CC BY
53
УДК 612.8.05
А. Н. НАЛОБИНА щ А. Г. ПАТЮКОВ И
Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, г. Омск
Омская государственная медицинская академия
ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРЫ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВЯЗЕЙ У ДЕТЕЙ ПЕРВОГО ГОДА ЖИЗНИ С ПЕРИНАТАЛЬНЫМ ПОРАЖЕНИЕМ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Статья посвящена изучению формирования функциональных систем в раннем постнатальном онтогенезе в условиях нормы и патологии. В результате исследования выявлен характер функциональных взаимоотношений частей целостного организма. Использование корреляционного анализа в обработке полученных данных позволило выделить значимые факторы, обеспечивающие формирование функциональных систем и изменение их вклада в процессе развития ребенка с перинатальным поражением центральной нервной системы.
Ключевые слова: функциональная система, онтогенез, корреляционный анализ, вегетативные функции, адаптационные возможности.
Актуальность. Внутриутробное и постнатальное развитие нервной системы ребенка обусловлено постепенным, поэтапным объединением различных клеточных структур, регулирующих центров и проводящих путей в функциональные системы, предназначенные для обеспечения жизненно важных функций [1]. В процессе роста и развития организма создается запас резервных возможностей — этим обеспечивается надежность и целесообразность в работе любой биологической системы. Именно надежность функционирования биологических систем является одним из общих принципов индивидуального развития [2]. Она отражает высокий приспособительный эффект развития организма на каждом этапе онтогенеза. Это обеспечивается гете-рохронным созреванием различных функциональных систем в разные сроки постнатальной жизни в зависимости от их значимости в обеспечении жизненно-важных функций и оптимального приспособления организма к условиям существования [3]. Поскольку адаптационные реакции индивидуальны и реализуется у разных лиц с различной степенью участия функциональных систем можно предположить, что использование корреляционного анализа позволит изучить характер функциональных взаимоотношений частей целостного организма и особенности формирования их взаимосвязей в процессе онтогенеза.
Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на базах Сибирского государственного университета физической культуры и спорта, Детских клинических больниц № 3, 4, Консультативной поликлиники педиатрического стационара клинического родильного дома № 1 города Омска. Обследовано всего 267 детей первого года жизни, из них 132 (49,6 %) мальчика и 135 (50,4 %) девочек в рамках открытого проспективного контролируемого исследования. Были сформированы две группы.
Первую (исследуемую) группу составили 98 детей первого года жизни, перенесших перинатальное поражение ЦНС (51 мальчик (52 %) и 47 девочек (48 %)). Средний возраст исследуемых 5,6±3,4 месяца. Во вторую (контрольную) группу вошли 126 здоровых детей в возрасте от 1 до 12 месяцев (59 (47 %) мальчиков и 67 (53 %) девочек). Средний возраст исследуемых во второй группе — 6,1±3,9 месяцев.
Критерии включения детей первую группу (исследуемую): добровольное согласие родителей на исследование, возраст ребенка — 1 — 12 месяцев, не-отягощенный акушерско-гинекологический анамнез матери; физиологическое течение интра- и пост-натального периодов, соответствующие возрасту показатели физического и нервно-психического развития и отсутствие острых и хронических соматических заболеваний.
Критерием включения больных во вторую группу (контроля) служили: добровольное согласие родителей на исследование, возраст ребенка — 1 — 12 месяцев, перинатальная гипоксически-ишемическая энцефалопатия.
Критерии исключения: отказ от исследования, родовые травмы, недоношенность, врожденные дефекты и генетические синдромы, асфиксия в родах (оценка по шкале Апгар менее 7 баллов), внутриутробные инфекции, гемолитическая болезнь новорожденного, врожденные эндокринопатии, многоплодная беременность.
В качестве стандартных были выбраны условия: оптимальная температура 24 — 26°С, 1—2-минутная адаптация ребенка при симметричном освещении. Для оценки функционального состояния ребенка были использованы методы, представленные в табл. 1.
