеостаза принадлежит ЦНС и эндокринной системе. В организме существуют жесткие и пластичные константы. Жесткими константами являются те параметры внутренней среды, которые изменяются в узких пределах. Пластичные константы обладают широким диапазоном изменчивости. В раннем возрасте все показатели гомеостаза имеют более широкий диапазон колебаний, по сравнению со взрослыми. Поэтому при адаптации к различным факторам внешней среды в организме ребенка часто наблюдаются гомеостатические сдвиги. Если выпить 2 % воды от массы тела за 30 мин, то у детей до 10-11 лет уменьшится концентрации осмотически активных веществ в плазме крови, у взрослых же показатели гомеостаза практически не изменяются. Этот пример демонстрирует незрелость механизмов регуляции физиологических процессов в детском возрасте и их низкую биологическую надежность. Для обеспечения гомеостаза организма и повышения его биологической надежности большую роль играют процессы 33 ВФ ФЗО ЛЕКЦИИ дифференциации клеточных структур и механизмов, а также нарастающая гетерогенность. Благодаря этим процессам в онтогенезе повышается специфичность функционирования клеток и структур, происходит разграничение «полномочий» между разными механизмами контроля функций. Это позволяет сделать систему регуляции физиологических процессов многоконтурной, включающей местные и центральные, нейроэндокринные механизмы. Например, в раннем возрасте клетки скелетной мускулатуры малодифферен цированны. Постепенно в онтогенезе формируются белые и красные мышечные волокна, имеющие разный тип строения и биохимической активности, они способны выполнять различную по длительности и интенсивности работу, что формирует соответствующий тип мышечного реагирования: спринтерский (преимущественно белые волокна), стайерский (красные волокна), смешанный (сочетание белых и красных волокон).
