Возрастная динамика и адаптационные изменения функционального состояния детей 5-14 лет под влиянием занятий физическими упражнениями

В исследованном возрастном диапазоне девочки характеризовались более низкой физиологической ценой деятельности (p<0,05-0,01) в 5-6, 11-12 и 13-14 лет по сравнению с мальчиками, тогда как в 7-8 лет они, наоборот, по отдельным критериям отличались (p<0,05-0,01) от мальчиков высокой ценой умственной работы.

Полученные материалы позволяют считать, что важнейшими этапами изменений ФС детей в условиях интенсивной информационной нагрузки, являются периоды 5-7 и 13-14 лет. В эти возрастные периоды отмечаются повышенное напряжение центральных регуляторных механизмов, избыточное вегетативное обеспечение умственной работы, низкая эффективность и высокая цена деятельности. Специфика ФС детей 5-7 и 13-14 лет, наблюдаемая при напряженной интеллектуальной деятельности, обусловлена, по-видимому, качественными морфофункциональными преобразованиями в основных физиологических системах, происходящими на фоне усложняющегося взаимодействия социальных и биологических факторов развития (Д.А. Фарбер, М.М. Безруких, 2001). Следует отметить, что при единой возрастной тенденции между мальчиками и девочками имеются различия, проявляющиеся как в более высоких показателях умственной работоспособности у девочек при обоих режимах работы в дошкольном и младшем школьном возрасте, так и в более раннем наступлении закономерных возрастных изменений ФС при напряженной интеллектуальной деятельности.

Рис. 5. Изменения некоторых показателей цены напряженной интеллектуальной деятельности у мальчиков (М) и девочек (Д) 5-14 лет

Достоверность различий между величинами показателей при работе с оптимальной и максимальной скоростью: * - p< 0,05; ** - p< 0,01; ***- p< 0,001. возрастной напряженный интеллектуальный биоэнергетический

Изучение ФС детей 5-14 лет в зависимости от мотивации деятельности показало, что у сильномотивированных испытуемых более выражены вегетативные сдвиги и выше продуктивность умственной работы по сравнению с учащимися с низким уровнем мотивации. Наиболее очевидная связь между мотивацией и изменениями ФС при напряженной интеллектуальной деятельности проявилась у подростков 13-14 лет, а наименее существенная - у детей 5-6 лет. Обнаруженные различия, по-видимому, связаны с возрастным усложнением структуры мотива и процесса мотивации.

Анализ изменений ФС подростков 13-14 лет (n=162) с разной степенью полового созревания (СПС) позволил установить, что на начальных этапах пубертатного периода у мальчиков отмечается избыточная физиологическая реактивность в условиях напряженной информационной нагрузки. Эти сведения в совокупности с данными о специфике физической работоспособности и подготовленности отражают высокую физиологическую цену адаптации и низкие функциональные возможности организма подростков, находящихся на II и III СПС, по сравнению со школьниками с IV СПС. Получены также данные, указывающие на большую выраженность у подростков 13-14 лет со II и III СПС тех личностных черт, которые в определенной степени детерминируют состояние психической напряженности. Результаты сравнительного анализа показали, что по мере перехода от II к IV СПС наметилась тенденция становления большей эмоциональной устойчивости, меньшей тревожности и фрустрированности, что свидетельствует о лучшей психосоциальной адаптированности мальчиков с IV СПС и снижении риска возникновения у них психосоматических заболеваний. Обнаруженные различия указывают на неадекватное вовлечение в ситуацию структур лимбического комплекса, происходящее на фоне характерной для начальных СПС разбалансировки отдельных звеньев регуляторной системы мозга (Физиология подростка, 1988).

В исследовании, направленном на выявление особенностей ФС школьников 6-8 лет (n=214) с высоким и низким уровнями личностной тревожности, было установлено, что для «тревожных» детей при напряженных информационных нагрузках характерны более значительное увеличение активности симпатического и ослабление влияния парасимпатического отделов ВНС, существенный рост ситуативной тревожности, высокая физиологическая цена деятельности, а также сниженная аэробная работоспособность, общая выносливость и замедленное восстановление сердечного ритма после физической нагрузки. Наличие существенных отличий по уровню активированности в состоянии покоя и вегетативному реагированию на информационную нагрузку между группами детей, дифференцируемыми по склонности к переживанию тревоги, может быть связано с возрастными и индивидуально-типологическими особенностями функционирования модулирующей системы мозга.

Рис. 6. Значимое влияние анаэробного алактатного (фактор С), анаэробного гликолитического (фактор В) и аэробного (фактор А) компонентов работоспособности на ФС детей

Таким образом, изменения различных аспектов ФС детей при напряженной информационной нагрузке зависят от уровня развития и взаимовлияния аэробных и анаэробных возможностей организма. Полученные результаты свидетельствуют о необходимости комплексного использования нагрузок различной метаболической направленности в целях оптимизации ФС детей в условиях напряженной деятельности.

Физиологические критерии нормирования физических нагрузок и программ оздоровительной тренировки детей 5-14 лет. Полученные данные свидетельствуют о том, что с возрастом происходит нелинейное и неодновременное развитие отдельных компонентов физической работоспособности, обеспечивающее повышение рабочих возможностей организма во всем диапазоне доступных нагрузок.

