Зв’язок між вегетативними та нейродинамічними функціями у дітей 5–7 років

Основна частина

Постановка питання. Початкова освіта є першим рівнем повної загальної середньої освіти, метою якої є всебічний розвиток дитини, її талантів, здібностей, компетентностей та умінь відповідно до вікових, індивідуальних психофізіологічних особливостей і потреб, формування цінностей, розвиток самостійності, творчості та допитливості. У наш час для реалізації програми Нової української школи на вчителів покладено відповідальність не тільки за якість освітнього процесу, але і за впровадження індивідуального підходу, що потребує орієнтації на особистісний всебічний розвиток дитини.

Важливо пам'ятати, що діти 6-ти річного віку за морфо-функціональним розвитком та дозріванням структур головного мозку більш схожі на дітей 5-річного віку, ніж на дітей 7-ми років. У роботах авторів в області сучасної вікової фізіології та ВООЗ виділяється період першого дитинства, який триває з 4 до 7 років. Один рік, який відділяє 7-річних від 6-ти річних дітей є особливо суттєвим, оскільки саме у цей період відбувається значний психофізіологічний розвиток. Одні дослідники погоджуються, що програми дошкільної освіти достатньо для того, щоб стимулювати розвиток дитини з 6 до 7 років. Водночас, інші вчені наголошують на тому, що програма шкільної освіти є занадто сильним стимулом, який може навпаки - пригальмовувати психофізіологічний розвиток 6-річної дитини внаслідок перенапруження її інтелектуальних і фізичних сил, що може призвести до появи відхилень у роботі адаптаційних психовегетативних механізмів регуляції діяльності її організму. Отже, недостатнє вивчення вікових особливостей нервової системи та механізмів пристосування дитини до нових умов освітнього процесу може спровокувати негативні зміни в усіх фізіологічних системах та сприяти розгортанню процесів дезадаптації.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Автономна нервова система (АНС) рефлекторно регулює діяльність внутрішніх органів та впливає на емоції та самопочуття дитини. Адаптація залежить від нервово-гуморального контролю, типу автономної регуляції та від соматичної зрілості дитини [1]. Провідна роль у становленні нормального адаптивного реагування організму належить серцево-судинній системі (ССС) [2].

Гемодинамічні та вегетативні пристосування до стресових умов реального життя людини аналізували D. Lucini, G. Norbiato, M. Clerice [3]. Психоемоційне та фізичне перенапруження, пов'язане з початком навчання у школі, призводить до розладів компенсаторно-пристосувальних вегетативних механізмів, порушення яких, у свою чергу, веде до зниження працездатності. У дітей старшого дошкільного та молодшого шкільного віку це проявляється запамороченнями, психоемоційною лабільністю тощо [4].

Доведено, що навчальне навантаження значно впливає на зміни діяльності серця та викликає появу доцільної та необхідної адаптивної відповіді. Дитина стомлюється на кінець уроків, знижується активність її ССС, оскільки зменшується участь симпатичної вегетативної нервової системи і зростає ваготонічний вплив на організм, виснажуються центральні механізми регуляції діяльності. Парасимпатичний відділ вегетативної нервової системи викликає гальмування у корі головного мозку, тому виникає розумове стомлення [5].

М.М. Вербенко аналізувала стан ССС учнів перших класів у процесі письма і виявила, що у під час спокою вегетативна регуляція серцевого ритму дітей є нестійкою, в ній переважає парасимпатичний вплив; у 6-річних школярів під час письма ССС навантажена більше, ніж у 7-річних[6]. Спектральний аналіз варіабельності серцевого ритму досліджували G.S. Mela, A. Malliani[7]. Д.С. Воропаєв з'ясовував взаємозв'язки між показниками варіабельності серцевого ритму підлітків та іншими компонентами психофізіологічного стану. [8]. За даними В.В. Бережного, В.Г. Козачука, І.Б. Орлюка, G. Melaсвоєчасне виявлення порушень вегетативної нервової регуляції зменшує ймовірність появи розладів адаптаційних механізмів у ході навантажень та зберігає працездатність [4, 7]. Одним із методів профілактики захворювань і підвищення адаптаційних можливостей організму є зниження психоемоційного напруження, зменшення стресу і регулювання діяльності АНС.

Виявлення раніше неврегульованих частин загального питання. Проведений аналіз літератури показав, що регуляторні властивості АНС в умовах розумової діяльності у дітей 5-7 років є не до кінця з'ясованими. Тому дослідження та оцінка особливостей регуляторних функцій серцевого ритму на основі врахування особливостей основних нервових процесів є нагальною проблемою вікової фізіології та медицини.

Мета. Встановити зв'язок регуляторних механізмів автономної нервової системи з функціональною рухливістю та силою нервових процесів дітей 5-7 років за умов виконання розумового навантаження.

