2 курс / Нормальная физиология / Адаптация_Сердечный_ритм_Псеунок_А_А_,_Муготлев_М_А_
.pdfфункционирования ССС. С возрастом в ответ на физическую нагрузку происходит снижение реактивности кровотока в мышцах рабочей конечности (И.О. Тупицын, 1985).
Комплексная оценка развития системы микроциркуляции и характера их регуляции на отрезке онтогенеза от 6 до 9-10 лет позволила установить два критических периода
вразвитии конечного звена кровообращения: 6-7 и 9-10 лет. Они возникают тогда, когда интенсивные морфологические перестройки артериального и венулярного звеньев совпадают с периодами появления дистонических реакций ауторегуляции (Л.И. Абросимова, В.С. Карасик, 1980; С.Б. Догадкина, 1998,2002,2004).
Все вышеприведенные факты о гетерохронном развитии как отдельных звеньев системы кровообращения, так и различных функций миокарда позволяют заключить, что периоды наибольшей чувствительности - сенситивности - сердечно-сосудистой системы возникают тогда, когда, с одной стороны, происходит ускоренное морфологическое развитие как отдельных звеньев кровообращения, так и организма в целом, а с другой - когда изменяется баланс симпатических и парасимпатических влияний на гемодинамику.
Исследование детей школьного возраста показало, что в процессе развития и роста активность САС усиливается. По мнению В.И. Чемоданова (1985), в развитии САС выделяют 3 этапа:
1.Формирование адреналового звена (6-7 лет). 2.Формирование симпатического отдела (9-12). 3.Накопление функциональных резервов (13-16 лет).
Надо указать, что симпатический отдел у мальчиков формируется позднее, чем у девочек.
Преобладание симпатических влияний приходится на 12-15 лет; в младшем же школьном возрасте на сердце оказывает влияние гуморальный канал регуляции.
Таким образом, в систематической деятельности организма как единого целого работа сердца представляет основу энергетического обеспечения его функции при различных состояниях. Поэтому сердечный ритм можно рассматривать в известной степени как интегральную характеристику состояния организма в целом.
Вразвитии ССС человека выделяются этапы наиболее интенсивных преобразований центрального звена и периферического, а также существенных изменений в регуляции деятельности сердца и сосудов. Процесс возрастного развития системы кровообращения характеризуется опережающими морфологическими перестройками сердца, крупных сосудов и микроциркуляции, наблюдающимися перед этапами интенсивного развития организма детей: росто-весовыми скачками, периодом полового созревания (И.О. Тупицын, 1985).
В7-10 лет регуляция СД обусловливается сочетанием недостаточно зрелых симпатических механизмов регуляции и недостаточно выраженных влияний со стороны парасимпатической ВНС, что более выражено у мальчиков, чем у девочек этого возраста. Развитие функциональных и адаптивных возможностей у мальчиков протекает более равномерно, в то время, как у девочек носит скачкообразный характер (А.Г. Хрипкова, 1982).
Большое значение приобретает и исследование функционального состояния САС у детей, обеспечивающих организму динамичность физиологических процессов (В.Г. Каспарова, 1980).
Подростковый возраст, являясь одним из критических этапов онтогенеза, характеризуется напряжением адаптационных механизмов, связанных с интенсивными нейрогуморальными изменениями (Д.А. Фарбер, 1988). Интенсификация учебных нагрузок, особенно в условиях различных педагогических инноваций, предъявляет дополнительные требования к адаптационным возможностям организма подростков. В многочисленных физиолого-гигиенических исследованиях, проведенных
впоследние годы, отмечается ухудшение функционального состояния организма
подростков в процессе адаптации к учебной деятельности (М.М. Безруких, 1989; О.В. Коркушко и др., 1991; О.Л. Тарасова, 1998; А.Р. Галеев, 1999; Е.И. Новоселова, Г.Г. Субхангулова, 2000; В.В. Минин, 2000; А.В. Даян и др., 2003).
Переходные процессы сердечного ритма в ответ на дозированную физическую нагрузку в процессе обучения детей в школе от 7 до 16 лет позволяют судить о подвижности регуляторных механизмов, участвующих в адаптации организма школьников к физической нагрузке. Уменьшение продолжительности переходного процесса указывает на более высокую централизацию управления сердечным ритмом, на высокую подвижность регуляторных механизмов. Оптимальной следует считать тенденцию к уменьшению продолжительности переходного процесса при одновременном увеличении продолжительности сердечного цикла. Повышение подвижности регуляторных механизмов при одновременном укорочении сердечного цикла указывает на более высокую «цену» адаптации к физическим нагрузкам, проходящей с напряжением центральных уровней управления сердечного ритма. Подобный тип адаптации менее экономичен и нестабилен (Н.А. Фомин, 1995; В.В. Минин, 2000).
