Возрастная динамика и адаптационные изменения функционального состояния детей 5-14 лет под влиянием занятий физическими упражнениями 03. 00. 13 Физиология

Вид материала

Автореферат

Содержание Основное содержание работы Методы исследования. Психологические методики. Педагогические методы Методы математической статистики.

Подобный материал:

• Статья тема: «организация самостоятельных занятий физическими упражнениями», 201.91kb.
• Работы актуальна потому, что роль занятий физическими упражнениями для сохранения здоровья, 38.64kb.
• Реферат: Самоконтроль занимающихся физическими упражнениями и спортом, 305.08kb.
• Реферат Тема: «Основы методики и организация самостоятельных занятий физическими упражнениями», 229.98kb.
• Рабочая программа дисциплины «физиология» (Физиология животных), 288kb.
• «Диагностика и самодиагностика состояния организма при регулярных занятиях физическими, 162.84kb.
• Основы методики самостоятельных занятий физическими упражнениями, 272.3kb.
• План Характеристика нагрузок при занятиях физическими упражнениями Утомление и его, 197.51kb.
• Темы рефератов к экзамену по предмету «Физическая культура», 23.19kb.
• Контрольные вопросы теоретического опроса для студентов среднего медицинского образования, 37.21kb.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Объект, организация и методы исследования

Все исследования, проведенные в рамках настоящего работы, выполнены с участием детей и подростков 5–14 лет, обучающихся в детских дошкольных учреждениях и общеобразовательных школах г. Гродно и г. Москвы. Для решения поставленных задач обследовано более 1400 человек, в экспериментах приняли участие более 1000 детей: в 5-6 лет - 120; 6-7 лет - 105; 7-8 лет – 181; 9-10 лет - 112; 11-12 лет - 150; 13-14 лет – 346 человек. Испытуемые, участвовавшие в исследовании, были практически здоровы и посещали занятия по физическому воспитанию для учащихся основной медицинской группы. Работа проводилась в тесном контакте с педагогическими коллективами учреждений образования, на базе которых проходили исследования.

Методы исследования. Рассматривая ФС как системное явление, изучали его физиологические, психологические и поведенческие аспекты.

Физиологические методики. В процессе исследования для изучения ФС центральной нервной системы (ЦНС) проводили регистрацию омега-потенциала (ОП) (В.А. Илюхина, 1986), оценку количественных (А) и качественных (Q) показателей умственной работоспособности по корректурным таблицам (М.В. Антропова, 1984), расчет параметров распределения времени простой слухо-моторной реакции (ФУС, УР, УФВ) (Т.Д. Лоскутова, 1975).

Наряду с методиками, позволяющими непосредственно исследовать ФС ЦНС, регистрировали вегетативные показатели, отражающие неспецифические изменения ФС организма: систолическое (СД) и диастолическое (ДД) артериальное давление крови; частоту сердечных сокращений (ЧСС); частоту дыхания (ЧД).

Напряженность регуляторных систем оценивали посредством математического анализа сердечного ритма (Р.М. Баевский и др., 1984). При этом определяли среднюю продолжительность R-R интервала (M), моду (Мо), амплитуду моды (АМо), вариационный размах (Х), среднеквадратическое отклонение R-R интервалов (RR), индекс напряжения (ИН).

На основании этих измерений по общепринятым формулам находили и другие переменные, в том числе: среднее артериальное давление (САД), двойное произведение (ДП), вегетативный индекс Кердо (ВИК), индекс Мызникова (ИМ), показатель адаптационного потенциала Баевского (АП), показатель эффективности кровообращения (СД/ЧСС). Рассчитывали критерии «физиологической цены» напряженной интеллектуальной деятельности (Q/ЧСС, Q/ИН, Q/ДП, A/ЧСС, A/ИН, A/ДП).

Степень полового созревания оценивали по методике, предложенной J.M. Tanner, в модификации Д.В. Колесова и Н.Б. Сельверовой (1978). Стадии полового созревания определяли по выраженности вторичных половых признаков.

Для описания физической работоспособности использовали батарею функциональных и эргометрических показателей, позволяющую оценить мощность, емкость и экономичность анаэробного алактатного, анаэробного гликолитического и аэробного механизмов энергообеспечения. В ходе исследования определяли интенсивность накопления пульсового долга (ИНПД) (В.Д. Сонькин, 1990), мощность нагрузки при пульсе 170 уд/мин (PWC170) (В.Л. Карпман, 1988), максимальное потребление кислорода (МПК) по Добельну, ватт-пульс (ВтП), максимальную силу (становая динамометрия) и предельное время работы (t1, t2) при выполнении «до отказа» нагрузок большой и субмаксимальной мощности.