Для статистических расчетов и построения графиков использовался пакет статистического анализа STATISTICA 6.0 [6]. Проводился корреляцион-
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
Методы оценки функционального статуса детей грудного возраста
Системы Показатели Методы исследования Оборудование/приборы
Двигательная Моторный коэффициент, общие движения, мелкая моторика, крупная моторика Функциональное тестирование
Сенсорная Зрительное, слуховое сосредоточение, зрительно-моторная координация, слуховая ориентировочная реакция, вестибулярная устойчивость Функциональное тестирование Электронный секундомер
Нервная Тонус мышц, безусловно-рефлекторная деятельность [4] Общеклинические
Вегетативная Суммарная активность регуляторных механизмов (ТР); доли очень низкочастотных колебаний (VLF), низкочастотных (LF) колебаний и высокочастотных колебаний (№); площадь скатерограммы ^); длина основного облака ^); ширина скатерограммы (Ш); мода (Мо); вариационный размах (ВР); амплитуда моды (АМо); индекс напряжения (ИН) [5] Кардиоритмо- графия Компьютерная система «ПОЛИ- СПЕКТР» (фирма «Нейрософт»)
ный анализ по методу Спирмена. Использовалась следующая классификация силы корреляции в зависимости от значения коэффициента корреляции: R<0,25 — слабая корреляция, 0,25<R<0,75 — умеренная (средняя) корреляция, R>0,75 — сильная корреляция.
Результаты исследования. С точки зрения структурно-функционального анализа, разработкой которого занимались представители социологии и антропологии Э. Дюркгейм, Б. Малиновский, А. Ред-клифф-Браун, объекты, подлежащие исследованию, рассматриваются как адаптивные системы, в которых все части служат удовлетворению потребностей системы как целого, обеспечивая ее существование во внешней среде. В рамках структурно-функционального анализа так же ставятся проблемы функциональной дифференциации и взаимосвязанности функций отдельных системных единиц.
Одним из ключевых понятий этой теоретико-методологической стратегии является понятие «функция». Понятие «функция» используется в данном случае не столько в математическом, сколько в биологическом смысле. Под функцией понимается «жизненный или органический процесс, рассматриваемый с точки зрения того, какой вклад она вносит в сохранение организма». Соответственно, функция понимается, во-первых, как «назначение» («роль») кого-либо элемента по отношению к другим или к системе в целом. Во-вторых, как такая зависимость в рамках системы, при которой изменения одного являются производными (функцией) от изменений другого. Согласно данным Н. А. Фомина (2003), функциональная система динамично изменяется в процессе своего формирования. Однако даже в сформированной системе в результате повторных воздействий происходят гетерохронные изменения компонентов функционального состояния при образовании новых синаптических контактов и модификации синаптических цепей и формируют тем самым следы адаптации в ЦНС и эффекторных системах организма к новым средовым условиям [7]. В этой связи особый интерес представляет анализ структуры корреляционных связей у детей первого года жизни и их изменение в процессе реабилитации. В исходном состоянии в корреляционную матрицу было включено по 22 анализируемых показателя, наиболее значимо отражающих функциональное состояние детей первого года жизни.
Не подлежит сомнению, что организм представляет собой достаточно яркий пример самоорганизующейся системы. Это значит, что его развитие может быть описано в терминах синергетики. Основными понятиями синергетики являются понятия от-
крытая система, хаос, порядок, точка бифуркации, флуктуация, энтропия, аттрактор и др.
Открытая система — система, которая может обмениваться веществом, энергией и информаций с другими системами и с окружающей средой. В связи с этим основное противоречие открытой системы состоит в том, что, с одной стороны, она категорически нуждается в «подпитке» извне, но с другой — эта «подпитка» должна быть подконтрольна системе. В противном случае она рискует утратить целостность. Таким образом, открытая система всегда содержит в себе два компонента — порядок и хаос.
Порядок присутствует в системе по определению и характеризует ее устойчивое состояние, обеспечивает стабильное функционирование. Хаос, как противоположность, характеризует состояние бессистемности, безструктурности, беспорядка в системе. Энтропия характеризует уровень (меру) хаоса в системе.