В исследуемых возрастных группах, за исключением возраста 5-6 лет, мальчики превосходят девочек по уровню аэробной и анаэробной производительности организма, а также физической подготовленности. На протяжении всего периода второго детства различия между мальчиками и девочками по параметрам мощности, емкости и экономичности энергетических систем нарастают постепенно, тогда как в пубертатный период они резко усиливаются на фоне общего повышения возможностей анаэробных источников энергии. В старшем дошкольном возрасте, напротив, девочки превосходят мальчиков по ряду показателей, характеризующих анаэробную алактатную и анаэробную гликолитическую производительность организма. Эти различия, по-видимому, связаны с опережающим созреванием анаэробных механизмов энергообеспечения мышечной деятельности у девочек по сравнению с мальчиками.

В процессе исследования обоснована комплексная оценка работоспособности, включающая наиболее информативные показатели аэробной и анаэробной производительности организма, характеризующие ее факторную структуру (табл. 2).

Таблица 2 Комплексная оценка физической работоспособности детей 5-6 лет

Примечание: обозначения параметров в тексте (см. методический раздел).

Изучение соотношений интенсивности и продолжительности нагрузки показало, что с увеличением ЧСС со 135 до 180 уд/ мин ее мощность, выраженная в Вт/кг, увеличивается у детей 5-6 лет в среднем на 120-150 %, 7-8 лет - на 150-170 %, 9-10 лет - на 180-190 %, 11-12 лет на - 170-180 %, 13-14 лет - 170-180 %. При этом предельная продолжительность работы уменьшается в 5-6 лет в среднем в 8 раз, 7-8 лет - 9 раз, 9-10 лет -10 раз, 11-12 лет - 12 раз, 13-14 лет - 16 раз. Приведенные материалы отражают возрастные изменения функционального диапазона и сложившиеся на различных этапах онтогенеза соотношения мощности, емкости и эффективности энергетических систем.

Сравнение максимальной длительности работы с учетом величины комплексной оценки позволило установить, что различия между испытуемыми с высоким и низким уровнями работоспособности достигают достоверных (p<0,05-0,001) величин, причем с повышением степени «аэробности» физической работы они значительно увеличиваются. При этом наиболее высокой дифференциальной чувствительностью в отношении рабочих возможностей детей 5-14 лет обладают показатели емкости аэробного процесса, что делает их особенно ценными для характеристики уровня соматического здоровья человека.

На основании полученных данных обоснована унифицированная методика определения величины нагрузки, для исчисления которой разработана шкала, устанавливающая соразмерность физиологической интенсивности и предельной длительности работы. Величину физической нагрузки, характеризующую суммарное количественное воздействие мышечной деятельности на организм человека, рассчитывали как произведение физиологической интенсивности работы, выраженной в баллах, и ее продолжительности, выраженной в минутах (И.А. Криволапчук, 2007). Результаты этой серии исследований явились основой для разработки классификации нагрузок по зонам относительной мощности, учитывающей возраст и уровень работоспособности детей, не занимающихся спортом.

В ходе дальнейшей работы подготовлены 28 программ оздоровительной тренировки, ориентированных на оптимизацию ФС детей 5-6, 7-8, 9-10, 13-14 лет. Программы оздоровительной тренировки различались по метаболической направленности, величине, средней интенсивности, недельному объему, продолжительности нагрузки тренирующего характера в отдельном занятии и периодичности воздействий в недельном цикле (см. табл. 1). Программирование занятий осуществлялось в соответствии с предложенной нами классификацией физических нагрузок и схемой организации процесса оздоровительной тренировки. При этом принимались во внимание основные характеристики и критерии, отражающие меру воздействия нагрузки на ФС занимающихся: содержание, направленность, величина и организация физических упражнений. Дозирование нагрузок проводилось на основе разработанных нами шкал интенсивности, моделей множественной линейной регрессии, номограмм, нормативных показателей пиковой, пороговой и средней ЧСС. Физиологические критерии нормирования нагрузок и программы оздоровительной тренировки обоснованы и апробированы в ходе многолетнего педагогического эксперимента.

Срочные эффекты влияния физических упражнений на функциональное состояние детей. Изучение динамики ФС в зависимости от величины одноразовой физической нагрузки показало, что срочный эффект влияния мышечной деятельности на умственную работоспособность, ситуативную тревожность, самочувствие и настроение занимающихся, показатели гистографического анализа времени простой сенсомоторной реакции, характеризующие возбудимость, реактивность и устойчивость нервных процессов, определяется интенсивностью и продолжительностью работы. Выявлено, что сдвиги изучаемых показателей ФС, обусловленные физической нагрузкой, представленные в графическом виде, приобретают форму, близкую к инвертируемой U-образной кривой. Это свидетельствует о существовании оптимального для осуществления когнитивной деятельности и развития позитивного эмоционального состояния уровня неспецифической активации ЦНС, формируемого физической нагрузкой различной интенсивности и продолжительности.

