CC BY
144
и др. Половые особенности первоклассников и необходимость их учета в учебном процессе // Образование и здоровье. Киров: КОИУУ, 2003. С. 155-156.
Сведения об авторах
Свинар Елена владимировна - кандидат биологических наук, и.о. доцента кафедры медико-биологических дисциплин Вятского государственного гуманитарного университета.
трухина Светлана ивановна - кандидат биологических наук, доцент кафедры биологии Вятского государственного гуманитарного университета, e-mail: [email protected].
Диркин виктор иванович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой нормальной физиологии Кировской государственной медицинской академии, e-mail: [email protected].
УДК 612.172.2:612.821 А.П. Спицин, Т.А. Спицина
СЕРДЕЧНЫЙ РИТМ В УСЛОВИЯХ НЕРВНО-ПСИХИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
A.P. Spitsin, T.A. Spitsina HEART RHYTHM IN CASE OF NEUROPSYCHIC TENSION
ГОУ ВПО Кировская ГМА Росздрава
В статье приводятся результаты изучения вариабельности сердечного ритма у студентов-медиков в период обучения в вузе с учетом типологических особенностей вегетативной нервной системы. Выявлены достоверные различия как во временных, так и в спектральных показателях сердечного ритма в зависимости от доминирования отдела ВНС и срока обучения. Анализ ВСР позволил оценить состояние общей активности регуляторных механизмов, нейрогуморальной регуляции сердца, соотношения между симпатическим и парасимпатическим отделами автономной нервной системы у студентов в процессе обучения.
Ключевые слова: студенты, адаптация к учебной деятельности, вариабельность ритма сердца.
The current article describes results of the investigation in variability of heart rhythm in medical students in course of their university study and in view of typological peculiarities of their vegetative systems. Reliable differences both in temporal and spectral parameters of heart rhythms were revealed. The above differences were detected in correlation with dominating parts of their vegetative nervous system and duration of their studies. The current analysis of the variability of heart rhythm allowed to evaluate general activity of regulation mechanisms, neurohumoral regulation of the heart, correlation between sympathetic and
parasympathetic parts of the autonomous nervous system in students during their course of studies.
Key words: variability of heart rhythm, stress, students.
Введение
Студенты представляют особую социальную группу, характеризующуюся определенным возрастом, специфическими условиями труда и жизни. Они относятся к группе повышенного риска вследствие высокого и длительного психоэмоционального напряжения [2-4], которое значительно выше, чем у их сверстников из других социальных групп [5]. Весь учебный процесс, протекающий в вузе, можно разделить на несколько составляющих, каждая из которых вносит свой вклад как в психоэмоциональное состояние, так и в функциональное состояние ведущих физиологических систем. Адаптация студентов к учебному процессу определяется обычно двумя группами факторов: внешними и внутренними. К внешним факторам можно отнести информационную насыщенность рабочего учебного плана, особенности расписания, бытовые условия, материальную обеспеченность и прочее. А к внутренним факторам, среди прочих, относится функциональное состояние центральной нервной системы.
Наиболее общей реакцией на стрессовое воздействие со стороны сердечно-сосудистой системы (ССС) является увеличение частоты сердечных сокращений (ЧСС), изменение структуры ее вариабельности и связанных с ЧСС показателей гемодинамики [1, 2, 5]. Среди современных методологических подходов к оценке состояния сердечно-сосудистой системы и организма в целом существенное место принадлежит анализу вариабельности сердечного ритма (СР). Спектральный анализ вариабельности ритма сердца (ВРС) позволяет объективизировать выраженность психологического стресса и оценить соотношение симпатических и парасимпатических влияний на организм, в том числе и при информационной нагрузке [6-11].
Целью настоящего исследования явилась оценка влияния срока обучения в вузе на изменения показателей кардиоинтервалографии и вариабельности ритма сердца студентов с учетом типологических особенностей вегетативной нервной системы.
