CC BY
96
УДК 612.013.1:613.956
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СИЛЫ НЕРВНЫХ ПРОЦЕССОВ, ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ АСИММЕТРИИ И ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА
INTERACTION OF FORCE OF NERVOUS PROCESSES,
FUNCTIONAL ASYMMETRY AND HEART RATE VARIABILITY
Н. А. Михайлов
N. A. Mikhailov
ФГБОУ ВПО « Чувашский государственный педагогический университет им. И. Я. Яковлева», г. Чебоксары
Аннотация. Была исследована сила нервных процессов у школьников 6 и 11 классов посредством теппинг-теста. Анализ результатов теста, выполненного правой рукой, показал преобладание выпуклого типа варианта динамики результатов, что говорит о сильной нервной системе учащихся. Было выявлено также, что данный тип динамики преобладал у мальчиков. При анализе результатов теста, выполненного левой рукой, наблюдалось преобладание вогнутого типа варианта динамики теста, что говорит о среднеслабой нервной системе. Функциональная асимметрия наиболее выражена у школьников с выпуклым типом при праворуком исполнении. При проведении исследования силы нервных процессов с помощью теппинг-теста необходимо учитывать функциональную асимметрию. Запись ЭКГ проводилась в двух положениях: лежа на спине и при ортостазе.
Abstract. The processing power in the nervous system of pupils of the 6th and 11th forms has been researched by means of tapping-test. The analysis of the result of the tapping-test for the right hand has shown the prevalence of the convex type of dynamics. This fact points to the schoolchildren’s solid nervous system. It has also been revealed that this type of dynamics is prevalent for boys. The analysis of the result of the tapping-test for the left hand has shown the prevalence of concave type of dynamics which points to the semi-weak nervous system. Functional asymmetry is prevalent for the pupils of convex type under the tapping-test for the right hand. It’s necessary to consider the functional asymmetry when researching the processing power in the nervous system by means of tapping-test. The ECG was recorded in two positions: supine position and orthostasis.
Ключевые слова: теппинг-тест, сила нервных процессов, функциональная асимметрия, вариабельность сердечного ритма.
Keywords: tapping-test, processing power in the nervous system, functional asymmetry, heart rate variability.
Актуальность исследуемой проблемы. Успешное достижение учащимися поставленных целей в ходе учебного процесса и эффективность адаптации к процессу обучения зависят от множества факторов, в том числе и от индивидуальных особенностей учащихся, таких как сила и уровень функциональной подвижности нервных процессов [7], [8].
Эти параметры включены в число ведущих, определяющих эффективность любой деятельности, особенно когнитивной [10]. Информация о силе и уровне функциональной подвижности нервных процессов важна не только для формирования индивидуального подхода к учащимся, но и для прогнозирования успешности обучения. В работах Р. М. Баевского [1] и А. О. Навакатикяна [11] показано, что обследуемые с низкими значениями уровня функциональной подвижности нервных процессов предрасположены к более быстрому развитию признаков утомления. В результате исследований Н. А. Литвиновой [9] получены убедительные данные, свидетельствующие о достаточно высокой роли нейродинамических свойств в процессе адаптации учащихся. Школьники, обладающие высоким уровнем подвижности и силы нервных процессов, характеризуются успешностью в учебной деятельности и устойчивостью к стрессу в отличие от обследованных с низкими показателями подвижности и силы нервных процессов. И поэтому от педагога требуется изучение психофизиологических особенностей каждого из учеников для максимальной реализации задач, предъявляемых учебной деятельностью. Применяемые педагогом с этой целью методы должны быть просты, легки в применении, доступны и достоверны. Этим требованиям в полной мере отвечают тесты, а именно теппинг-тест. На это указывает анализ литературы по данной теме. Например, Д. В. Бондарев и В. А. Гальчинский [3] изучали влияние спортивных игр на психофизическую подготовленность студентов посредством теппинг-теста. Н. Н. Веселова [5] рассматривала теп-пинг-тест как инструмент педагогического изучения психофизиологических особенностей реализации студентами учебной деятельности. О потенциальной значимости такого подхода, как изучение разнорукости для исследования функциональной асимметрии, говорит М. В. Хватова [13]. Ряд авторов, в том числе А. Я. Рыжов и С. В. Комин [6], Т. В. Челышкова и соавт. [14], а также И. С. Беленко [2] указывают на возможную связь между возрастом и результатами теппинг-теста.