Установлено, что диапазон допустимой продолжительности нагрузок, используемых для поддержания ФС в границах оптимальной активации в период реституции после мышечной деятельности, существенно зависит от интенсивности работы. При нагрузках интенсивностью 50-60 % индивидуального пульсового резерва он составляет 10-60 минут; 60-70 % - 6-45 мин; 70-80 % - 5-35 мин; 80-90 % - 3-15 мин. С увеличением продолжительности нагрузки одной интенсивности в рамках указанного диапазона позитивные послерабочие изменения изучаемых переменных сохраняются в течение более длительного времени. В целом ярко выраженные (p<0,05-0,001) следовые процессы после нагрузки отмечаются в диапазоне 20-60 минут (рис. 7).

Наиболее существенные положительные изменения эмоционального состояния и умственной работоспособности после нормированной одноразовой нагрузки наблюдаются именно у тех учащихся, которые изначально характеризуются негативным эмоциональным фоном, повышенной тревожностью и низкой работоспособностью.

Модулирующий эффект дозированной нагрузки, по-видимому, связан с известным феноменом регуляции ФС ЦНС через ретикулярную формацию мозга и другие неспецифические структуры потоком афферентных восходящих воздействий.

Рис. 7. Психологические показатели ФС подростков 12-14 лет в период восстановления после нагрузки продолжительностью 60 мин

Примечание: ЗАШТр - тревожность по зрительно-аналоговой шкале (мм); С - самочувствие; Н - настроение; СТС - ситуативная тревожность по опроснику Спилбергера; НЭП - негативные эмоциональные переживания; СТЛ - ситуативная тревожность по тесту Люшера (баллы).

Достоверность различий по сравнению с фоном: * - p< 0,05; ** - p< 0,01;***- p< 0,001.

Оптимизация функционального состояния детей 5-14 лет в процессе направленной физической подготовки. В ходе многолетнего педагогического эксперимента установлено, что у детей всех рассматриваемых возрастных групп (n=467) разработанные нами программы оздоровительной тренировки, по сравнению с традиционным двигательным режимом, способствовали улучшению общего ФС организма. Это проявлялось в значительном усилении тонуса парасимпатического отдела ВНС в состоянии покоя и снижении реактивности симпатического отдела при напряженной информационной нагрузке на фоне улучшения скорости и качества переработки информации, уменьшении физиологической цены деятельности, ситуативной тревожности, острой заболеваемости, повышении физической работоспособности и подготовленности.

Данные, полученные на основе обширного статистического материала, свидетельствуют о том, что изменения величины, интенсивности, объема нагрузки и кратности занятий обусловливают неодинаковые приросты рассматриваемых показателей ФС. Сравнительный анализ различных тренировочных программ позволил установить следующее:

- нагрузки высокой интенсивности (70-80 % резерва ЧСС) способствуют более существенному (p<0,05-0,001) улучшению ФС детей 5-6, 7-8, 9-10 и 13-14 лет по сравнению с программами низкой интенсивности (40-50 % резерва ЧСС);

- увеличение продолжительности физических упражнений высокой интенсивности от 36-60 до 180-240 мин в неделю способствует существенному изменению показателей ФС у детей рассматриваемых возрастных групп. При этом у дошкольников 5-6 лет и подростков 13-14 лет наиболее значительное увеличение темпов прироста (p<0,05-0,001) изучаемых переменных отмечается под влиянием нагрузок продолжительностью 90-120 мин. Возрастание объема нагрузки до 180-240 мин сопровождается либо снижением темпов прироста показателей ФС, либо тенденцией уменьшения их абсолютной величины. У школьников 7-8 и 9-10 лет повышение недельного объема нагрузки во всем рассматриваемом нами диапазоне сопряжено с более равномерным нарастанием темпов позитивных изменений ФС;

- при 3 и 6 занятиях в неделю в большинстве случаев не выявлено преимуществ большей периодичности тренировок. У групп школьников 7-8, 9-10, 13-14 лет, отличающихся периодичностью занятий, но выполняющих один и тот же недельный объем нагрузки высокой интенсивности, происходили сходные изменения ФС в изучаемых экспериментальных ситуациях;

- последовательное повышение величины нагрузки не приводит к пропорциональному улучшению ФС при напряженной интеллектуальной деятельности (рис. 8). Диапазон эффективной величины нагрузки отличается в разные возрастные периоды. В возрасте 7-8 и 9-10 лет он шире, чем в 5-6 и 13-14 лет. Очевидно, в периоды, характеризующиеся существенными изменениями в организации функциональных систем и усилением процессов дифференцировки, границы оптимальной величины нагрузки меньше, чем в периоды количественных изменений физиологических функций.

Результаты этой серии исследований дают основание утверждать, что наиболее значительные изменения ФС при напряженной интеллектуальной деятельности происходят в процессе долговременной адаптации к тренирующим нагрузкам относительно небольшой величины. При этом по отношению к различным показателям ФС можно выделить область слабых, оптимальных и предельных по величине нагрузок. Эти сведения хорошо согласуются с мнением о том, что зависимость «доза-эффект», определяющая соотношение между величиной нагрузки, с одной стороны, приростами функциональных возможностей организма (Н.И. Волков, 1986, 2000), состоянием здоровья лиц зрелого возраста (R.R. Pate et al., 1995) и детей (А.Г. Сухарев, 1991) - с другой, имеет нелинейный характер.