Объекты и методы исследования
В исследованиях приняли участие 177 студентов (юноши и девушки) 2-го (n=122) и 5-го (n=65) курсов медицинского вуза, не предъявлявшие жалоб на момент исследования, без соматической патологии, с нормальным уровнем АД. Все испытуемые на основе показателей ритмограммы в покое были разделены на три группы. В первую группу вошли испытуемые, у которых среднее значение RRNN по ритмокардиограмме было меньше 700 мс (условно -«симпатотоники»). Во вторую группу - со значениями RRNN в диапазоне 700-900 мс (условно - «нор-мотоники»), и в третью - свыше 900 мс (условно - «ваготоники»).
Непрерывную компьютерную регистрацию электрокардиограммы во время всего испытания
осуществляли с использованием электрокардиографа (ООО «Нейро Софт», г. Иваново). Кардиоритмо-грамма регистрировалась по стандартной методике. Длительность регистрации кардиоинтервалограммы составляла 300 с. (не менее 512 интервалов RR). В дальнейшем рассчитывали временные стандартизированные характеристики динамического ряда кардиоинтервалов: частота сердечных сокращений (ЧСС, уд./мин.); среднеквадратичное отклонение последовательных RR-интервалов (SDNN, мс); стандартное отклонение разности последовательных RR-интервалов (RMSSD, мс); частота последовательных RR-интервалов с разностью более 50 мс ^NN50, %); амплитуда моды (АМо,%); индекс напряжения (ИН, усл. ед.); показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР, баллы). Условные обозначения показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) представлены в соответствии с международными стандартами оценки ВСР и используемыми ориентировочными нормативами
жается усиление влияния гуморальных влияний, на что указывает увеличение АМО. Параллельно отмечается уменьшение центральных влияний: ИЦ выше у студентов младших курсов (табл.).
Достоверные изменения выявлены по значению VLF, что также указывает на усиление центральных влияний в управлении сердечным ритмом. У студентов старших курсов мощность в VLF-диа-пазоне была достоверно ниже по сравнению со студентами младших курсов (табл. 1). Уменьшение абсолютных значений общей мощности спектра может быть обусловлено активацией высших вегетативных центров, что оказывает тормозящее воздействие на нижележащие уровни регуляции. Подобная активация может быть обусловлена усилением гипоталамо-гипофизарного уровня нервно-гуморальной регуляции или активацией высших вегетативных центров в результате возбуждения корковых и подкорковых структур вследствие внешних стрессорных воздействий.
Таблица 1
Сравнительные показатели вариабельности сердечного ритма (M±m) у студентов старших и младших курсов медицинского вуза с симпатическим типом регуляции сердечного ритма
Показатели Студенты младших курсов (n=24) Студенты старших курсов (n=25) P
SDNN, мсек. 48,27±5,6 43,57±5,063 0,63
ИЦ, усл. ед. 1,24±0,24 0,48±0,076* 0,04
VLF, мс2 284,06±41,49 145,66±28,6* 0,04
LF/HF 1,91±0,44 0,94±0,17* 0,04
ПАРС, усл. ед. 2,9±0,330 3,141±0,62 0,66
Примечание:*- показано межгрупповое различие параметров с уровнем достоверности p<0,05.
(Михайлов В.М., 2000; Баевский Р.М. с соавт., 2001). Далее на основе проведения спектрального анализа ВСР рассчитывали и анализировали частотные параметры: общую мощность спектра (ТР), мощности в высокочастотном (HF, 0,16-0,4 Гц), низкочастотном (LF, 0,05-0,15 Гц) и очень низкочастотном (VLF, <0,05 Гц) диапазонах. Кроме того, вычисляли коэффициент LF/HF, отражающий баланс симпатических и парасимпатических регуляторных влияний на сердце.
Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программного пакета «Statistica 6.0». Применялись стандартные методы вариационной статистики: вычисление средних, стандартных ошибок средней. Достоверными считали различия показателей при р < 0,05.