Эффективность обучения и воспитания в значительной мере зависит от учета адаптационных возможностей организма учащихся на разных периодах возрастного развития: когда периоды наибольшей восприимчивости сменяются периодами пониженной сопротивляемости к воздействию факторов внешней среды (А.Р. Галеев, 1999; А.И. Федоров и др. 2002).
На активность синусного водителя сердечного ритма существенное влияние оказывают изменение гормонального фона (гуморальный канал регуляции) и состояние центральной нервной системы (центральный канал регуляции) в процессе формирования организма ребенка (Р.М. Баевский,1968, 1975).
В состоянии относительного физического и психического покоя у здорового человека преобладает автономный контур регулирования. Необходимо указать, что последний обладает широким диапазоном свободы. Это находит отражение в относительно больших колебаниях ритма сердца. В состоянии напряжения включается центральный контур управления и степень колебания ритма сердца уменьшается.
По данным исследований (Т.Н. Коняева, 2003; Н.И. Шлык, 2004), выявлена зависимость показателей сердечного ритма в процессе роста и развития организма от пола, роста и степени адаптации к условиям окружающей среды. Исследования выявили существование возрастно-половых различий в абсолютных значениях статистических характеристик сердечного ритма, отражающих различие в регуляции хронотропной функции сердца у мальчиков и девочек исследуемых возрастов. Во всех возрастных группах (6-7; 12-13; 16-17 лет) уровень симпатических влияний и централизация регулирования хронотропной функции сердца у девочек была выше, чем у мальчиков (М.М. Безруких, 1980).
В 12-летнем возрасте функциональные возможности сердца и автономные механизмы регуляции его деятельности несовершенны, явно выражено влияние экстракардиальной регуляции сердечного ритма. Следствием этого являются сниженные адаптационные возможности сердечной деятельности, напряжение механизмов регулирования высоко. Отмечено, что нарушение больше выражено у девочек, чем у мальчиков (Э. Гринене, В.Ю. Вайткевичус и соавт., 1982).
У здорового школьника постепенно выявляются плавные колебания длительности межсистолических интервалов в ритме дыхания, т.е. имеет место дыхательная синусная аритмия (В.Л. Карпман, М.А. Абрикосова, 1979). Явление аритмии - нормальное физиологическое явление, т.к. на активность синусного ритма влияет тонус ВНС и венозного притока к правому предсердию, связанных с актом дыхания. Дыхательная аритмия выражена в 7-9-летнем возрасте, к 13-15 годам уменьшается и снова возрастает в 16-19 лет, затем постепенно снижается (А.Н. Лебедь, 1970; А.Р. Галеев, 1999).
При исследовании влияния физической нагрузки выявлена значительная перестройка деятельности сердца в течение дня, недели, учебного года, связанная как со здоровьем учащихся, так и с режимом учебных занятий (Ю.П. Панов, Р.М. Баевский, Н.А. Панова, 1975). Устойчивую реакцию организма детей на повышение двигательной активности можно рассматривать как реакцию адаптивного ответа, целесообразную и необходимую при реально существующей деятельности (П.А. Филеши, 1975).
Снижение уровня симпатических влияний и усиление ваготонических, активизация центральных механизмов регуляции свидетельствуют об общем снижении уровня активности ССС и отражают утомление организма к концу учебного года. Доказано, что парасимпатическая ВНС система является «положительной», она сдерживает реакцию нейроэндокринных механизмов при различных стрессовых воздействиях, симпатическая ВНС усиливает регуляцию этих реакций («отрицательная система»). В обычных условиях поддерживается низкий уровень «отрицательной системы». Вообще адаптационные изменения в 12-летнем возрасте, как указывает И.О. Тупицын (1985), характеризуются снижением парасимпатических влияний на сердечный ритм, особенно у девочек, что существенно затрудняет приспособление к обучению в условиях активного двигательного режима. Снижение парасимпатических влияний на хронотропную функцию сердца - одна из причин более напряженного характера адаптации у детей 12 лет к систематическим физическим нагрузкам и условиям их организации. Гуморальная регуляция действует на баланс электролитов, изменение соотношения ионов К+ и Na+. Уменьшение концентрации ионов К+ в крови сопровождается положительным хронотропным эффектом. Стрессовые и адаптационные сдвиги реализуются через нервные и гуморальные каналы. Примерами этих сдвигов являются изменения сердечного ритма при эмоциональных суточных колебаниях (И.О. Тупицын, 1985). Здесь стоит отметить, что надежность нейрогуморальной системы регуляции работы сердца обеспечивается дублирующими друг друга системами регуляции, выход из строя одних механизмов компенсируется другими (М.К. Осколкова, 1988).