Представляют интерес данные о специфике воздействия на ФС детей равных по величине нагрузки двигательных режимов различной метаболической направленности. В процессе изучения долговременной адаптации к мышечной деятельности показано, что программы занятий, основанные на комплексном применении нагрузок аэробного и анаэробного характера, оказывают выраженное (p<0,05-0,001) положительное воздействие на ФС занимающихся.

Рис. 8. Изменения прироста интегральных показателей ФС детей при различной недельной величине физической нагрузки (долговременная адаптация)

Примечание: ОФС - общее функциональное состояние; ВО - вегетативное обеспечение; ЭД - эффективность деятельности; ФР - физическая работоспособность.

Вместе с тем у детей 5-6 лет и подростков 13-14 лет изоморфные программы, базирующиеся на преимущественном использовании упражнений анаэробного характера, в большей степени, чем программы, основанные на применении комплексов аэробной направленности, способствуют снижению активированности в состоянии покоя и улучшению психофизиологических изменений ФС при выполнении умственной работы в индивидуально оптимальном и максимальном темпе, повышению физической работоспособности и подготовленности, снижению заболеваемости. В свою очередь комплексы высокоинтенсивных упражнений преимущественно аэробного характера оказались более эффективными в занятиях со школьниками 7-8 и 9-10 лет (рис. 9). Применительно к показателям, характеризующим физическую работоспособность и подготовленность детей, необходимо отметить, что их изменения, в отличие от сдвигов ФС при умственной работе, существенно зависели от преобладающей метаболической направленности используемых комплексов упражнений. Одинаковые по продолжительности и периодичности занятий высокоинтенсивные программы аэробной направленности оказывали более существенное воздействие на работоспособность занимающихся в зонах большой и умеренной мощности, тогда как комплексы упражнений преимущественно анаэробного характера в большей степени способствовали развитию физических способностей, проявляемых в зонах максимальной и субмаксимальной мощности. При этом важно отметить, что изоморфные комплексы упражнений преимущественно аэробного характера, так же как, и комплексы анаэробной направленности, вызывали значительное (p<0,05-0,001) улучшение всех компонентов работоспособности и подготовленности.

Рис. 9. Прирост (в %) интегральных показателей ФС детей под влиянием

Физических нагрузок различной направленности (долговременная адаптация)

Примечание: ОФС - общее функциональное состояние; ВО - вегетативное обеспечение; ЭД - эффективность деятельности; ФР - физическая работоспособность; А - аэробные возможности; АН - анаэробные возможности.

Оценивая адаптационные изменения физической работоспособности и подготовленности в возрастном аспекте, можно констатировать, что в 5-6 и 13-14 лет программы, базирующиеся на преимущественном использовании упражнений анаэробного характера, оказывали более существенное влияние на показатели анаэробной и аэробной работоспособности, чем в 7-8 и 9-10 лет, и, наоборот, комплексы упражнений аэробного характера в 7-8 и 9-10 лет вызывали более заметные изменения анаэробных алактатных, анаэробных гликолитических и аэробных компонентов работоспособности, чем в 5-6 и 13-14 лет.

Можно полагать, что выраженность адаптационных изменений ФС определяется скоростью и направленностью процессов роста и развития на различных этапах онтогенеза. По-видимому, в периоды качественных изменений в формировании основных физиологических систем (Д.А. Фарбер и др., 2000, 2007; М.М. Безруких и др., 2003) и перестроек энергетического обмена (В.Д. Сонькин, 2000, 2007; И.А. Корниенко и др., 2005) тренировочное воздействие в виде комплексов упражнений преимущественно анаэробного характера является наиболее желательным, тогда как в периоды постепенного морфофункционального созревания организма наиболее целесообразно применять комплексы упражнений аэробного характера. Особенно отчетливо эта закономерность проявляется тогда, когда скачкообразные изменения морфофункционального развития совпадают по времени с резким преобразованием социальных условий.

Влияние регулируемых параметров физической нагрузки на функциональное состояние детей в процессе долговременной адаптации к мышечной деятельности. Для оценки силы влияния мышечной деятельности (см. табл. 1) на различные аспекты ФС был использован дисперсионный анализ, который свидетельствует о том, что сдвиги изучаемых показателей существенно (p<0,05-0,001) зависят от рассматриваемых параметров нагрузки. Их влияние на ФС неодинаково в различные возрастные периоды. Об этом свидетельствуют значения критерия Н.А. Плохинского (hх2), находящиеся у детей 5-6 лет в диапазоне от 4 до 52 %, 7-8 лет - от 4 до 42 %, 9-10 лет - от 11 до 42 %, 13-14 лет - от 10 до 46 %.