На основе уравнения Muller по данным выполнения работы «до отказа» определялись величины мощности нагрузок, максимальное время реализации которых составляло 1 (W1), 40 (W40), 240 (W240), 900 с (W900), коэффициенты, отражающие емкость аэробного (b) и соотношение возможностей аэробного и анаэробно-гликолитического источников (a) (Корниенко И.А. и др., 1999; В.Д. Сонькин и др., 2005). Физическая нагрузка задавалась с помощью велоэргометров КЕ-11 и «РИТМ» ВЭ-05.

Психологические методики. Для оценки ФС и изучения индивидуально-типологических особенностей детей применялся комплекс тестов, включающий опросники, субъективного шкалирования состояния и проективные методики психодиагностики.

В работе использованы: детский многофакторный опросник Р. Кеттела; опросники школьной тревожности Р. Филлипса; шкалы личностной и реактивной тревожности Ч. Спилбергера, социально-ситуативной тревоги О. Кондаша; детский вариант шкалы явной тревожности A. Castaneda; проективная методика оценки тревожности Р. Тэммл; тест неоконченных предложений; зрительно-аналоговая шкала тревожности Э. Хорнблоу; тест дифференцированной самооценки состояния (САН); восьмицветовой тест М. Люшера.

В качестве приемов регуляции ФС применяли: релаксационный тренинг (В.М. Астапов, 2004); функциональную музыку (О.А. Блинова, 1998); дыхательную гимнастику (А.Б. Леонова, 1993; В.Л. Марищук, 2001).

Мотивацию изучали методом шкалированной самооценки (Т.В. Дембо – С.Я. Рубинштейн).

Модели тестовых нагрузок при изучении ФС в лабораторном эксперименте. В связи с необходимостью разработки способов воспроизведения информационного стресса у детей и экспериментального обоснования методики исследования применяли несколько моделей тестовых нагрузок.

Психофизиологические изменения ФС изучали в покое и при выполнении тестирующих нагрузок. Исследование проходило в дни оптимальной работоспособности. Порядок обследования испытуемых сохранялся от одного исследования к другому. Все испытуемые были мотивированы на ответственное и безошибочное выполнение заданий (публичная рейтинговая оценка результатов, соревновательный мотив, стимулирование оценкой по учебному предмету).

На первом этапе исследования использовали экспериментальную модель, основанную на комплексном применении умственной (работа с буквенной корректурной таблицей), сенсомоторной (цепные зрительно-моторные реакции с выбором из четырех альтернатив) и физической (работа мощностью 1,5 Вт/кг в течение 3 минут) нагрузок. На втором этапе ФС изучалось в 5 ситуациях: «фон» – состояние спокойного бодрствования; «автотемп» – выполнение умственной работы с индивидуально комфортной скоростью; «максимальный темп» – выполнение умственной работы с максимальной скоростью; «максимальный темп при угрозе наказания» – выполнение умственной работы с максимальной скоростью при наличии звуковых помех и угрозы наказания; «максимальный темп в условиях повышенной мотивации» – выполнение умственной работы одновременно с равным по силе испытуемым с максимальной скоростью при наличии звуковых помех и угрозы наказания. На третьем этапе ФС изучалось в 3 ситуациях: «фон»; «автотемп»; «максимальный темп при угрозе наказания». В качестве «наказания» применялись стандартный набор порицающих замечаний и сильный звук. Оценка уровня психической напряженности в процессе моделируемой деятельности проводилась на основе учета продуктивности выполнения заданий и сдвигов физиологических показателей ФС. Длительность отдельных периодов работы и отдыха составляла 2 минуты. Непосредственно перед реализацией каждого задания вводилась инструкция для испытуемого, выполняющего тест. На третьем этапе исследования перед выполнением заданий изучались также уровень ситуативной тревожности и активность мотивации деятельности.

Анализ результатов апробации разработанных нами моделей тестовых заданий свидетельствует о том, что их выполнение сопровождается развитием состояния напряжения. Оценка ФС детей 7-8 лет при реализации умственной, сенсомоторной и физической нагрузок показала, что тестирующие процедуры вызывают повышение (p<0,05-0,001) уровня неспецифической активации ЦНС и возрастание напряженности регуляторных систем. Необходимо отметить, что выраженность физиологических сдвигов в условиях тестирующих нагрузок была связана с фоновой активированностью. При этом, будучи неспецифическими по отношению к различным нагрузкам, изменения показателей активации происходили относительно независимо друг от друга, подтверждая представление о гетерогенности модулирующей системы мозга.

Факторный анализ позволил установить, что умственная нагрузка характеризовалась наиболее высокой конкурентной валидностью в отношении воспроизведения состояния неспецифической напряженности (коэффициент информативности – r=0,87-0,95). В этой связи для дальнейшего исследования психофизиологических изменений ФС детей 5–14 лет была апробирована модель информационной пробы, включающая несколько экспериментальных режимов умственной работы. Результаты исследования указывают на то, что при выполнении всех субтестов информационной пробы происходили существенные (p<0,05-0,001) изменения ФС (рис. 1.).