В процессе роста и развития функциональные возможности сердца изменяются в сторону совершенствования автономного звена регуляций и его соотношения с экстракардиальным звеном, регулирование идет неравномерно. Выделены два «критических» периода - 6-летний возраст и 12-13 годы жизни у девочек, 13-14 годы у мальчиков, когда более выраженной была несовершенность сердечной деятельности (А.Г. Хрипкова, 1978).
С возрастом наблюдается усовершенствование функциональных возможностей ССС,
развиваются сложные нейрогуморальные механизмы регулирования сердечной деятельности, происходит неуклонное усиление холинергических влияний, оптимизируется соотношение автономности и централизации в регуляции синусного ритма сердца (Р.М. Баевский и соавт., 1971).
Ряд исследований дал возможность установить связь между сердечной деятельностью и физическими нагрузками, воздействующими на организм. Так, ежедневные занятия спортом (легкая атлетика, гимнастика и т.п.) благотворно влияют на изменение ритма сердечных сокращений. Все это указывает на зависимость сердечного ритма не только от возраста и пола, но и от степени адаптации растущего организма к условиям окружающей среды, что и определило изучение сердечного ритма в возрастном аспекте при всевозможно меняющихся воздействиях (Э. Гринене и соавт., 1982).
Устойчивую реакцию организма детей на повседневную нагрузку можно рассматривать как реакцию адаптационного ответа (Р.А. Ка-люжная, 1980), целесообразную и необходимую при реально существующей деятельности. Снижение уровня симпатических влияний и усиление ваготонических, ослабление центральных механизмов регуляции свидетельствуют обычным снижением уровня активности ССС
(Н.А. Панова, В.А. Бородинов, Т.Г. Олешкевич, 1975).
Особый интерес представляют данные о созревании механизмов регуляции под влиянием ежедневной мышечной нагрузки у детей, имеющих высокую централизацию сердечного ритма. Ежедневные физические упражнения у детей с преобладанием центральных механизмов способствуют улучшению функционального состояния сердечно-сосудистой системы. У детей преддошкольного и дошкольного возраста выявлена высокая активность подкорковых центров. Под влиянием расширенного двигательного режима происходит снижение напряженности регуляторных процессов за счет меньшего снижения симпатических и большего усилия парасимпатических влияний на ритм сердца (Н.И. Шлык, 1991).
Влияние занятий спортом на сердечно-сосудистую систему в разные возрастные периоды
Адаптивные реакции спортсменов, как известно, находятся в интервале от оптимума физической тренированности до появления первых доклинических признаков детренированности. Следует отметить, что математический анализ сердечного ритма обладает индивидуальной специфичностью, что позволяет осуществить раннюю диагностику утомления и проследить за адаптационным процессом каждого спортсмена, особенно у детей, занимающихся спортом. В настоящее время этот подход успешно используется при прогнозировании спортивного результата, проведении спортивного отбора, а также применяется в управлении тренировочным процессом с целью оптимизации режима занятий (В.В. Аксенов и соавт., 1981; Р.М. Баевский и соавт., 1979; 1986; 1995).
Н.Н. Яковлев (1974) рассматривает тренировку как адаптационный процесс, направленный на приспособление организма к изменениям химизма мышц, органов и внутренней среды. Одним из конечных результатов такой адаптации является гипертрофия скелетных мышц и миокарда, что позволяет организму достигать более высокой физической работоспособности.
