Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 10
1.1. Адаптация организма к экстремальным условиям и факторам внешней среды 10
1.2. Особенности адаптации сердечно-сосудистой и дыхательной систем к физическим нагрузкам 21
1.3. Физиологические особенности учебной деятельности студентов 54
ГЛАВА II. Материал и методы исследований 64
ГЛАВА III. Результаты исследований 77
3.1. Особенности реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем в условиях гипоксии и гиперкапнии, при задержке дыхания и гипервентиляции 77
3.1.1 Исследование показателей внешнего дыхания, газообмена и сердечно-сосудистой системы в состоянии относительного покоя 78
3.1.2 Исследование регуляции ритма сердца и газообмена при произвольной задержке дыхания на вдохе и гипервентиляции 96
3.1.3. Сравнительно-физиологические исследования реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем испытуемых разного возраста на комбинированное воздействие гипоксии с гиперкапнией 116
3.1.3.1. Исследование восстановительных реакций системы внешнего дыхания, газообмена и сердечно-сосудистой системы после теста с «возвратным дыханием» 132
3.1.3.2. Исследование реакций внешнего дыхания, газообмена и кардиогемодинамики у обследуемых разного возраста в условиях теста с «возвратным дыханием» с учетом исходного уровня легочной вентиляции 139
3.1.3.3. Исследование восстановительных реакций системы внешнего дыхания, газообмена и сердечно-сосудистой системы после пробы с возвратным дыханием с учетом исходного уровня легочной вентиляции 168
3.1.3.4. Исследование влияния острой гипоксии и гиперкапнии на показатели газообмена, внешнего дыхания и гемодинамики с применением устройства ПНТК 184
3.2 Особенности регуляции системы внешнего дыхания и гемодинамики у спортсменов-гребцов в условиях напряженных физических нагрузок 195
3.2.1. Особенности реакции кардиореспираторной системы спортсменов-гребцов, студентов и школьников при максимально-переносимой физической нагрузке 221
3.2.2. Особенности реакции кардиореспираторной системы спортсменов-гребцов, студентов и школьников с различным исходным уровнем легочной вентиляции при максимально переносимой физической нагрузке 231
3.3. Индивидуально-типологические особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой, дыхательной систем и газообмена у спортсменов-скалолазов в условиях соревновательной деятельности 236
3.4. Особенности адаптивных реакций регуляции ритма сердца у студентов в условиях экзаменационного стресса 260
ГЛАВА IV. Обсуждение результатов исследований 276
Выводы, практические рекомендации 315
Литература 320
- Адаптация организма к экстремальным условиям и факторам внешней среды
- Физиологические особенности учебной деятельности студентов
- Исследование показателей внешнего дыхания, газообмена и сердечно-сосудистой системы в состоянии относительного покоя
- Исследование влияния острой гипоксии и гиперкапнии на показатели газообмена, внешнего дыхания и гемодинамики с применением устройства ПНТК
Введение к работе
Актуальность темы. Изучение особенностей адаптации человека к различным факторам внешней среды является чрезвычайно важным направлением в адаптационной физиологии в связи с необходимостью выявления механизмов и путей формирования, определения критериев оценки и поиска оптимальных методов повышения резервных возможностей организма. Уровень функциональных резервов организма и способность адаптироваться в конечном итоге определяет здоровье человека (Н.А. Агаджанян, 1982-2005). В ряде случаев величина воздействующих факторов оказывается столь значительной, что вызывает перенапряжение адаптационных возможностей организма, которые не беспредельны. Воздействие гипоксии и гиперкапнии в различных условиях деятельности человека, напряженные физические нагрузки в спортивных тренировках и, особенно, в экстремальных видах спорта, психоэмоциональные нагрузки в период экзаменационного стресса являются факторами риска, которые при несоответствии функциональным возможностям организма могут привести к срыву процесса адаптации и неблагоприятным последствиям, связанным с ухудшением здоровья.