Рис. 10. Значимое влияние параметров физической нагрузки на показатели ФС детей (долговременная адаптация)

Результаты данной серии исследований представлены на рис. 10. Видно, что по воздействию на изучаемые признаки величина нагрузки превосходит влияние факторов кратности, продолжительности отдельного занятия, недельного объема, интенсивности и направленности. Данные многофакторного дисперсионного анализа указывают на то, что от 8 до 52 % общего варьирования приростов показателей ФС зависят от недельной величины нагрузки. Следует отметить, что во всех исследуемых возрастных группах вторым фактором, определяющим динамику ФС при напряженной интеллектуальной деятельности, является интенсивность нагрузки. Ранг других характеристик нагрузки на различных этапах онтогенеза меняется (см. рис. 10). Суммарное воздействие регулируемых факторов нагрузки на ФС детей характеризуется определенной возрастной спецификой. На основе учета количества переменных, на которые эти факторы оказывают влияние (p<0,05-0,001), возрастные группы занимающихся разместились в следующей последовательности: 13-14 лет; 5-6 лет; 7-8 лет, и, наконец, 9-10 лет.

Примечание: цифрами обозначено количество показателей, на которые рассматриваемый фактор оказал достоверное (p<0,05-0,001) влияние.

Приведенные в данном разделе материалы дают основание сделать заключение о том, что при использовании средств физической подготовки с целью оптимизации ФС в условиях напряженной интеллектуальной деятельности, прежде всего, необходимо ориентироваться на недельную величину физической нагрузки. Совокупность всех полученных и проанализированных данных позволяет рассмотреть некоторые общие вопросы долговременной адаптации организма к мышечной деятельности в процессе индивидуального развития.

Ключевым моментом обсуждаемой проблемы является то, что физиологические и психологические механизмы адаптационного процесса реализуются на фоне постепенного и гетерохронного развития различных звеньев регуляторной системы мозга и значительных преобразований энергетического обмена, определяющих возрастные особенности выполнения различных видов деятельности.

Физическая нагрузка формирует специфические и неспецифические изменения физиологических компонентов адаптации детей. При этом величина нагрузки служит количественной мерой, отражающей силу ее воздействия на организм, а направленность - специфичность тренировочных эффектов у детей и подростков. Улучшение ФС в условиях напряженной интеллектуальной деятельности под влиянием физических нагрузок относится к проявлениям неспецифической перекрестной адаптации организма. Неспецифическими являются также изменения аэробных способностей, наблюдаемые под воздействием анаэробных нагрузок, и анаэробных компонентов работоспособности при систематическом выполнении нагрузок преимущественно аэробного характера.

Установлены два вида специфических адаптационных эффектов. Это эффекты в отношении преимущественной направленности нагрузки и эффекты, обусловленные возрастными особенностями развития. Специфические тренировочные кумулятивные эффекты первого вида проявляются во всех возрастных группах и характеризуются тем, что наибольшие приросты аэробных показателей физической работоспособности и подготовленности происходят под влиянием аэробных нагрузок, а анаэробных - под влиянием мышечной работы анаэробной направленности. Специфичность адаптационных эффектов физических нагрузок, наблюдаемая у детей различного возраста, проявляется в том, что в периоды постепенного морфофункционального развития диапазон эффективной величины нагрузки расширяется, а наиболее результативными являются нагрузки преимущественно аэробной направленности, тогда как в периоды качественных преобразований в деятельности важнейших физиологических систем диапазон эффективной величины нагрузки сужается, а наибольший эффект дает применение нагрузок преимущественно анаэробной направленности.

Следовательно, в целях оптимизации различных компонентов ФС детей одного возраста средствами физического воспитания необходимо использовать разные соотношения анализируемых характеристик физической нагрузки. Для обеспечения выраженного неспецифического адаптационного эффекта в условиях напряженной интеллектуальной деятельности целесообразно, прежде всего, обеспечить адекватную недельную величину физической нагрузки, а для усиления специфических компонентов адаптации к мышечной деятельности, необходимо ориентироваться на преимущественную направленность нагрузки.

Оптимизация функционального состояния тревожных школьников на основе комплексного использования физических упражнений и приемов регуляции психологического стресса. На начальных этапах систематического обучения в школе, когда происходящие одновременно значительные изменения ключевых механизмов организации высших психических функций, систем вегетативного обеспечения и обмена веществ сочетаются с резкой сменой социальных условий, особую значимость приобретают контроль и коррекция ФС тревожных детей.

Применение в целях оптимизации ФС тревожных детей 6-8 лет дополнительных занятий, включающих нагрузки преимущественно аэробной направленности, релаксационный тренинг, дыхательные упражнения, обладающие успокаивающим действием, и функциональную музыку, наиболее эффективно снижает избыточный уровень активации ЦНС. Это приводит к повышению продуктивности напряженной интеллектуальной деятельности и уменьшению ее физиологической цены, улучшению физической работоспособности, по сравнению с избирательным использованием представленных выше средств управления ФС. Данное заключение хорошо иллюстрируется изменениями приростов интегральных параметров ФС (рис. 11).