Хаос и порядок порождают такие характеристики открытой системы, как неравновесность и неустойчивость. В них непрерывно происходит борьба двух основных тенденций. Во-первых, тенденция генерации и укрепления неоднородностей, структурирование и связанная с ней локализация элементов открытой системы. Во-вторых, рассеивание неоднородностей, диффузия, деструктуризация системы.
В соответствии с указанными тенденциями анализ корелляционной матрицы показал, что у больных детей число достоверных корреляционных связей составило 135 и было значительно меньше, чем в группе здоровых, у которых их было 228. Следовательно, с определенной долей уверенности можно говорить, что у здоровых детей энтропия в системе стремится к нулю и нарастает самоорганизация. Это значит, что система благополучно структурирует привходящий извне поток (вещества, энергии или информации). Чем выше уровень самоорганизации в системе, тем больший ресурс эволюционирования в ней заключен.
У детей с перинатальным поражением ЦНС, напротив, энтропия нарастает, что в пределе может привести к полному «рассеиванию», т.е. уничтожению системы. Однако именно неравновесность и неустойчивость являются потенциальными факторами развития и самоорганизации системы.
Напряжение регуляторных механизмов характеризуется увеличением корреляционных взаимосвязей между взаимодействующими элементами в функциональной системе, а также вовлечением в процесс адаптации новых элементов. Для оценки адаптации системы был предложен оценочный показатель — коэффициент эффективности адап-
80 70 60 50 Э 40 30 20 10 0--
74
67
26
ПМР
ВНС Межсистемные
[□здоровые □ ППЦНСІ
52
Рис. 1. Характеристика корреляционных связей у детей первого года жизни
Таблица 2
Характеристика корреляционных связей между параметрами сенсомоторного развития и вегетативной регуляции сердечного ритма у здоровых детей и детей с перинатальным поражением ЦНС
Здоровые дети Дети с перинатальным поражением ЦНС
ЧСС ТР LF/ № % VLF Мо Ато ВР ИН ЧСС ТР LF/ № % VLF %№ Мо Ато ВР ИН
ДО -0,3 -0,3 0,36 0,39
МК -0,3 0,28 0,4
КАЧп -0,5 0,4 0,52 -0,4 0,4 -0,5 -0,3 -0,4 -0,3 0,44 0,38 0,41 -0,4
КАЧл -0,6 0,4 0,3 0,63 -0,5 0,54 -0,6 -0,3 -0,3 -0,3 0,41 0,34 0,36 -0,3
КОЛ п 0,4 -0,4
КОЛ л
КМ -0,3 0,3 0,36
ЗС 0,6 -0,3 -0,3 -0,6 0,34 -0,4 0,5 0,4 0,5 -0,4 -0,4 0,39
ЗМК 0,5 -0,3 0,4 -0,3 -0,6 0,36 0,4
СС -0,3 -0,3 0,3 0,35 0,3 -0,3 -0,6 0,59
СОР 0,3 -0,4 -0,4 -0,5 0,45
ВУ 0,3
тации (КЭА), который отражает отношение числа «жестких» взаимосвязей к числу общих. Увеличение данного показателя свидетельствует о возрастании степени напряжения функционирования и инертности системы. Сравнение коэффициентов эффективности адаптации у здоровых детей и детей с перинатальным поражением ЦНС показало, что они практически не различались и составляли 0,16 и 0,17 соответственно. Это свидетельствует о высоких адаптационно-компенсаторных возможностях нервной системы детей грудного возраста
В норме повышение функциональной значимости и функциональной автономии всегда ставит перед системой проблему сохранения ее целостности, внутреннего структурного баланса и устойчивости по отношению к внешней среде, которая, как правило, решается путем ресурсного (функционального) перераспределения.
Неравновесные системы дифференцировано реагируют на изменения, происходящие во внешней среде и, соответственно, учитывают их в своем функционировании. Причем некоторые слабые воздействия могут оказывать более существенное влияние на развитие системы, чем воздействия более сильные, но не отвечающие внутренним тенденциям системы. Примерно о том же говорил в своей концепции доминанты отечественный физиолог А. А. Ухтомский. Именно доминанта определяет способность системы к самодетерминации. Доминанта осуществляет координационную функцию в систе-
ме, раскрывает специфику ее внутренней организации и механизм ее динамики во взаимодействии с внешней средой.