результаты исследования и их обсуждение
Достоверных различий в изменениях средних значений RR-интервалов, rMSSD, pNN50, АМо у студентов младших и старших курсов не выявлено. Вместе с тем при симпатическом типе регуляции сердечного ритма на старших курсах происходит увеличение ЧСС. Одновременно наблюдается снижение SDNN и увеличение rMSSD. При этом вариабельность сердечного ритма незначительно повышается (pNN50 увеличивается). У старшекурсников продол-
Характерны процентные изменения мощности спектра во всех частотных диапазонах, но наиболее значительные - высоких и очень низких частот. Мощность в VLF-диапазоне спектра снизилась с 18,7+-2,54% до 9,71+-1Д9%; р=0,025. Также достоверные различия выявлены и в HF-диапазоне (50,54+-5,75%) на младших курсах и (68,59+-3,4%) на старших; р=0,04. Отношение LF/HF, характеризующее сбалансированность отделов вегетативной нервной системы, было выше на младших курсах, что указывает на значительное преобладание симпатических влияний.
При нормотоническом типе регуляции уреже-ние ЧСС было меньше по сравнению с симпатическим типом регуляции, хотя SDNN у старшекурсников заметно уменьшается по сравнению со студентами младших курсов. Характерно, что rMSSD, рМЫ50 практически не изменяется. На прежнем уровне сохраняется и вариабельность сердечного ритма (табл. 2).
У старшекурсников наблюдается незначительное усиление гуморальных влияний, на что указывает увеличение АМо с (44,92+-2,08 %) до (52,69+-3,24 %) на старших курсах. Индекс напряжения регуля-торных систем не претерпевает существенных изменений. Усиление центральных влияний на СР у старшекурсников проявляется в достоверном сдвиге первого коэффициента автокорреляционной функ-
Таблица 2
Сравнительные показатели вариабельности сердечного ритма (М±т) у студентов старших и младших курсов медицинского вуза с нормотоническим типом регуляции сердечного ритма
Показатели Студенты младших курсов (п=67) Студенты старших курсов (п=27) Р
SDNN, мс. 63,46±3,19 54,51±4,31 0,10
рМЫ50, % 12,64+-1,02 12,14+-1,8 0,72
АМо, % 34,84±1,5 40,84±2,17* 0,019
мс2 431,75±45,47 262,67±43,81* 0,016
LF, мс2 836,7+-81,66 559+-91,56* 0,049
ОТ, мс2 2001,7+-259,7 2050,8+-446,8* 0,63
LF/HF 1,33±0,094 1,1±0,18 0,068
ПАРС, баллы 1,33+-0,094 1,16+-0,18* 0,024
Примечание:*— показано межгрупповое различие параметров с уровнем достоверности р<0,05.
ции с (0,59+-0,03) до (0,63+-0,02), (р=0,04) на старших курсах.
Как и у симпатотоников, у нормотоников на старших курсах наблюдается снижение общей мощности спектра, очень низких (VLF) и низких частот (LF). Следует отметить, что мощность спектра высоких частот не изменяется (табл. 2). Средний индекс вегетативного равновесия (LF/HF) на старших курсах становится меньше (табл. 2). Одновременно отмечено и снижение величины показателя адекватности процессов регуляции, что указывает на снижение напряжения регуляторных систем у студентов старших курсов.
При доминировании парасимпатического отдела ВНС в регуляции СР наблюдается незначительное уменьшение длительности ЯЯ-интервалов у старшекурсников, но SDNN существенно уменьшается. На усиление активности симпатического отдела ВНС на старших курсах указывает достоверное снижение величины rMSSD (табл. 3). У старшекурсников отмечено значительное снижение вариабельности, на что указывает уменьшение pNN50 (табл. 3). На старших курсах выявлено усиление влияния гуморальных влияний на сердечный ритм. АМо увеличивается с 27,91±1,36% на младших курсах до 33,95±3,06% на старших. Другие показатели сердечного ритма (RRNN, ИВР, ВПР, Мо) достоверно не изменяются. Одновременно обнаружено увеличение как индекса
централизации, так и индекса активации подкорковых нервных центров (табл. 3). На усиление симпатических влияний на сердечный ритм у старшекурсников также указывает и увеличение ПАПР с (29,29±0,06 усл. ед.) до (36, 1±2,95 усл. ед.), (р=0,043).