«Цена» адаптации организма к физическим нагрузкам может выступать как одна из важных характеристик физической тренированности. Чем ниже напряжение регуляторных систем при данном уровне нагрузки, тем выше физическая тренированность. Математический анализ ритма сердца позволяет определить состояние вегетативного гомеостаза и по степени преобладания активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, по величине активности подкорковых нервных центров оценить напряжение регуляторных систем (Г.В. Рябыкина, А.В. Соболев, 1996; 1998; Т.Ф. Миронова, В.А. Миронов, 1998; А.Н. Флейшман, 1999; В.М. Михайлов, 2000; Р.М. Баевский, Г.Г. Иванов, 2001). Имеются работы, в которых показано, что в покое у хорошо тренированных спортсменов наблюдаются выраженная брадикардия, повышенный тонус блуждающего нерва, сниженная активность подкорковых центров, что говорит о высокой экономичности автономной регуляции, отсутствии централизации управления функциями. В последние годы математический анализ сердечного ритма используется многими авторами в спортивной медицине (В.В. Аксенов и соавт., 1981; А.К. Кепеженас, 1984; П.А. Филеши, О.И. Бобрышева, 1999). С помощью этого метода они выявили связь статистических показателей со спортивными результатами. У хорошо тренированных спортсменов отмечается активная дыхательная периодика сердечного ритма (В.В. Аксенов и соавт., 1981; 1996; А.П. Спицын и соавт., 1996). При снижении тренированности, как показал В.И. Воробьев (1978, 1980, 1996), возрастает амплитуда медленных волн сердечного ритма и снижается амплитуда дыхательных волн. Это свидетельствует об активации подкорковых нервных центров, усилении централизации управления функциями, увеличении степени напряжения регуляторных механизмов.
Результаты исследований, проводимых на юных спортсменах (В.И. Воробьев, 1996;
И.В. Гуштурова, Ю.В. Нивина, 2001; С.Ю. Карачева, Н.И Шлык, 1994; А.Н. Шкребко, 1996), свидетельствуют о том, что под влиянием расширенного двигательного режима структура сердечного ритма в покое меняется, отражая процессы установления новых, более благоприятных взаимоотношений: снижения симпатических и усиления парасимпатических влияний на сердце. Независимо от пола у школьников спортивного класса значительно повышается уровень функционирования синусового узла и увеличивается вариационный размах (А.П. Жужгов, Н.И. Шлык, 1996; 1998; 1999; Н.И. Шлык, 1991; 1992).
Исследования на взрослых спортсменах показывают, что с ростом тренированности независимо от пола и возраста спортсменов достоверно увеличиваются средние величины показателей, характеризующих активность парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, и уменьшается активность симпатического отдела вегетативной нервной системы (В.И. Воробьев, 1996; А.М. Голубчиков, 1987; В.Н. Коновалов, А.Ю. Хромов, 1996; Т.Г. Цыганова, Т.Г. Ковтун, 1996).
При сопоставлении вариабельности сердечного ритма сердца у спортсменов и лиц, не занимающихся спортом, в группе спортсменов выявились сдвиги параметров, отражающие изменения вегетативной регуляции в сторону преобладания тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. Анализ периодических составляющих ритма позволяет выявить у спортсменов увеличение амплитуды дыхательных волн и уменьшение доли случайных апериодических составляющих ритма, а также снижение амплитуды медленных волн (В.В. Аксенов и соавт., 1981).
Необходимо отметить, что существенно влияет на формирование адаптационных сдвигов функции синусового узла в состоянии покоя направленность тренировочного процесса. Перечисленные сдвиги показателей ритма и его волновой структуры происходят, прежде всего, у спортсменов, выполняющих физические нагрузки динамического характера и особенно у спортсменов, тренирующих выносливость. У спортсменов, тренирующихся преимущественно на развитие быстроты и силы, чаще выявляется неравномерность дыхательных волн ритма сердца и больше доля случайных апериодических составляющих (В.В. Аксенов и соавт., 1981).
Имеются данные о регуляции сердечного ритма при некоторых предпатологических и патологических состояниях организма у юных спортсменов (Б.А. Пыхтеев, 1996). Проведение исследований непосредственно в процессе мышечной деятельности, в частности при разных методах тренировки, наглядно выявляет возрастные различия в адаптации сердечно-сосудистой системы к физической нагрузке (В.И. Воробьев, 1996; Н.И. Шлык, 1991; 1992; А.П. Жужгов, Н.И. Шлык, 1996; 1998; 1999).