Огляд основного матеріалу досліджень. Дослідження проводили з участю дітей 5-7 років підготовчих груп та перших класів дошкільних навчальних закладів міста Суми (n=108) у відповідності до вимог Гельсенської декларації та дозволу батьків. Приміщення, в якому відбувались обстеження відповідало нормативам за параметрами мікроклімату та освітлення.

Визначення функціональної рухливості (ФРНП) та сили нервових процесів (СНП) дітей проводили на нейродинамічному комплексі «Діагност-ІМ» за методикою Макаренко М.В. (2019). Оскільки визначення ФРНП та СНП дітей 5-7 років виявилось неможливим у режимі «зворотного зв'язку» (Макаренко, 2011) внаслідок великої складності виконання такого завдання для даного вікового періоду, ми визначали нейродинамічні показники у режимі «нав'язаного ритму» (поступово зростаюче навантаження) [9]. В якості подразників використовували геометричні фігури. Перед початком тесту проводилась інструкція: «Як тільки на екрані з'явиться «квадрат» - необхідно якомога швидко натиснути та відпустити кнопку пальцем правої руки, «коло» - кнопку пальцем лівої руки, а на «трикутник» - жодної із кнопок не натискати». У разі допущення помилок слід було продовжувати виконання завдання, працюючи «навздогін», тобто після пред'явлених подразників, до зупинки приладу. Перед проходженням залікового тесту, кожен обстежуваний після проведення інструктажу мав змогу потренуватися. Тренування проводили при швидкості 30, потім 40 подразників за 1 хв для ознайомлення дитини з комплексом запрограмованих подразників, часом їх пред'явлення та зосередження на виконанні завдання. Коли обстежуваний був налаштований працювати і не мав запитань, приступали до проведення тесту.

Після проходження тесту на екрані приладу фіксували результати з інформацією про швидкість пред'явлення навантаження та відсотки допущених помилок. Кількісним показником ФРНП була максимальна швидкість пред'явлення подразників, на якій досліджуваний робив не більше 5-5,5% помилок в даній серії. Показник СНП відповідав загальній кількості помилок, допущених обстежуваним під час виконання експериментального завдання, виражених у відсотках від суми пред'явлених сигналів. Вважали: чим менший відсоток допущених помилок (під час виконання тестів на швидкості від 30 до 60 подразників за хвилину), тим вищий рівень СНП (працездатність головного мозку).

Для аналізу регуляторного впливу АНС на серцевий ритм був використаний метод фазаграфії, який проводили за допомогою приладу «Фазаграф», який використовується для реєстрації та аналізу електрокардіосигналу у фазовому просторі, та базується на аналізі електричних сигналів, які генеруються серцем під час його роботи. Визначення амплітудно - швидкісних параметрів усіх елементів електрокардіосигналу давало можливість з точністю оцінити особливості електрокардіограми [10]. Для характеристики регуляторних функцій АНС та функціонального стану організму проводили аналіз спектральних (LF, HF, LF/HF) та статистичних (SDNN, RMSSD, ЧСС, AMo, Mo, IN) показників серцевого ритму. Запис електрокардіограми здійснювали у стані спокою сидячи (1 хв.), перед виконанням завдання та на відновлювальному етапі. Виявлення артефактів проводили за критерієм Діксона. На нормальність розподілу дані перевіряли критерієм Шапіро-Уілка. Оскільки переважна більшість отриманих нами даних в силу різкої асиметричності малого ступеня дискретизації не попадала під закон нормального розподілу, то для парних порівнянь ми використовували критерій Вілкоксона, а для непарних - критерій Манна-Уітні з корекцією неперервності [12, 12, 13, 14, 15]. Статична вірогідність різниць вважалася значимою при p<0,05 і менше. Для встановлення наявності зв'язку між змінними використовували ранговий коефіцієнт кореляції Спірмена.

Результати дослідження. Відомо, що за показниками регуляції серцевого ритму можна аналізувати стан нейрогуморальних механізмів. Перш за все це відноситься до оцінки тонусу і реактивності АНС та участі над сегментарних структур у регуляції вегетативних функцій [16].

Результати дослідження регуляції серцевого ритму у дітей 5-7 років у фоновому режимі та після розумового навантаження наведено у таблиці 1. З таблиці видно, що реакції серцевого ритму у дітей 5-річного віку мають деякі особливості за спектральними та статистичними показниками, які були зафіксовані перед початком розумового навантаження та після його завершення.

Привертають увагу статистично значущі відмінності активації симпатичного відділу АНС, які були зафіксовані перед виконанням завдання (рис. 1), особливо, за статистичними показниками AMo, ІН, та ЧСС, що характеризують збільшення індексу напруження та серцевих скорочень. Натомість, після розумового навантаження ці показники значущо зменшились, що може вказувати на послаблення симпатичного впливу.

Імовірно, збільшення показника Moпісля виконання завдання свідчило про зниження активності центрального контуру управління.