Применение только физических нагрузок оказывает хотя и менее выраженное, но сходное с использованием описанного комплекса средств и методов оптимизации ФС воздействие на физиологический статус тревожных детей 6-8 лет. Влияние других приемов профилактики психической напряженности для долговременной оптимизации ФС в этот возрастной период является менее значимым. По-видимому, они играют важную, но все же вспомогательную роль. Особенности влияния различных приемов регуляции ФС на организм тревожных детей младшего школьного возраста в значительной степени обусловлены незрелостью фронто-таламической регуляторной системы (Р.И. Мачинская, 2007) и спецификой функциональной организации лимбических структур мозга (П.В. Симонов, 1987).

Рис. 11. Приросты интегральных показателей ФС тревожных детей 6-8 лет

Примечание: ФН - физическая нагрузка; ПРФС - приемы регуляции ФС. Значения сдвигов ЭД уменьшены на порядок, остальные обозначения см. рис. 8.

Достоверность различий по сравнению с контрольной группой: * - p< 0,05;

Комплексное исследование функционального состояния детей 5-14 лет с одновременным изучением физиологических, психологических и поведенческих показателей позволило получить сведения о факторной структуре и возрастных особенностях его изменений при напряженной интеллектуальной деятельности. В широком возрастном диапазоне проведено изучение влияния занятий физическими упражнениями на функциональное состояние учащихся при выполнении умственной нагрузки различной степени сложности.

Анализ параметров функционального состояния детей, распределенных по возрасту, полу, активированности в состоянии спокойного бодрствования, уровню личностной тревожности, стадиям полового созревания, интенсивности мотивации, уровню физической работоспособности, позволил установить, что наиболее существенные изменения ФС при напряженной интеллектуальной деятельности происходят в периоды, связанные с качественными преобразованиями в функционировании важнейших физиологических систем и перестройками базовых механизмов адаптации ребенка к социальным и природным факторам.

Материалы, полученные в данной серии исследований, стали основанием для поиска эффективных средств и методов оптимизации функционального состояния детей с учетом обнаруженных возрастных и индивидуальных особенностей.

Обследование испытуемых, дифференцированных по физической работоспособности, показало, что дети, обладающие высоким уровнем развития аэробных и анаэробных гликолитических компонентов работоспособности, отличаются от учащихся с низкой работоспособностью оптимальным уровнем неспецифической активации ЦНС, преобладанием тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в состоянии спокойного бодрствования и менее выраженными изменениями функционального состояния при напряженной интеллектуальной деятельности, меньшей ее физиологической ценой, высокими умственной работоспособностью и физической подготовленностью. Эти данные указывают на необходимость использования физических нагрузок в целях оптимизации функционального состояния детей при интенсивной умственной деятельности.

Установлено, что выраженность реакций срочной адаптации на дозированную физическую нагрузку определяется возрастом, исходным уровнем функционального состояния организма, физической работоспособностью. Существует оптимальный для выполнения интеллектуальной деятельности уровень функционального состояния, обусловленный физической нагрузкой, обеспечивающий эффективное осуществление процессов анализа и переработки информации и формирование положительного эмоционального состояния.

Весь комплекс полученных и проанализированных нами данных позволяет заключить, что основным механизмом позитивного влияния физических нагрузок на функциональное состояние организма детей при напряженной интеллектуальной деятельности является направленное усиление неспецифических и специфических компонентов адаптации, проявляющееся в расширении функциональных возможностей физиологических систем и формировании новых программ развертывания адаптивных реакций. Выраженность неспецифических компонентов долговременной адаптации определяется величиной нагрузки, а специфических - прежде всего, ее направленностью.

Срочные эффекты адаптации к адекватно дозированным физическим нагрузкам позволяют поддерживать в период отдыха после мышечной работы уровень ФС в диапазоне оптимальной активации, создающей условия для выполнения интеллектуальной деятельности с высокой эффективностью и положительных изменений эмоционального статуса.

Долговременные эффекты адаптации к адекватно дозированным физическим нагрузкам проявляются в снижении уровня неспецифической активации ЦНС и сдвиге вегетативного баланса в сторону преобладания активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы в состоянии спокойного бодрствования, уменьшении выраженности психофизиологических изменений ФС при напряженной информационной нагрузке, повышении умственной работоспособности, уменьшении физиологической цены интеллектуальной деятельности.

Показано, что особенности долговременного влияния физических нагрузок на функциональное состояние детей при напряженной умственной работе на различных этапах онтогенеза в значительной степени зависят от чередования периодов плавного и интенсивного развития - соотношения количественных и качественных изменений в деятельности физиологических систем. Установлено, что на этапах значительных качественных морфофункциональных перестроек наиболее выраженный положительный эффект дает применение средних по величине нагрузок преимущественно анаэробной направленности, тогда как на этапах постепенных количественных изменений - использование нагрузок преимущественно аэробной направленности, характеризующихся большой величиной.

Во всех рассматриваемых возрастных группах установлена зависимость наблюдаемых изменений физической работоспособности и подготовленности от преимущественной метаболической направленности используемых физических упражнений: приросты переменных, отражающих анаэробные возможности организма, в большей степени возрастали под влиянием анаэробных нагрузок и в меньшей степени - аэробных, а показатели аэробных возможностей, напротив, изменялись более существенно при использовании упражнений аэробного характера. Эти специфические особенности адаптации организма детей к мышечной деятельности, связаны, по-видимому, с нелинейностью и гетерохронностью развития отдельных элементов системы энергообеспечения в онтогенезе.