Анализ изменений частотной мощности спектра ЯЯ-интервалов в диапазонах VLF, LF, ОТ показал следующее. Обнаружены достоверные изменения мощности в ВЧ-диапазоне (табл. 3), хотя она остается достаточно большой. Одновременно происходит изменение процентных соотношений вклада VLF, LF, НЕ Мощность в LF-диапазоне увеличивается у старшекурсников с (18,47+-1,36%) до (26,2+-2,73%; р=0,019). Аналогичные изменения выявлены и в ОТ-диапазоне (71,6+-2,09 %) на младших курсах против 62,59+-3,66 у старшекурсников; (р=0,046). Прирост симпатико-парасимпатического соотношения (LF/HF) отмечен также на старших курсах (0,62+0,05 против 1,4 +- 0,2; р=0,00099).
Сопоставление временных и спектральных показателей сердечного ритма в зависимости от пола и сроков обучения с учетом доминирования отдела ВНС показало следующее. Достоверные различия между девушками 2-го и 5-го курсов с ваготоничес-ким типом регуляции выявлены по следующим показателям: SDNN, rMSSD, pNN50, АМо, ПАПР, ИН. По снижению rMSSD (р=0,009), pNN50 (р=0,0036)
Таблица 3
Сравнительные показатели вариабельности сердечного ритма (М±т) у студентов старших и младших курсов медицинского вуза с ваготоническим типом регуляции сердечного ритма
Показатели Студенты младших курсов (п=29) Студенты старших курсов (п=13) Р
SDNN, мсек. 82,17±4,77 68,94±7,27* 0,18
rMSSD, мсек. 85,0±5,23 64,04±11,34* 0,007
рМЫ50, % 24,21±1,28 15,75±2,37* 0,002
ИЦ, усл. ед. 0,44±0,041 0,67±0,097* 0,05
ИАП, усл. ед 2,06+-0,15 2,59+-0,25 0,039
HF, мс2 3857±500,6 2870±1070,94* 0,048
LF/HF 0,63±0,06 1,41±0,20* 0,00099
ПАРС, усл. ед. 3,41±0,32 2,69±0,36* 0,046
Примечание:*- показано межгрупповое различие параметров с уровнем достоверности р<0,05.
можно предполагать, что формируется относительное преобладание симпатического компонента над парасимпатическим у старшекурсниц. Это подтверждается также увеличением величины ВПР и ИВР. Одновременно характерно усиление гуморальных влияний на СР. АМо увеличивается (с 28,8+-1,7% до 39,23+-3,81%; р=0,021) у старшекурсниц. На возрастание централизации управления СР также указывает и увеличение ИН с 40,65+-4,9 усл. ед. против 65,7+9,6 усл. ед.; р=0,043. Характерно достоверное увеличение индекса активации подкорковых центров.
У юношей 2-го и 5-го курсов с ваготоническим типом регуляции по большинству временных и спектральных показателей СР достоверных различий не установлено. Отмечено достоверное увеличение LF-домена у старшекурсников (с 16,36+1,59% до 26,32+-4,94%; р=0,043), что можно рассматривать как смещение активности в сторону симпатического отдела ВНС. Это подтверждается приростом сим-патико-парасимпатического соотношения (LF/HF) с (0,55+-0,072) до (1,53+-03), (р=0,014) у старшекурсников. LF пи также возрастают с (31,13+-2,97) до (49,18+-6,06); (р=0,019).
Достоверные различия между девушками 2-го и 5-го курсов с нормотоническим типом регуляции выявлены по следующим показателям: АМо, РУ1£ Р1Г, РИ%, Phf, LF/HF и ИЦ. Увеличение АМо указывает на усиление гуморального канала регуляции у старшекурсниц (с 32,59+-1,48% до 39,35+2,89%; р=0,033). Выявлено существенное снижение мощности спектра СР как в диапазоне очень низких, так и низких частот.
У юношей с нормотоническим типом регуляции различия выявлены только по индексу активации подкорковых центров (ИАЦ). У старшекурсников ИАЦ увеличивается с 1,5+-0,18 до 2,6+-0,31; р=0,015. Это можно рассматривать как возрастание роли над-сегментарных структур мозга в управление СР.
У юношей с доминированием симпатического отдела ВНС различия по временным и спектральным показателям СР между студентами старших и младших курсов выявлены по SDNN, вариационному размаху, Pv1f , P1f. Уменьшение SDNN указывает на снижение вариабельности сердечного ритма.