За показниками RMSSDта SDNNне було виявлено значущих відмінностей, проте спостерігалась тенденція до посилення парасимпатичного впливу АНС у дітей після розумового навантаження. Ймовірно, саме незначний парасимпатичний прояв міг позначитись на зменшенні ЧСС, AMoта ІН на відновлювальному етапі.

Рис. 1. Динаміка статистичних показників ВСР у фоновому режимі та після виконання розумового навантаження у дітей 5-річного віку; статистично значущі відмінності (* - р<0,05, ** - р<0,01) між характеристиками варіабельності серцевого ритму у дітей 5-річного віку у фоні та після виконання розумового навантаження (показані медіана, верхній та нижній квартилі). Числові значення показника Mo показано на шкалі Y праворуч.

Таблиця 1. Динаміка показників варіабельності серцевого ритму у дітей 5-7-річного віку у фоні та після виконання розумового навантаження (медіана, верхній та нижній квартилі)

1. Korovina L., Zaporozhets T.M., & Kozakevych V.K. (2019). The influence of exogenous factors on somatic health and autonomic nervous regulation in children and youth: monograph. Poltava: «Education Infocomm», 1. (іп Ukr.).

2. Kovalenko S.O., & Kudii L.I. (2016). Heart rate variability. Methodical aspects. Cherkasy: Cherkasy National University named after B. Khmelnytskyi, 298. (іп Ukr.).

3. Lucini D., Norbiato G., & Clerice M. (2002). Hemodinamic and autonomic adjustments to real life stress conditions in humans. Hypertension. Vol. 39, №62. 184-188.

4. BerezhnoiV.V., KozachukV.H., &OrliukI.B. (2006). New opportunities in the treatment of children with autonomic dysfunction // Modern pediatrics: Scientific and practical. journal. No1. 165-170. (іп Ukr.).

5. Baevsky R.M, Petrov V.M., & Chernikova A.G. (1998). Regulation of autonomic nervous system in space and magnetic storms. Advances in Space Research. 22 (2):227-34.

6. Verbenko M.M. (2010). The influence of graphomotor load on the functional state of the cardiovascular system in children 6-7 years old. Herald of problems of biology and medicine. Issue 1. 264-269. (іп Ukr.).

7. Lucini D., Mela G.S., & Malliani A. et al. (2002). Impairment in cardiac autonomic regulation preceding arterial hypertension in humans. Insights from spectral analysis of beat-by-beat cardiovascular variability. Circulation. Vol. 106, No 19. 2673-2679.

8. Voropaiev D.S. & Yezhova O.O. (2012). Leading indicators of heart rate variability in adolescents as components of the vegetative component of the psychophysiological state. Pedagogical sciences: theory, history, innovative technologies. No. 2 (20). 3-10. (іп Ukr.).

9. LyzohubV.S., KhomenkoS.M., &BezkopylnyiO.P. (2019). Human neurodynamic properties and their research methods: monograph. Cherkasy: FOP Hordiienko Ye.I., 136. (in Ukr.).

10. Fajnzil'berg, L.S. (2017). Fundamentals of Phaseography [Text]: [Monograph] / Int. scientific-study. information center technologies and systems of the National Academy of Sciences of Ukraine and the Ministry of Education and Science of Ukraine. Kiev: Osvita of Ukraine, 263 (in Rus).

11. Khomenko S.M. (2007). Analysis of data distribution using Excel. Educational and methodological manual. Cherkasy: PP Hordiienko Ye.I., 99. (in Ukr.).

12. Kovalenko S.O., Stetsenko A.I., & Khomenko S.M. (2002). Statistical analysis of experimental data using Excel. Tutorial. Cherkasy: Publishing Department of the Cherkasy National University named after Bohdan Khmelnytskyi, 114. (in Ukr.).

13. Khomenko S.M. (2020). Statistical methods in natural sciences. Cherkasy: CHNU named after B. Khmelnytskyi, 109. (іп Ukr.).

14. Lapach S.N., Chubenko A.V., & Babych. P.N. (2000). Statistical methods in medical and biological research using Excel. Kyiv: MORION, 320. (in Rus.)

15. Stanton A.G. (2000). Primer of Biostatistics. New York: McGRAW-HILL Health Professions Division, 459.

16. Mintser O.P., Potiazhenko M.M. & Nevoit H.V. (2022). A brief record of heart rate variability in the clinical examination of patients: a study guide; series «Systemic Medicine». Kyiv-Poltava, Interservice, 151. (in Ukr.).

17. Kokun O.M. (2004). Optimizing a person's adaptive capabilities: the psychophysiological aspect of ensuring activity: Monograph. - K.: Millennium, 265. (in Ukr.).

18. Bahinska O.V. (2008). Personally oriented training of motor actions of children 5-6 years old in the conditions of a preschool educational institution: autoref. Dis… Cand. ped. of science K., 12. (in Ukr.).

Размещено на Allbest.ru