Доминантный центр в системе определяет взаимосвязь приоритетного и периферийного. Движения — главное средство взаимодействия организма человека с окружением. В этом взаимодействии конечной целью является освоение детьми определенного набора двигательных умений и навыков, соответствующих возрасту ребенка. Поэтому у здоровых детей наибольшую долю внутрисистемных корреляционных связей составляли параметры моторной системы. У детей с перинатальным поражением ЦНС отмечается нарушение формирования адаптационных процессов, в связи с чем большую часть корреляционных связей установлено между показателями вариабельности сердечного ритма. Как видно из рис. 1, число внутрисистемных связей между параметрами моторной системы у детей первой группы (исследуемой) оказалось на 39% меньше, чем во второй (контрольной).
Количество и качество — это взаимосвязанные характеристики предметов, явлений, процессов и поэтому обнаружены они могут быть только за счет друг друга. Только в группе здоровых детей установлены сильные отрицательные корреляционные связи качественной характеристики мелкой моторики и ее количественной составляющей (в левой руке г= — 0,7; в правой г=—0,8). Это соответствует закону перехода количественных изменений в
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013 МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (118) 2013
качественные, который подразумевает, что объект сохраняет самотождественность, пока имеет место соразмерность количественных и качественных характеристик. В случаях, когда мера, то есть баланс количества и качества нарушается, объект изменяется. При этом процесс количественного накопления идет постепенно, однако в критическом пределе (при нарушении границы меры), изменение качества носит скачкообразный характер.
В обеих группах установлены положительные корреляционные связи качественной характеристики мелкой моторики с показателями парасимпатического отдела ВНС: Мо (г=0,4), ВР (г = 0,4), ОТ (г=0,31), ТР (у здоровых детей г=0,4) и отрицательные с центральным контуром регуляции: ИН (у детей с ППЦНС г=—0,3-0,4; у здоровых детей г= — 0,5 — 0,6), Амо (у здоровых детей г=—0,4).
Анализ каждого из уровней регуляции позволил установить у детей первого года жизни с перинатальным поражением ЦНС следующие закономерности (табл. 2). Центральный контур регуляции имел однотипную систему связей у здоровых детей и детей с перинатальным поражением ЦНС: с показателем качественная характеристика мелкой моторики левой руки (г=—0,6/ г=—0,4), правой (г=—0,5/ г=—0,4); с зрительной (г = 0,4/ г = 0,5) и слуховой (г = 0,4) сенсорными системами; с вестибулярной устойчивостью (г=—0,3); с ЧСС (г = 0,8/ г=0,67); с ТР (г=—0,8); с LF/HF (г = 0,5/ г = 0,3); с ОТ (г=—0,3); с Мо (г=—0,7); с АМо (г = 0,8/ г=0,6); с ВР (г=—0,9).
Надсегментарный контур регуляции (VLF) имел достоверные корреляционные отрицательные связи с сегментарными уровнями регуляции: LF (г=—0,8/ г=—0,9); HF (г=—0,8/ г=—0,7). У здоровых детей, кроме того, надсегментарный контур регуляции связан с показателем устойчивости вестибулярного аппарата (г=—0,3), а у детей с перинатальным поражением ЦНС — с качественными характеристиками мелкой моторики (г=—0,3).
Симпатический уровень регуляции (АМо) в обеих группах имел отрицательную связь с активностью парасимпатического контура регуляции: ВР (г=—0,6/ г=—0,3) и ТР (г=—0,8/ г=—0,6). У здоровых детей кроме того данный контур регуляции имел статистически достоверные связи с показателями сенсомоторного развития: положительные — с сенсорными системами (зрительная г = 0,34, слуховая — г=0,4) и отрицательные с качественной характеристикой мелкой моторики (с правой г= — 0,4; с левой г=—0,45).