Сопоставление изменений функционального состояния организма детей в условиях напряженной интеллектуальной деятельности в возрастном аспекте показало, что тенденции сдвигов отдельных его показателей под влиянием долговременной адаптации к физическим нагрузкам могут как совпадать, так и не совпадать с направленностью развития, что обусловливается нелинейностью формирования основных физиологических систем и морфофункциональной спецификой отдельных этапов онтогенеза.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в такой критический период онтогенеза, как начало систематического обучения в школе, для оптимизации функционального состояния детей, отличающихся выраженными индивидуально-психологическими характеристиками, предрасполагающими к развитию психологического стресса, целесообразно комплексно применять физические нагрузки и приемы индивидуальной регуляции состояния напряжения. При этом доминирующую роль должны играть физиологически обоснованные программы физических упражнений. Специфика воздействия рассматриваемых приемов регуляции функционального состояния на организм тревожных детей 6-8 лет отражает особенности индивидуально-психологической реактивности, проявляющиеся на фоне незрелости регуляторной системы мозга на данном этапе онтогенеза.

ВЫВОДЫ

1. Анализ физиологических, психологических и поведенческих показателей функционального состояния организма детей 5-14 лет показал, что ведущими факторами, определяющими его структуру, являются вегетативная регуляция, гемодинамическое обеспечение и физиологическая цена интеллектуальной деятельности, физическая работоспособность и неспецифическая устойчивость к простудным заболеваниям.

В комплексе показателей физической работоспособности и подготовленности наиболее информативными критериями оценки функционального состояния являются параметры аэробных, анаэробных гликолитических и анаэробных алактатных возможностей организма.

2. Информационные нагрузки вызывают у детей 5-14 лет повышение уровня активации ЦНС, проявляющееся в возрастании напряжения регуляторных систем, сдвиге вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатического отдела вегетативной нервной системы.

Во всех обследуемых возрастных группах детей переход от выполнения интеллектуальной деятельности в комфортных условиях к работе с максимальной скоростью сопровождается снижением качественных показателей умственной работоспособности, повышением активности симпатического отдела вегетативной нервной системы и возрастанием вегетативных затрат на переработку значимой информации. Это указывает на то, что физиологическая цена работы в комфортном режиме ниже, чем нагрузки, выполняемой в максимальном темпе.

3. Регуляция функционального состояния при реализации напряженной информационной нагрузки с возрастом улучшается, продуктивность интеллектуальной деятельности возрастает, а ее физиологическая цена, напротив, снижается. Это отражает совершенствование структурно-функциональной организации ЦНС в процессе онтогенеза и повышение эффективности адаптивных реакций организма.

Полученные данные позволяют считать, что этапы развития, отличающиеся чередованием процессов роста и дифференцировки, характеризуются определенной спецификой изменений функционального состояния детей при напряженной информационной нагрузке:

- на этапах качественных перестроек основных физиологических функций (5-6, 6-7 и 13-14 лет) проявляются избыточное вегетативное обеспечение умственной работы, низкая эффективность и повышенная цена деятельности;

- на этапах количественных изменений основных физиологических функций (7-8, 9-10, 11-12 лет) отмечаются поступательное снижение физиологической реактивности, повышение эффективности и уменьшение цены деятельности.

4. Изменения функционального состояния при информационной нагрузке определяются индивидуальными особенностями детей 5-14 лет. Выявлена зависимость уровня функционального состояния учащихся в условиях напряженной интеллектуальной деятельности от активированности в состоянии спокойного бодрствования, мотивации, личностной тревожности, темпов полового созревания и физической работоспособности.

5. Функциональное состояние детей 5-14 лет в условиях напряженной информационной нагрузки зависит от аэробных, анаэробных гликолитических и анаэробных алактатных компонентов физической работоспособности и их взаимодействия.

Дети, обладающие высоким уровнем развития аэробных и анаэробных гликолитических компонентов работоспособности, отличаются от учащихся с низкой работоспособностью оптимально сниженным уровнем неспецифической активации ЦНС, преобладанием тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы при спокойном бодрствовании и менее выраженными изменениями функционального состояния при напряженной интеллектуальной деятельности, меньшей ее физиологической ценой, высокой умственной работоспособностью.

6. Определены изменения факторной структуры физической работоспособности в возрастном аспекте и разработана методика ее комплексной оценки для детей от 5 до 14 лет. Сравнение максимальной длительности работы различной интенсивности с учетом величины комплексной оценки физической работоспособности позволило установить, что различия между лицами с высоким и низким уровнями физического состояния во всех возрастных группах достигают статистически существенных величин, причем с уменьшением мощности работы они значительно нарастают. На основе этих данных разработаны унифицированная методика расчета величины нагрузки, классификация нагрузок по зонам мощности, номограммы, отражающие зависимость продолжительности физической работы от ее интенсивности у детей с различной физической работоспособностью. Предложенные способы нормирования физических нагрузок могут найти широкое применение при создании физиологически обоснованных программ оздоровительной тренировки учащихся в условиях детских дошкольных учреждений и общеобразовательных школ.