Цель нашего исследования - установить особенности подвижности нервных процессов посредством теппинг-теста у школьников шестых и одиннадцатых классов.
Материал и методика исследований. В ходе исследования, проводившегося в 2008/09, 2009/10 учебные годы в СОШ № 45 г. Чебоксары, был применен теппинг-тест для исследования психофизиологических особенностей выполнения учащимися учебной деятельности. В исследовании приняли участие 67 практически здоровых учащихся, из них 38 мужского и 29 женского пола, что в процентном соотношении составило 56,72 и 43,28 % соответственно. Данный тест в 30-секундном варианте определяет выносливость нервной системы. Определение силы нервной системы позволяет адекватно дозировать умственные и физические нагрузки, предотвращая развитие утомления и переутомления. Он основан на изменении во времени максимального темпа движения кисти. Испытуемые в течение 30 с стараются удержать максимальный для себя темп. Показатели темпа фиксируются через каждые 5 с, и по шести получаемым результатам строится кривая работоспособности испытуемого.
На бланке, разделенном на шесть равных частей, по команде «Начали» учащиеся ставят как можно больше точек, перемещаясь от квадрата к квадрату по часовой стрелке по команде «Следующий». По окончании работы звучит команда «Стоп». (На заполнение каждого квадрата точками отводится 5 с. Вся работа занимает 30 с).
Анализ результатов проводится согласно методике Е. Н. Ильина [12]. Сила нервных процессов характеризует способность нервной системы человека выдержать большие нагрузки и раздражители. Это является индивидуальной природной особенностью.
Опыт проводится последовательно сначала правой, а затем левой рукой. Полученные варианты динамики результатов теста согласно методике Ильина были разделены на пять типов:
• выпуклый: темп нарастает до максимального в первые 10-15 с работы; к 25-30 с он может стать ниже исходного уровня, т. е. наблюдавшегося в первые 5 с работы. Этот тип кривой свидетельствует о наличии у испытуемого сильной нервной системы;
• ровный: максимальный темп удерживается примерно на одном уровне в течение всего времени работы. Этот тип кривой характеризует нервную систему испытуемого как систему средней силы;
• нисходящий: максимальный темп снижается уже со второго 5-секундного отрезка и остается на сниженном уровне в течение всей работы. Этот тип кривой свидетельствует
о слабости нервной системы испытуемого;
• промежуточный: темп работы снижается после первых 10-15 с. Этот тип расценивается как промежуточный между средней и слабой силой нервной системы - среднеслабая нервная система (данный тип варианта динамики результатов теппинг-теста у учащихся не встречен);
• вогнутый: первоначальное снижение максимального темпа сменяется затем кратковременным возрастанием темпа до исходного уровня. Вследствие способности к кратковременной мобилизации такие испытуемые также относятся к группе лиц со среднеслабой нервной системой.
Результаты исследований и их обсуждение. На момент исследования 44 человека обучались в 11 классе, 23 - в 6 классе, что составило 65,67 и 34,33 % соответственно.
Средний возраст контингента учащихся - 15,01±0,29 лет (95,0 % ДИ 14,44-15,59). Средний возраст юношей составил 14,87 лет, средний же возраст девушек - 15,21 год. Минимальный возраст исследуемых составлял 11 лет, а максимальный - 18.
Ниже представлены примеры динамики вариантов результатов теста среди исследованных школьников (рис. 1-3).