Обращает на себя внимание структура корреляционных связей, образуемых парасимпатическим контуром регуляции. Показатели крупной моторики имели достоверные положительные корреляционные связи с показателями парасимпатической регуляции, только у здоровых детей ОТ(г=0,36). Корреляционные связи в обеих группах установлены с качественной составляющей мелкой моторики (г = 0,4 — 0,5).
Отсутствие статистически достоверных связей психомоторного развития с показателями симпатического контура регуляции у детей с перинатальным поражением ЦНС, что свидетельствует о недостаточном симпатическом обеспечении процессов срочной адаптации.
Выводы
1. Для раннего периода онтогенеза характерна мобилизация резервных возможностей организма, что сопровождается высокой активностью систем жизнеобеспечения. Поэтому у здоровых детей пер-
вого года жизни количество достоверных корреляционных связей статистически значимо выше, чем у детей с перинатальным поражением ЦНС.
2. В формировании движений у детей первого года жизни можно выделить три ведущие функциональные системы. Первая (реализующая двигательные функции) система включает в себя показатели сенсомоторного развития (общие движения, моторный коэффициент, зрительное и слуховое сосредоточение, зрительно-моторная координация и слуховая ориентировочная реакция, крупная и мелкая моторика), вторая (регулирующая двигательные функции) — отражает состояние центральной нервной системы (тонус мышц и безусловно-рефлекторная деятельность), третья (обеспечивающая двигательные функции) — показатели вегетативного гомеостаза. У здоровых детей первого года жизни доминирующую роль в структуре корреляционных связей играет первая функциональная система. У детей с перинатальным поражением ЦНС — третья (вегетативная нервная система), что свидетельствует о нарушении течения адаптационных процессов.
3. Высокая активность центральных регуляторных механизмов и симпатического отдела вегетативной нервной системы у детей первого года жизни являются свидетельством нормального хода онтогенетического развития.
Библиографический список
1. Скворцов, И. А. Развитие нервной системы у детей (Ней-роонтогенезиегонарушения) : учеб. пособие / И. А. Скворцов. — М. : Тривола, 2000. — 200 с.
2. Маркосян, А. А. Развитие человека и надежность биологической системы / А. А. Маркосян // Основы морфологии и физиологии организма детей и подростков. — М., 1969. — С. 5-13.
3. Барашнев, Ю. И. Перинатальная неврология / Ю. И. Ба-рашнев. — М. : Триада, 2001. — 640 с.
4. Бадалян, Л. О. Детская неврология / Л. О. Бадалян. — М. : Медпресс-информ, 2001. — 485 с.
5. Баевский, Р. М. Вариабельность сердечного ритма: теоретические аспекты и возможности клинического применения / Р. М. Баевский, Г. Г. Иванов // Ультразвуковая и функциональная диагностика. — 2001. — № 3. — С. 108— 126.
6. Халафян, А. А. STArПSrПCA 6. Статистический анализ данных : учебник / А. А. Халафян. — 3-е изд. — М. : Бином-Пресс, 2008. — 512 с.
7. Анохин, П. К. Узловые вопросы теории функциональной системы : моногр. / П. К. Анохин ; АМН СССР. — М. : Наука, 1980. — 197 с.
8. Физиология роста и развития детей и подростков (теоретические и клинические вопросы): практическое руководство. В 2 т. Т. 1 / под ред. А. А. Баранова, Л. А. Щеплягиной. — М. : ГЭОТАР-Медиа, 2006. — 432 с.
НАЛОБИНА Анна Николаевна, кандидат биологических наук, доцент (Россия), заведующая кафедрой теории и методики адаптивной физической культуры Сибирского государственного университета физической культуры и спорта.
ПАТЮКОВ Александр Георгиевич, доктор медицинских наук, профессор (Россия), заведующий кафедрой нормальной физиологии, проректор по учебной работе Омской государственной медицинской академии.
Адрес для переписки: [email protected]
Статья поступила в редакцию 21.02.2013 г.
© А. Н. Налобина, А. Г. Патюков