Рис. 1. Значимые изменения физиологических показателей ФС в условиях информационной пробы у подростков 13-14 лет (n=44)

Примечание: ОП – омега-потенциал; ЧСС – частота сердечных сокращений; ИН – индекс напряжения; ЧД – частота дыхания; СД – систолическое артериальное давление; ДД – диастолическое артериальное давление. Значения сдвигов ОП, ИН, ЧД уменьшены на порядок.

I – «автотемп»; II – «максимальный темп»; III – «максимальный темп при наличии звуковых помех и угрозы наказания»; IV – «максимальный темп в условиях повышенной мотивации».


Это позволило рассматривать используемые модификации умственной работы как эффективные модели воспроизведения информационного стресса различной степени выраженности. Изучение сдвигов и взаимосвязей параметров ФС при выполнении информационной пробы показало, что наибольшей валидностью в отношении работы с максимальной скоростью обладает реализация умственной нагрузки при наличии звуковых помех и «угрозы наказания» (r=0,81–0,95). Учитывая эти обстоятельства, в «конечный» вариант информационной пробы были включены две ступени работы: нагрузка в режимах автотемпа и максимального темпа при наличии звуковых помех и «угрозы наказания». Проведенные исследования показали высокую информативность разработанной информационной пробы как метода изучения ФС детей при напряженной интеллектуальной деятельности.

Лабораторный эксперимент проводился в начальный период и после окончания формирующих естественных экспериментов. Схема исследования представлена на рис. 2.

Педагогические методы исследования включали педагогическое наблюдение, эксперимент, тестирование двигательной подготовленности. Гетерогенная батарея тестов состояла из 10 показателей: бег 10 метров с хода, бег 20 метров с хода, прыжок в длину с места, метание набивного мяча весом 1ºкг из-за головы, наклон вперёд, шестиминутный бег, бег 1000 метров, челночный бег 4х9 м, поднимание туловища из положения лёжа на спине, подтягивание из виса на перекладине (мальчики).

Методика использования физических нагрузок для оптимизации ФС. Констатирующий эксперимент был направлен на изучение физической работоспособности, разработку физиологически обоснованных способов нормирования нагрузок в занятиях по физическому воспитанию, изучение срочных эффектов влияния физических упражнений на ФС (см. рис. 2).

На 1 этапе изучали возрастные особенности физической работоспособности и подготовленности детей 5–14 лет (n=715). На 2 этапе с помощью пробы PWC находили линии регрессии и рассчитывали уравнения линейной регрессии типа y=a+bx, отражающие индивидуальные варианты зависимости «мощность-пульс». Определяли мощность нагрузки, соответствующую ЧСС 120, 125, 130……180 уд/мин. На 3 этапе исследования анализировали данные выполнения детьми 5-6 лет теста на удержание нагрузок 2 и 4 Вт/кг и 7–14 лет – 3 и 5 Вт/кг. Затем на основании уравнения Мuller для каждого испытуемого находили предельную длительность работы при ЧСС в устойчивом состоянии от 120 до 180 уд/мин. На 4 этапе разрабатывали комплексную оценку физической работоспособности, номограммы, характеризующие зависимость продолжительности циклической работы от ее физиологической интенсивности, обосновывали методику определения величины нагрузки и классификацию нагрузок оздоровительной направленности.


Рис. 2. Схема исследования ФС детей 5–14 лет

При изучении срочных эффектов влияния физических упражнений на ФС детей использовали нагрузки различной интенсивности и объема. На 1 этапе оценивали воздействие нагрузок интенсивностью 70–80 % резерва ЧСС и продолжительностью 6-7, 12-13, 18-19 мин на ФС детей 7-8 лет (n=52).

На 2 этапе выполнялась непрерывная нагрузка равномерной интенсивности и ступенчатовозрастающая нагрузка с интервалами отдыха. В исследовании приняли участие здоровые испытуемые 5-6, 7-8, 9-10, 11-12 и 13-14 лет (n=300). Использовали нагрузки интенсивностью 50–90 % пульсового резерва, длительность которых составляла от 1 до 40 мин. Изучение ФС осуществлялось перед нагрузкой и сразу после ее окончания. На 3 этапе применялись нагрузки интенсивностью 25–30, 50–55, 75–80 % пульсового резерва общей длительностью 60 минут. В исследовании приняли участие подростки 12–14 лет (n=74), посещающие школьную секцию плавания. ФС изучали перед нагрузкой, сразу после ее окончания, через 20, 60 и 180–240 минут периода реституции.