Проблеме адаптации к различным, воздействующим на организм факторам, посвящено значительное количество работ отечественных и зарубежных ученых [В.П. Казначеев, 1980, 1986; КБ. Судаков, 1998; Н. Selye, 1960; F.Halberg, 1990]. Определены фазы развития адаптационного процесса [З.И. Барбашова, 1960; Н.А. Агаджанян и др., 1987], выделены его составляющие в виде «срочной» и «долговременной» адаптации и механизмы, лежащие в основе их формирования [Ф.З. Меерсон, М.Г. Пшенникова, 1988]. В результате многолетних исследований установлено, что организм реагирует на слабые и средние раздражители неспецифической реакцией «тренировки» и «активации», а на сильные - реакцией «стресса» [Л.Х. Гаркави, Е.Б. Квакина, М.А. Уколова, 1990]. Несмотря на то, что адаптивная реакция организма развивается по одной и той же схеме, независимо от вида воздействий, ее индивидуальные особенности определяются множеством эндогенных и экзогенных факторов: гено- и фенотипических, конституциональных, социально-экологических [Н.А. Агаджанян, А.Н. Кислицын, 2002].
На связь физиологических и психологических механизмов в индивидуальной стратегии адаптации человека указывает В.И. Медведев(2003). Клинические и экспериментальные исследования свидетельствуют о том, что в однотипных условиях нервно-эмоционального напряжения обнаруживаются отчетливые индивидуальные различия в устойчивости людей к эмоциональному стрессу [К.В. Судаков, 1998].
Одним из ключевых вопросов адаптации организма к воздействию экстремальных факторов является формирование адекватного уровня метаболизма, в обеспечении которого дыхательная и сердечно-сосудистая системы занимают ведущее положение. При этом любые изменения,
возникающие в организме при действии экстремальных факторов, в конечном итоге приводят к нарушению газового баланса - гипоксии и гиперкапнии. Кроме того, на формирование типа адаптации организма важное влияние оказывают факторы внешней среды и условия деятельности. Так в ряде видов спорта (гребля на байдарках, плавание, велоспорт), особенности рабочей деятельности обуславливают снижение уровня легочной вентиляции при физической нагрузке, что может определять характер адаптационных реакций организма спортсменов.
Поэтому изучению такой важной медико-биологической проблемы как адаптация организма к воздействию экстремальных факторов с учетом его индивидуальных особенностей и посвящена данная работа.
Цель работы. Изучение физиологических характеристик адаптивных индивидуально-типологических реакций организма при действии экстремальных факторов.
Задачи работы:
-
Исследовать физиологические особенности адаптивных индивидуально-типологических реакций организма при действии экстремальных факторов: сочетанной гипоксии и гиперкапнии, напряженных физических нагрузок, экзаменационного стресса, соревновательных условий в экстремальных видах спорта (скалолазание).
-
Изучить сравнительные особенности реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем у лиц разного возраста и пола в условиях гипоксии и гиперкапнии, задержки дыхания и гипервентиляции.
-
Изучить особенности взаимодействия системы внешнего дыхания и гемодинамики в условиях напряженных физических нагрузок у лиц, занимающихся гребным спортом.
-
Выявить характер адаптивных реакций организма на стрессогенные воздействия у студентов в период сдачи экзамена и у спортсменов-скалолазов в условиях соревновательной деятельности.
-
Разработать научно-обоснованные рекомендации по повышению уровня здоровья студентов и адаптивных возможностей организма к условиям спортивной деятельности и методы оптимизации адаптивных процессов в условиях психоэмоционального напряжения экзаменационного стресса.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Физиологические особенности реакции кардиореспираторной системы в ответ на максимальную физическую нагрузку и сдвиг дыхательного гомеостаза у спортсменов-гребцов и лиц, не занимающихся спортом, связаны со спецификой спортивной деятельности, возрастом и исходными типологическими особенностями системы внешнего дыхания.