Исследование состояния механизмов вегетативной регуляции, определение степени напряжения регуляторных систем имеют важное значение для оценки особенностей адаптации организма к физическим нагрузкам высокой интенсивности. Это позволяет подойти к научному прогнозированию физических возможностей спортсменов, что играет существенную роль при решении вопросов отбора для занятий спортом, рационального построения режимов тренировок и контроля за функциональным состоянием спортсменов. В работах В.И.Воробьева(1978; 1980; 1996) говорится о том, что при нарастании тренированности организма преобладает автономный контур регуляции, наблюдается децентрализация регуляторных механизмов сердечного ритма и ослабление тонуса симпатической нервной системы, а также усиление центральных механизмов управления кардиоритма при перетренированности. В.Н. Коновалов и А.Ю. Хромов (1996) на основе показателей сердечного ритма изучали велосипедистов высокой квалификации в соревновательном периоде. Спектральный и автокорреляционный анализ в сочетании с цифровой фильтрацией позволили выявить, что у спортсменов, имеющих высокий уровень подготовленности, отмечалось преобладание в сердечном ритме длинных волн. У спортсменов с относительно низким уровнем подготовленности выявлено преобладание в сердечном ритме медленных волн второго порядка, а амплитуда длинных волн была
значительно снижена.
В работах И.А. Михайлова (1983), проводившего исследования на юных гребцах, выявлена зависимость вариабельности сердечного ритма от типа гемодинамики.
Имеются работы, в которых на основе изучения показателей математического анализа сердечного ритма прогнозируется функциональное состояние юных спортсменов на ранних этапах отбора и специализации. Б.А. Пыхтеев (1996), изучая показатели ИН, АМо, ∆Х, Мо, распределяет изучаемых по степени напряжения регуляторных механизмов на 4 группы:
1. Дети с высоким уровнем адаптивных качеств. Цена адаптации не высока. Индекс напряжения до 60 единиц.
2.Дети с удовлетворительной адаптацией. Индекс напряжения до 100 единиц.
3.Дети с выраженным напряжением механизмов адаптации. Высокая цена адаптации. Индекс напряжения до 150 единиц.
4.Срыв механизмов адаптации. Индекс напряжения более 150 единиц.
Т.Г. Цыганова и Л.Г. Ковтун (1996) оценивали функциональное состояние организма спортсменов, используя метод математического анализа сердечного ритма.
Однако эти авторы не указывают возраст спортсменов и при этом не учитывают состояние центральных механизмов регуляции. В исследованиях А.П. Жужгова и Н.И. Шлык (1996; 1998; 1999; 2000; 2001), Н.И. Шлык и соавт. (1996) выявлены индивидуальные особенности вегетативной регуляции у спортсменов-лыжников, легкоатлетов-спринтеров и гимнастов. Установлена взаимосвязь между уровнем напряжения механизмов вегетативной регуляции сердечного ритма и функциональными возможностями сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Ими установлено, что у спортсменов первой группы вегетативной регуляции наблюдается постоянная высокая активность симпатического отдела вегетативной нервной системы и высших вегетативных центров (активация корковых и подкорковых структур мозга) при снижении активности парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, вероятно, указывает на значительные энергетические возможности организма и мощную их трату. У спортсменов второй группы вегетативной регуляции высокая активность симпатического отдела вегетативной нервной системы не подкрепляется активностью центральных механизмов регуляции, что связано с нарушением регуляции (срывом) в механизмах управления ритмом сердца. Наибольшее количество исследуемых спортсменов, независимо от спортивной специализации, составляют третью группу вегетативной регуляции, что свидетельствует о специфичности механизмов управления в ответ на долговременную адаптацию при занятиях спортом. Высокая активность центральных структур управления на фоне высокой активности вагуса у спортсменов третьей группы в состоянии покоя свидетельствует о высоких резервных возможностях организма и гармонизации процессов анаболизма и катаболизма. У спортсменов четвертой группы вегетативной регуляции наблюдается инертность механизмов регуляции, что указывает на малые энергетические возможности организма и экономную их трату.
Имеются работы по изучению вариабельности сердечного ритма у людей с различным уровнем вегетативной регуляции, занимающихся атлетической гимнастикой, в которых установлено, что в зависимости от исходного типа вегетативной регуляции у спортсменов формируется специфическая модель регуляторных процессов на физическую нагрузку (А.М. Саадулаев и соавт., 1998; А.М. Саадулаев, Н.И. Шлык, 1999).
И.И. Шумихина и Н.И. Шлык (1998; 2000), изучая состояние механизмов вегетативной регуляции у юных спортсменов-футболистов до и после выполнения двухчасовой тренировочной нагрузки, выявили индивидуальные особенности механизмов вегетативной регуляции в покое. Утомление в ответ на двухчасовую
физическую нагрузку у спортсменов развивается по-разному, о чем свидетельствуют различные варианты реакции. Так, спортсмены первой группы вегетативной регуляции в основном реагируют центральным вариантом реакции, а для спортсменов третьей группы специфичным является автономный вариант реакции.