1
2
3
4
5
Номера полей
Рис. 1. Вариант динамики результатов - выпуклый тип (П. М. А., 12 лет)
1 2 3 4 5 6
Номера полей
Рис. 2. Вариант динамики результатов - вогнутый тип (К. Ю. А., 12 лет)
30
28
26
24
22
20
II
и ■
1 2 3 4 5 6
Номера полей
Рис. 3. Вариант динамики результатов - нисходящий тип (А. А. М., 12 лет)
Выпуклый тип более характерен для юношей (21 человек (31,34 %) против 13 (19,40 %) из девушек), нисходящий тип был одинаково распределен между полами (2 (2,99 %) против 2 (2,99 %)), вогнутый тип также ровно распределен между юношами и девушками (по 14 (20,90 %) значений). Внутри каждой из групп, разделенной половозрастными характеристиками (юноши средних классов, юноши старших классов, девушки средних классов и девушки старших классов), распределение типов нервной системы следующее: юноши средних классов: выпуклый тип - 7 (50,0 % от общего числа) человек, нисходящий - 1 (7,5 %), а вогнутый - 6 (42,5 %) человек; юноши старших классов: выпуклый тип - 14 (58,33 %), нисходящий - 1 (4,16 %), ровный - 1 (4,16 %), а вогнутый - 8 человек (33,33 %); девушки средних классов: выпуклый тип - 7 человек (77,77 %), а вогнутый - 2 человека (23,23 %); девушки старших классов: выпуклый тип -6 человек (30,0 %), нисходящий - 2 (10,0 %), а вогнутый - 12 человек (60,0 %).
Выпуклый тип (сильная нервная система) динамики результатов теста, выполненного правой рукой, был характерен для 34 человек (50,75 %), ровный тип (нервная система средней силы) - для 1 человека (1,49 %), нисходящий тип (слабая нервная система) -для 4 человек (5,97 %), вогнутый тип (среднеслабая нервная система) - для 28 человек
(41,79 %), промежуточный тип замечен не был. Проведенный анализ теппинг-теста, выполненного левой рукой, выявил достоверные отличия этих показателей от аналогичных показателей при выполнении теста правой рукой, т. е. количество точек зависит от того, какой рукой выполняют тест. Так, для показателей левой руки выпуклый тип динамики результатов теста был характерен для 15 человек (22,39 %), ровный тип - для 3 человек (4,48 %), нисходящий - для 11 человек (16,42 %), вогнутый тип - для 38 человек (56,72 %), промежуточный тип замечен не был.
Результаты сравнительного анализа показали, что у 5 человек при переходе на левую руку не произошло изменение показателей динамики результатов теста, для них выпуклый тип был характерен как для правой, так и для левой руки. У 2 человек произошло изменение типа с выпуклого на ровный, у 8 - с выпуклого на нисходящий, у 19 - с выпуклого на вогнутый. При изучении показателей теста, выполненного правой рукой, ровный тип, характерный лишь для одного человека, изменился на выпуклый тип. Нисходящий тип не изменился и остался в показателях для левой руки у 1 человека, у 2 исследованных он изменился на вогнутый тип, у 1 человека - на выпуклый. Вогнутый тип остался неизменным для показателей как правой, так и левой рук у 17 человек, у 8 исследованных он изменился на выпуклый, у 1 стал ровным, а для 2 человек изменился на нисходящий тип.
Анализ результатов исследования силы нервных процессов с помощью теппинг-теста, выполненного правой рукой, выявил существенные различия между количеством точек, которые испытуемые ставят в течение первых и последующих 5-секундных промежутков. Сравнительный анализ значений теппинг-теста показал уменьшение средних значений в каждом из последующих временных отрезков (табл. 1, 2).
Таблица 1
Средняя величина результатов теппинг-теста, выполненного правой рукой
Номера полей Средняя величина ± ст. ошибка 95 %-й доверительный интервал
1 29,66±0,70 28,27-31,05
2 28,28±0,54 27,21-29,36
3 27,22±0,55 26,13-28,32
4 27,31±0,56 26,19-28,43
5 26,67±0,56 25,54-27,80
6 26,70±0,66 25,39-28,01
Таблица 2
Средняя величина результатов теппинг-теста, выполненного левой рукой
Номера полей Средняя величина ± ст. ошибка 95 %-й доверительный интервал
1 24,97±0,51 23,95-25,99
2 23,69±0,45 22,79-24,58
3 22,51±0,46 21,59-23,42
4 22,45±0,41 21,62-23,27
5 22,63±0,44 21,75-23,50
6 23,16±0,52 22,13-24,19
Значения критерия знаков Ъ для правой руки варьировались от 2,41 (р=0,02) до 4,71 (р=0,000002). В то же время по мере уменьшения количества точек происходит уменьшение различия между временными промежутками. Это различие отсутствует ме-
жду 2 и 3 полями (Z=1,01, р=0,31). Вместе с тем сохраняется различие между 2 и 4 полями (Z=2,23, р=0,31), 2 и 5 полями (Z=2,41, р=0,02), 2 и 6 полями (Z=2,62, р=0,009). Попарные различия между 4, 5 и 6 полями были недостоверными (р>0,5).