Достоверных различий между девушками 2-го и 5-го курсов с доминированием симпатического отдела ВНС не выявлено. Это можно рассматривать как сохраняющее напряжение в регуляции сердечного ритма на протяжении всего периода обучения. Действительно в данных группах сохранялись низкие значения pNN50, высокие значения АМО, ИН. Мощность во всех диапазонах была низкой.
Выводы
1. Выявлены достоверные различия как во временных, так и в спектральных показателях сердечного ритма в зависимости от исходного доминирования отдела ВНС и срока обучения.
2. При доминировании симпатического отдела ВНС характерны высокие значения АМо и ИН, а также снижение мощности во всех частотных диапазонах, свидетельствующие об усиление гуморальных и центральных влияний на сердечный ритм, которые
усиливаются в процессе обучения. При исходном доминировании парасимпатического отдела ВНС в процессе обучения происходит сдвиг в сторону доминирования симпатической активности. Минимальные изменения отмечены при нормотоническом типе регуляции. Тем не менее, в процессе обучения отмечается изменение вегетативного статуса в сторону усиления симпатических влияний.
3. Изменения временных и спектральных показателей сердечного ритма у лиц женского пола, по сравнению с мужчинами, более выражены, определяются типом доминирования отдела ВНС и усиливаются в процессе обучения.
4. С учетом перспективы эмоционального реагирования с пациентами в будущем показана психологическая коррекция по адаптации студентов к существующим учебным нагрузкам для минимизации эмоциональных трудностей профессии.
Список литературы
1. Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З. Математический анализ сердечного ритма при стрессе. М.: Наука, 1984. 221 с.
2. Данилова Н.Н., Астафьев С.М. Изменение вариабельности сердечного ритма при информационной нагрузке. // Журн. высш. нерв. деятельности. 1999. Т. 49. С. 28.
3. Киселев А.Р., Гриднев В.И., Колижирина О.М. и др. Диагностика нарушений сократимости миокарда на основе вариабельности ритма в ходе проведения велоэрго-метрических проб // Кардиология. 2005. № 10. С. 23-26.
4. Рагозин А.Н. Информативность спектральных показателей вариабельности сердечного ритма // Вестник аритмологии. 2001. № 22. С. 37.
5. Ушакова Е.Г., Нидеккер И.Г. Волновая структура ритма сердца интровертов и экстравертов с различным уровнем нейротизма. // Психологический журнал. 2002. Т. 18. № 4. С. 91-95.
6. Aysin В., Aysin E. Effect of respiration in heart rate variability (HRV) analysis. Conf. Proc. IEEE Eng Med Biol Soc. 2006. Vol. 1. P. 1776-1779.
7. Castro M.N., Vigo D.E., Weidema H, Fahrer RD, Chu E.M., de Achaval et al. Heart rate variability response to mental arithmetic stress in patients with schizophrenia autonomic response to stress in schizophrenia // Schizophr. Res. 2008. Vol. 99 (l-3). P. 294-303.
8. Hansen A.L., Johnsen B.H., Thornton D. et al. Facets of psychopathy, heart rate variability and cognitive function // J. Personal Disord. 2007. Vol. 21(5) P. 568-582.
9. Hjortskov N., Rissen D., Blangsted A.K. et al. The effect of mental stress on heart rate variability and blood pressure during computer work // Eur. J. Appl. Physiol. 2004. Vol. 92. № 1-2. P. 84.
10. Murakami H., Ohira H. Influence of attention manipulation on emotion and autonomic responses. Percept Mot Skills. 2007. Vol. 105(1). P. 299-308.
11. Salahuddin L., Cho J., JeongM.G., Kim D. Ultra short term analysis of heart rate variability for monitoring mental stress in mobile settings. Conf. Proc. IEEE Eng Med Biol. Soc. 2007. Vol. 1. P. 4656-4659.
Сведения об авторах
Спицин Анатолий Павлович - доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии Кировской государственной медицинской академии, e-mail: [email protected].
Спицина Татьяна Анатольевна - соискатель кафедры патологической физиологии Кировской государственной медицинской академии, e-mail: [email protected].