Кроме этого, имеются данные о том, что с повышением уровня тренированности как у юных, так и у взрослых спортсменов периоды и амплитуды медленных волн 1-го и 2-го порядка имеют тенденцию к уменьшению, что свидетельствует о снижении центральных регуляторных влияний на синусовый узел сердца спортсменов (В.И. Воробьев, 1996; Р.Е. Мотылянская, В.Н. Артамонов, 1982).
В работах Э.В. Земцовского (1979; 1995) показано, что при сопоставлении ритма сердца у спортсменов и лиц, не занимающихся спортом, в группе спортсменов удается обнаружить сдвиги параметров, отражающие изменения вегетативной регуляции в сторону преобладания тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы.
Анализ периодических составляющих ритма позволяет выявить у спортсменов увеличение амплитуды дыхательных волн и уменьшение доли служебных апериодических составляющих ритма, а также снижение амплитуды медленных волн (В.В. Аксенов и соавт., 1981).
Таким образом, работы, раскрывающие возрастные особенности адаптации организма юных спортсменов к физическим нагрузкам, несмотря на многочисленность исследований, все же носят фрагментарный характер, содержат немало противоречий и спорных вопросов. В детском спорте особенно важно соблюдать принцип адекватности: нагрузка должна дозироваться с учетом возрастных функциональных возможностей организма. Это в свою очередь предполагает знание специфики онтогенетического развития детей и подростков в условиях расширенного двигательного режима. Исходя из этого, нам представлялось важным изучить взаимосвязь соматометрических показателей физического развития и вариабельности сердечного ритма у мальчиков на протяжении двух учебных лет с одним и тем же контингентом детей, занимающихся футболом в период от 10 до 17 лет.
Сердечно-сосудистая система с ее многоуровневой регуляцией представляет собой функциональную систему, конечным результатом деятельности которой является обеспечение заданного уровня функционирования целостного организма. Обладая сложными нервно-рефлекторными и нейро-гуморальными механизмами, система кровообращения обеспечивает своевременное адекватное кровоснабжение соответствующих структур. При прочих равных условиях можно считать, что любому заданному уровню функционирования целостного организма соответствует эквивалентный уровень функционирования аппарата кровообращения.
Вегетативная нервная система является древнейшей частью нервного аппарата и иннервирует внутренние органы, железы, сосуды, гладкую часть поперечно-полосатой мускулатуры. Симпатический отдел обеспечивает адаптационно-трофическое влияние на внутренние органы и мышечную систему, изменяя в них течение обменных процессов, и таким образом оперативно воздействует в направлении восстановления нарушенного равновесия, оптимизации энергетического и обменных процессов в тканях и органах. Симпатические и парасимпатические отделы постоянно активно взаимодействуют, благодаря чему осуществляется тонкое взаимодействие и приспособление организма к внешним условиям. Исходя из концепции о сердечнососудистой системе как индикаторе адаптационно-приспособительной деятельности целостного организма, следует прежде всего обратиться к анализу изменения ритма сердечных сокращений - универсальных реакции организма в ответ на любую нагрузку.
Информация о гомеостазе в процессе адаптации, какова «цена» адаптации содержится в структуре сердечного ритма, закодирована в последовательности
кардиоинтервалов.
Систему управления сердечным ритмом, которая является многоконтурной и отличается сложными нейрогуморальными гормональными связями, можно представить в виде двух контуров:
•Центрального (источник коррегирующих воздействий на синусовый узел, через нервные гуморальные каналы).
•Автономной регуляции (система, которая обеспечивает динамическую перестройку уровня функционирования синусового узла с дыхательными изменениями кровенаполнения сердечных полостей. В этом контуре главную роль играют изменения тонуса ядер блуждающих нервов).
Применение функционального подхода, обусловливающего оценку адаптивных возможностей сердца и сосудов в ходе индивидуального развития человека, дает возможность обоснованного выделения критических периодов развития сердечнососудистой системы детей и подростков в процессе их обучения и воспитания в школе (И.О. Тупицын, 1985). Первый такой период в развитии системы кровообращения у детей отмечен в возрасте 8-9 лет, продолжается он до 11-12 лет и характеризуется значительным нарастанием показателей центральной гемодинамики, снижением интенсивности периферического кровообращения, выражающемся в существенном уменьшении (от 7 до 10 лет) величины добавочного кровотока, необходимого для реализации адаптивного ответа. Второй период наблюдается у детей и подростков от 1112 до 14—15 лет. В это время происходит относительная стабилизация роста параметров центральной гемодинамики, а периферический кровоток увеличивается, уменьшается «экономизация» адаптационных реакций и возрастает реактивность центрального звена кровообращения.