Значения критерия знаков Z для левой руки варьировалось от 2,51 (р=0,01) до 3,68 (р=0,0002). Было отмечено, что по аналогии с правой рукой по мере уменьшения количества точек происходит уменьшение различия между временными промежутками. Исходя из анализа, различия есть между 1 и 2 полями (Z=3,49, р=0,005), 1 и 3 полями (Z=3,53, р=0,004), 1 и 4 полями (Z=3,68, р=0,0002), 1 и 5 полями (Z=3,23, р=0,001),
1 и 6 полями (Z=3,18, р=0,001). В то же время сохраняется различие между 2 и 3 полями (Z=2,97, р=0,003), 2 и 4 полями (Z=2,73, р=0,006), 2 и 5 полями (Z=2,52, р=0,01). Все последующие попарные различия между полями были недостоверными (р>0,5).
Статистический анализ распределения типов вариантов динамики теста при леворуком и праворуком исполнении показал, что функциональная асимметрия наиболее выражена у школьников с выпуклым типом при праворуком исполнении (Z=2,88, р=0,004).
В связи с тем, что в нашей работе сравниваются результаты тестов, выполненных левой и правой руками, нами был проведен анализ внешнего проявления функциональной асимметрии у школьников. При этом для двух школьников было характерно сильное левшество. Первый их них (А. А. М., 12 лет) при выполнении теста правой рукой показал нисходящий тип динамики результатов теста, что свидетельствует о слабой нервной системе. Вместе с тем при выполнении теста левой рукой этот школьник показал лучший результат - у него обнаружилась способность к кратковременной мобилизации, что характерно для лиц со среднеслабой нервной системой. Другой школьник (Е. А. С., 12 лет) по результатам выполнения теста правой рукой показал вогнутый тип динамики результатов теста, что позволило отнести его к группе лиц со среднеслабой нервной системой. Он же при выполнении теста левой рукой показал такие результаты, которые позволяют сделать вывод о наличии у него сильной нервной системы (выпуклый тип динамики).
Аналогичные исследования по изучению различия между результатами тестов, выполненных правой и левой руками, были проведены А. Э. Буровым и О. А. Ерохиной [4]. Полученные ими данные подтверждают наш вывод о зависимости эффективности выполнения теппинг-теста при использовании левой и правой рук. Однако в их работе полностью не раскрыты динамические особенности выполнения теппинг-теста испытуемыми.
При анализе показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР) и таких типов нервной системы, как выпуклый и вогнутый, было обнаружено, что данные типы нервной системы отличаются по следующим показателям ВСР (p<0,05):
1) логарифмированное значение НБ norm (ортостаз): у выпуклого типа нервной системы данный показатель равен 3,54±0,07 (95,0 % ДИ 3,39-3,69), у вогнутого -3,26±0,11 (95,0 % ДИ 3,04-3,48);
2) логарифмированный LF (ортостаз): у выпуклого типа нервной системы данный показатель равен 3,44±0,07 (95,0 % ДИ 3,29-3,58), у вогнутого - 3,68±0,07 (95,0 % ДИ 3,53-3,82);
3) логарифмированное значение LF/HF (ортостаз): у выпуклого типа нервной системы данный показатель равен 0,57±0,12 (95,0 % ДИ 0,34-0,81), у вогнутого - 0,96±0,15 (95,0 % ДИ 0,64-1,28).
Также нами при ортостатической пробе обнаружена отрицательная связь между степенью выраженности правосторонней асимметрии (т. е. преобладанием активности левого полушария) и показателями, отражающими вариабельность сердечного ритма и особенно дыхательной аритмии.