Основной педагогический эксперимент, включающий четыре этапа, был направлен на определение эффективности 32 двигательных режимов (по 8 программ для каждого из рассматриваемых возрастных периодов) и обоснование технологии оптимизации ФС при напряженной интеллектуальной деятельности. В нем приняли участие 467 детей и подростков 5–14 лет. На 1 этапе основного эксперимента обследовали детей 7-8 лет (n=129), на 2 этапе – 9-10 лет (n=112), на 3 этапе – 13-14 лет (n=106), на 4 этапе – 5-6 лет (n=120). Для того чтобы нивелировать психофизиологические различия, обусловленные темпами полового созревания, в педагогическом эксперименте принимали участие подростки 13-14 лет только со II и III СПС. Всего были организованы 28 экспериментальных и 4 контрольные группы. Общая продолжительность основного педагогического эксперимента составила 4 года. В качестве регулируемых факторов рассматривались: преимущественная направленность; интенсивность и продолжительность тренирующей нагрузки в отдельном занятии; кратность занятий; недельный объем и недельная величина нагрузки (табл. 1).

Во всех группах обеспечивалась идентичность содержания базового компонента программ по физическому воспитанию. В структуре основной части занятия выделяли два основных блока – обучающий и тренирующий. Обучающий блок был однотипным во всех опытных группах. На решение задач этого блока отводилось 30–45 минут в неделю. В тренирующем блоке для каждой возрастной группы занимающихся выделены 4 «модуля» двигательных заданий, отнесенных ко II–V зонам мощности. На их реализацию отводилось от 36–60 до 180–240 минут в неделю. Перед началом и после окончания педагогического эксперимента проводилось изучение ФС при напряженной информационной нагрузке, физической работоспособности и подготовленности, изучались индивидуально-психологические характеристики детей. За время исследования было проведено более 5000 экспериментальных уроков и занятий по физической культуре.

Таблица 1

Уровни регулируемых параметров физической нагрузки

Факторы	Дошкольники	Школьники
«нижний»	«верхний»	«нижний»	«верхний»
Интенсивность занятия	40–50 % резерва ЧСС	70–80 % резерва ЧСС	40–50 % резерва ЧСС	70–80 % резерва ЧСС
Кратность занятий в неделю	2 раза	5 раз	3 раза	6 раз
Объем в занятии	18 мин	36 мин	20 мин	40 мин
Недельный объем нагрузки	36 мин	180 мин	60 мин	240 мин
Недельная величина	160 отн. ед.	3600 отн. ед.	180 отн. ед.	4800 отн. ед.
Направленность	аэробная	анаэробная	аэробная	анаэробная

Дополнительный педагогический эксперимент предусматривал использование физических упражнений и комплекса приемов управления психологическим стрессом в целях оптимизация ФС тревожных школьников. В исследовании приняли участие здоровые дети 6–8 лет (n=214). Из их числа выделены школьники с повышенной личностной тревожностью (n=70), которые были подразделены на 4 опытные группы. Первая экспериментальная группа использовала физические нагрузки и комплекс приемов регуляции ФС, включающий релаксационный тренинг, дыхательную гимнастику, функциональную музыку. Вторая группа применяла физические упражнения. Третья группа использовала только комплекс средств управления ФС. В контрольной группе дополнительные занятия не проводились. Длительность эксперимента составила 4 месяца. На предварительном его этапе осуществлялись обучение испытуемых релаксации и ознакомление их с методикой изучения ФС.

Методы математической статистики. Определялись основные статистические характеристики ряда измерений, проводилась проверка статистических гипотез, использовались корреляционный, факторный, дисперсионный и регрессионный анализ.


Результаты работы и их обсуждение

Факторная структура ФС и информативные показатели его оценки. В настоящем исследовании мы рассматривали ФС как системную реакцию организма, выражающуюся в виде интегрального динамического комплекса наличных характеристик тех функций и качеств индивида, которые прямо или косвенно обусловливают выполнение деятельности (В.И. Медведева, 2003). При этом учитывалось, что ФС целостного организма зависит, прежде всего, от ФС мозга, обеспечивающего адекватность реагирования человека на факторы внешней и внутренней среды (Д.А. Фарбер и др., 2000).

Для определения структуры ФС детей 5–14 лет (n=500) применялся факторный анализ – метод главных компонент – с последующим вращением референтных осей по Варимакс-критерию. Во всех возрастных группах в состав батареи тестов были включены по 76 показателей ФС.

В процессе исследования идентифицированы «генеральные» факторы, определяющие ФС: «эффективность–цена умственной работы» (вклад фактора в общую дисперсию выборки у детей рассматриваемых возрастных групп находился в диапазоне от 9 до 34 %); «вегетативная регуляция ФС» (16–20 %); «гемодинамическое обеспечение умственной работы» (8–11 %); «физическая работоспособность» (5–9 %); «неспецифическая устойчивость к простудным заболеваниям» (5–6 %) (рис. 3).