По данным Р.А. Калюжной (1981), формирование сердечно-сосудистой системы тесно взаимосвязано с общим развитием организма, в том числе с тотальными размерами тела, его длиной, массой, с характером развития скелетной мускулатуры. Доля влияния длины тела в возрасте от 7 к 16 годам постепенно снижается. У взрослых людей этот параметр уже не оказывает сколько-нибудь выраженного действия на показатели сердечно-сосудистой системы в условиях покоя. В то же время масса тела увеличивает свое значение в детерминировании функционального состояния изучаемой системы (Т.Н. Маляренко, 1981).
Возрастную тенденцию к замедлению ЧСС связывают с фазно-тетаническим режимом сократительной деятельности скелетных мышц, обусловливающим появление и усиление парасимпатического тонуса (И.А. Аршавский, 1975). Предлагается также нормирование ЧСС у школьников не по возрасту, а по величине массы тела (С.В. Хрущев, 1980) без какого-либо теоретического обоснования. Урежение пульса у здорового ребенка происходит постепенно, причем у детей с малой двигательной активностью сохраняется склонность к тахикардии, у занимающихся спортом, напротив, - к брадикардии (С.В. Хрущев, 1980).
Несмотря на разноречивость данных о возрастной динамике ЧСС у детей и подростков (С.В. Хрущев, 1977; И.О. Тупицын, 1985), все они свидетельствуют о снижении этого показателя в процессе онтогенетического развития.
У новорожденных детей раннего возраста центральная регуляция сердечнососудистой системы осуществляется через симпатический и в меньшей степени - через блуждающий нерв, поэтому ЧСС у них больше, чем у взрослых. Под влиянием симпатической части вегетативной нервной системы пульс учащается, сила сердечного сокращения увеличивается, повышается возбудимость миокарда. Блуждающий нерв замедляет ритм сердца, уменьшает силу сердечного сокращения, понижает возбудимость сердечной мышцы.
Для детей, характеризующихся средним и выше среднего физическим развитием, соответственно высоким развитием скелетной мускулатуры и вагусно-
холинергическими чертами гомеостаза, пульсовое давление больше при более редкой ЧСС, а минутный объем крови меньше, чем у детей среднего и низкого физического развития. У детей физически незрелых становление тонуса вагуса значительно задерживается, что характеризуется морфофункциональной неполноценностью мышечной системы, низкой способностью к выполнению физических нагрузок, проявлением в деятельности дыхательной и сердечно-сосудистой систем симпатоадренергических черт гомеостаза (Ю.П. Панов и др., 1975).
Чаще всего оценка характера воздействия физической нагрузки на организм школьников проводится по таким параметрам, как артериальное давление и частота сердечных сокращений, сердечный выброс и периферический кровоток. Динамическая физическая нагрузка приводит к длительно сохраняющемуся нарастанию ЧСС, причем степень этих изменений увеличивается от младшего школьного возраста к старшему (И.О. Тупицын, 1985; И.О. Тупицын с соавт., 2000).
Таким образом, анализ данных литературы свидетельствует о том, что в ходе онтогенеза наблюдаются значительные изменения реактивности сердечно-сосудистой системы, а экономизация ее деятельности является одной из тенденций индивидуального развития человека (И.О. Тупицын, 1983). Актуальной проблемой физиологии является изучение механизмов развития и функционирования сердечнососудистой системы как системы, обеспечивающей приспособительные реакции целостного организма, направленные на получение максимального результата ценой оптимального напряжения регуляторных механизмов. Изложенное выше позволяет говорить о сердечно-сосудистой системе как о наиболее информативной и вместе с тем доступной для оценки адаптационных возможностей организма человека неинвазивными методами обследования.
Физиолого-гигиенические основы организации обучения детей и подростков
Комплексные лонгитюдинальные исследования проводились в условиях общеобразовательной и детско-юношеской спортивной школ (ДЮСШ).