Эти данные свидетельствуют о том, что при проведении исследования силы нервных процессов с помощью теппинг-теста необходимо учитывать функциональную асимметрию. Кроме того, результаты нашего исследования позволяют предположить, что сопоставление динамики результатов теппинг-теста при праворучном и леворучном его исполнении может быть дополнительным индикатором степени и характера функциональной асимметрии. Ряд авторов [2], [6], [14] указывает на связь между возрастом и результатами теппинг-теста, однако нами данная связь не была обнаружена.
Резюме. Учет таких особенностей, как сила нервных процессов и уровень функциональной подвижности нервных процессов, позволяет осуществлять дифференцированный подход к учащимся, вследствие чего можно снизить нагрузку на организм в целом и увеличить возможности к учебным нагрузкам.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баевский, Р. М. Измерьте ваше здоровье / Р. М. Баевский, С. Г. Гуров. - М. : Сов. Россия, 1988. - 96 с.
2. Беленко, И. С. Психофизиологические особенности у юных спортсменов игровых видов спорта разного возрастного периода развития и тренированности / И. С. Беленко // Вестник Томского государственного педагогического университета. - 2009. - № 3. - С. 54-58.
3. Бондарев, Д. В. Особенности психофизических возможностей студентов, занимающихся спортивными играми / Д. В. Бондарев, В. А. Гальчинский // Физическое воспитание студентов творческих специальностей. - 2008. - № 1. - С. 59-64.
4. Буров, А. Э. Психофизиологические детерминанты психомоторных качеств подростков 11-12 лет как факторы формирования зависимости от психоактивных веществ / А. Э. Буров, О. А. Ерохина // Вестник Астраханского государственного технического университета. - 2007. - № 1. - С. 195-199.
5. Веселова, Н. Н. Теппинг-тест как инструмент педагогического изучения психофизиологических особенностей реализации студентами учебной деятельности / Н. Н. Веселова // Среднее профессиональное образование. - 2007. - № 11. - С. 75-76.
6. Рыжов, А. Я. Физиолого-эргономическая характеристика труда преподавателей вуза / А. Я. Рыжов, С. В. Комин // Человеческий фактор: проблемы психологии и эргономики. - 2006. - № 2. - С. 77-81.
7. Казин, Э. М. Влияние психофизиологического потенциала на адаптацию к учебной деятельности / Э. М. Казин // Физиология человека. - 2002. - № 3. - Т. 28.- С. 23-29.
8. Литвинова, Н. А. Адаптация студентов младших курсов в зависимости от уровня функциональной подвижности нервных процессов и функциональной асимметрии мозга / Н. А. Литвинова, М. Г. Березина, А. М. Прохорова // Валеология. - 1999. - № 3. - С. 26-32.
9. Литвинова, Н. А. Роль индивидуальных психофизиологических особенностей студентов в адаптации к умственной и физической деятельности : автореф. дис. ... д-ра биол. наук : 03.00.13 / Н. А. Литвинова. - Томск, 2008. - 38 с.
10. Медведев, В. И. Адаптация человека / В. И. Медведев. - СПб. : Институт мозга человека РАН, 2003. - 150 с.
11. Навакатикян, А. О. Физиология и гигиена умственного труда / А. О. Навакатикян. - Киев : Здоровье, 1987. - 150 с.
12. Практическая психодиагностика. Методики и тесты : учебное пособие / ред.-сост. Д. Я. Райгород-ский. - Самара : Бахрах-М, 2001. - С. 528-530.
13. Хватова, М. В. Латеральная организация мозга подростков разных условий обучения и их индивидуальные особенности / М. В. Хватова // Вестник Тамбовского университета. Серия: Естественные и технические науки. - 2005. - № 3. - Т. 10. - С. 303-309.
14. Челышкова, Т. В. Особенности функционального состояния центральной нервной системы студентов в процессе учебной деятельности / Т. В. Челышкова, Н. Н. Хасанова, С. С. Гречишкина, А. А. Намитоко-ва, Г. Г. Корник, В. А. Фролова // Вестник Адыгейского государственного университета. - 2008. - № 9. -С. 71-77.