7. Физиологически обоснованные программы занятий высокой интенсивности, базирующиеся на комплексном применении физических упражнений различной метаболической направленности, оказывают выраженное положительное воздействие на функциональное состояние детей в условиях напряженной информационной нагрузки.

Выявлена специфика долговременного влияния физических нагрузок аэробного и анаэробного характера на функциональное состояние детей на этапах, отличающихся изменениями скорости и направленности процессов роста и развития:

- на этапах качественных перестроек основных физиологических функций диапазон эффективной величины нагрузки, в рамках которого происходят оптимальные изменения функционального состояния при напряженной интеллектуальной деятельности, сужается, общие приросты физической работоспособности снижаются, а наиболее выраженный тренирующий эффект дает применение нагрузок преимущественно анаэробной направленности;

- на этапах постепенных количественных изменений основных физиологических функций диапазон эффективной величины нагрузки расширяется, приросты работоспособности увеличиваются, а наиболее выраженный тренирующий эффект дает применение нагрузок преимущественно аэробной направленности.

8. Величина физической нагрузки определяет общее неспецифическое воздействие двигательной активности на функциональное состояние детей при напряженной интеллектуальной деятельности. Соотнесение выраженности воздействия различных параметров физической нагрузки на функциональное состояние показало, что во всех возрастных группах величина физической нагрузки отличалась наибольшей силой влияния на умственную работоспособность, вегетативное обеспечение и физиологическую цену напряженной интеллектуальной деятельности, эмоциональный фон, физическую работоспособность и подготовленность.

Оптимальная величина физической нагрузки может быть получена за счет различных сочетаний интенсивности, недельного объема, продолжительности и кратности занятий.

9. В исследованиях, направленных на оптимизацию функционального состояния тревожных детей 6-8 лет, показано, что комплексное применение физических нагрузок преимущественно аэробного характера, релаксационного тренинга, дыхательных упражнений и функциональной музыки в долговременном аспекте обладает большей эффективностью, чем избирательное использование рассматриваемых средств. При избирательном воздействии выраженное влияние на функциональное состояние тревожных детей 6-8 лет в условиях напряженной информационной нагрузки оказывают только физические упражнения. Применение других способов оптимизации функционального состояния является менее эффективным.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Криволапчук, И.А. Изменения омега-потенциала при умственной, сенсомоторной и физической нагрузках у детей 6-7 лет / И.А. Криволапчук // Физиология человека. - 1988.- Т. 14, N 6. - С. 1024-1026.

2. Криволапчук, И.А. Изменения функционального состояния ЦНС при умственной и сенсомоторной нагрузках у детей 7-8 лет с разным уровнем развития выносливости / И.А. Криволапчук // Взаимодействие моторных и вегетативных функций при различных видах мышечной активности человека: темат. сб. науч. тр. - Калинин, 1988. - С. 75-79.

3. Криволапчук, И.А. Особенности регуляции сердечного ритма у детей 7-8 лет с различным уровнем развития выносливости / И.А. Криволапчук // Новые исследования в психологии и возрастной физиологии. - 1989. - № 2.- С. 88-90.

4. Криволапчук, И.А. Неспецифическая реактивность детей 7-8 лет на различные виды нагрузок / И.А.Криволапчук, А.С. Горев // Новые исследования в психологии и возрастной физиологии. - 1990. - N 2. - С. 81-85.

5. Криволапчук, И.А. Максимальная анаэробная мощность детей 11-15 лет / И.А. Криволапчук // Новые исследования в психологии и возрастной физиологии. - 1991. - № 1. - С. 81-85.

6. Криволапчук, И.А. Особенности психофизиологической реактивности детей 7-8 лет с разным уровнем физической работоспособности / И.А. Криволапчук // Вопросы теории и практики физической культуры и спорта. - Минск, 1991. - Вып. 21. - С. 25-29.

7. Криволапчук, И.А. Факторный анализ взаимосвязей показателей неспецифической активации ЦНС, физической работоспособности и общей выносливости детей 7-8 лет / И.А. Криволапчук // Новые исследования в психологии и возрастной физиологии. - 1991. - N 2. - С. 66-68.

8. Криволапчук, И.А. Социально-биологические факторы нарушений функционального состояния центральной нервной системы школьников и двигательная активность / И.А. Криволапчук // Фізічная культура і здароўе. - 1996. - N 5. - С. 11-21.

9. Криволапчук, И.А. Эмоциональное напряжение и роль физических упражнений в профилактике его отрицательных последствий / И.А. Криволапчук // Методологические и прикладные проблемы физической культуры: сб. науч. тр. ученых России и стран СНГ. - Ростов н/Д: Изд-во РГПУ, 1996. - Вып. 1. - С. 57-63.

10. Криволапчук, И.А. Нормирование нагрузок при использовании физических упражнений аэробной направленности для оптимизации функционального состояния ЦНС школьников / И.А. Криволапчук // Фізічная культура і здароўе. - 1997. - № 8. - С. 10-20.