В исследовании принимали участие 134 мальчика - учащиеся средней школы в возрасте от 10 до 17 лет, которые были распределены на четыре возрастные группы: 1012 лет; 12-14 лет; 14-16 лет; 16-17 лет. Четыре экспериментальные группы (10-12 лет; 12-14 лет; 14-16 лет; 16-17 лет) с общим количеством 62 учащихся занимались футболом в секции ДЮСШ. В группах средний спортивный стаж к концу исследования составлял соответственно: 10-12 лет - 2 года; 12-14 лет - 4 года; 14-16 лет - 6 лет и 1617 лет - 7 лет.
Исследовано и проанализировано по 90 показателей для каждой возрастной группы, всего - 720.
При подборе участников исследования учитывалась не только возрастная характеристика: в состав контрольных групп включались учащиеся из тех же классов, что и футболисты.
Обследование проводилось в октябре, феврале и апреле, то есть в те периоды учебного года, которые максимально удалены от каникул, с целью получения данных во время большего влияния учебных и физических нагрузок на организм школьников.
Исследования проводились в течение двух учебных лет с одним и тем же контингентом школьников. Учащиеся обследовались в одно и то же время суток - в середине дня, до начала занятий в секции.
Обследование включало клинический анамнез индивидуальных медицинских карт учащихся. Оценка состояния здоровья проводилась врачами педиатрами при профилактических осмотрах детей.
В режиме тренировок широко использовались регламентированные физические
упражнения по общефизической, специальной, технико-тактической подготовке. Соотношение этих разделов подготовки для каждой группы определялось тренером с учетом возраста и конкретного этапа тренировки на основании программы по футболу для ДЮСШ. Количество тренировочных часов в неделю увеличивалось ступенчато с 6 до 18 (в начальной группе (10-12 лет) - 6; в младшей (12-14 лет) - 9; в средней (14-16) - 12; в старшей (16-17 лет) - 18).
В контрольных группах с традиционным двигательным режимом физическое воспитание осуществлялось в объеме двух уроков физической культуры в неделю и дополнялось малыми формами физического воспитания.
Значение расширенного двигательного режима, по мнению организаторов эксперимента, заключалось не только в повышении физических возможностей и развитии двигательных навыков, но и в нивелировании отрицательных эффектов больших по объему и интенсивности умственных нагрузок при инновационных образовательных программах путем ослабления избыточных стрессовых воздействий за счет активного отдыха. Это в конечном итоге, по мнению авторов программы, должно было привести к благоприятной динамике физической и умственной работоспособности, повышению успешности обучения и сохранению здоровья учащихся на протяжении всего периода обучения в школе.
Обследование включало клинический анамнез индивидуальных медицинских карт учащихся. Оценка состояния здоровья проводилась врачами-педиатрами при профилактических осмотрах детей.
Статистическая обработка достоверности полученных результатов по критерию Стьюдента. Проводился корреляционный анализ между изучаемыми показателями.
Определение физического развития
Физическое развитие школьников оценивали по основным показателям антропометрических измерений. Измерения детей были выполнены стандартным инструментарием с соблюдением унифицированной методики (В.В. Бунак, 1931). Длина тела определялась деревянным ростомером с точностью до 0,5 см. Масса тела измерялась на медицинских весах. Окружность грудной клетки измеряли сантиметровой лентой в паузе.
Математический анализ сердечного ритма
Наши исследования подтверждают высокую эффективность применения математического анализа сердечного ритма для изучения возрастной динамики процессов управления ритмом сердца.
Методика исследований ритма сердечных сокращений заключалась в непрерывной регистрации электрокардиограммы при помощи электрокардиографа «Малыш» в течение 3—4 минут. После 10-15-минутного отдыха регистрировалось 128 R - R комплексов во II стандартном отведении. Длительность R - R измеряли вручную с точностью ± 0,04 сек. Затем все значения кардиоинтервалов R - R вводились в
персональный компьютер типа IBM. Проводилось автоматическое разделение динамического ряда на классы с диапазоном 50 мс.
При анализе ритма сердечных сокращений учитывались следующие показатели: мода (Мо) - наиболее часто встречающееся значение кардиоинтервала; амплитуда моды (АМо) - количество кардиоинтервалов, соответствующих данной моде, в процентах к общему количеству кардиоинтервалов в массиве; вариационный размах (∆X) - разность между максимальными и минимальными значениями кардиоинтервалов; индекс напряжения (ИН), определяемый по формуле Р.М. Баевского (1976):
ИН= АМо 2Мо*ΔХ