-
Функциональные возможности системы внешнего дыхания и исходный тонус вегетативной нервной системы оказывают влияние на изменение метаболизма, газообмена и активизацию кардиореспираторной системы в условиях стресс-факторов, связанных с соревновательной деятельностью.
-
Особенности регуляторных механизмов ритма сердца в условиях экзаменационного стресса связаны с исходным уровнем функционального состояния ЦНС.
Научная новизна. В результате комплексных сравнительно-физиологических исследований выявлены физиологические особенности индивидуально-типологических реакций организма у взрослых и подростков, мужчин и женщин с различным уровнем физической подготовки на действие ряда экстремальных факторов, включающих: максимальные физические нагрузки, гипоксию, гиперкапнию и гипокапнию, психоэмоциональные стресс-факторы соревновательной деятельности в экстремальных видах спорта и при сдаче экзаменов.
В работе впервые проведены исследования влияния комбинированной гипоксии и гиперкапнии при пробе с «возвратным дыханием» на организм взрослых и подростков, адаптированных к гипоксическим и гиперкапническим условиям (спортсмены-гребцы) и неадаптированных (студенты и школьники) и выявлены особенности реакции дыхания и кровообращения. Установлена зависимость эффективности функционирования кардиореспираторной системы при тестирующем воздействии измененной газовой среды и максимальной физической нагрузки в зависимости от возраста обследуемых и их спортивной квалификации. Выявлено, что лица с высокими удельными величинами легочной вентиляции отличались меньшей устойчивостью к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипоксии и гиперкапнии и меньшей эффективностью кардиореспираторной системы при максимальной физической нагрузке.
Новыми в работе являются сравнительные данные об особенностях адаптивных реакций кардиореспираторной системы в соревновательных условиях у спортсменов мужского и женского пола в одном из экстремальных видов спорта - скалолазании и выявлена их связь с исходным тонусом вегетативной нервной системы. Установлены внутрисистемные и межсистемные корреляционные связи между параметрами системы дыхания, гемодинамики, регуляции ритма сердца и психологическими особенностями у мужчин и женщин в условиях соревновательного стресса.
Выявлены особенности адаптивных реакций сердечно-сосудистой системы и регуляции ритма сердца у студентов мужского и женского пола в условиях экзаменационного стресса в зависимости от исходного тонуса вегетативной нервной системы. Впервые выявлены особенности регуляции сердечного ритма у студенток с различным исходным типом дыхания в условиях произвольной задержки дыхания и при гипервентиляции. Студентки с исходно низким
уровнем легочной вентиляции были устойчивее к сдвигам дыхательного гомеостаза в условиях гипервентиляции, и у них не отмечалось значительного напряжения регуляторных систем. В пробе с задержкой дыхания у данной категории студенток отмечалось большее усиление влияния парасимпатического отдела ВНС на регуляцию сердечного ритма по сравнению с лицами, обладающими высоким уровнем вентиляции.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты проведенных сравнительно-физиологических исследований позволили определить характеристики адаптивных реакций организма, связанных с особенностями дыхания, на действие таких экстремальных факторов, как максимальная физическая нагрузка, измененная газовая среда с комбинированным воздействием гипоксии и гиперкапнии у взрослых и юных спортсменов, не занимающихся спортом студентов и школьников, и у студенток при гипокапнии. Результаты исследования могут найти применение при разработке обоснованных критериев оценки функциональных резервов организма спортсменов, специфические условия спортивной деятельности которых ограничивают максимальные возможности системы внешнего дыхания (гребля на байдарках, плавание, велоспорт), а также критериев контроля и оптимизации тренировочных занятий с учетом возрастных и индивидуальных особенностей адаптации к физическим нагрузкам.
Важное практическое значение имеют результаты исследований, характеризующие тендерные и индивидуальные особенности адаптивных реакций в условиях соревновательной деятельности спортсменов-скалолазов, что позволяет использовать эти данные для оценки воздействия стресс-фактора на организм и построения модельных характеристик наиболее успешных спортсменов в экстремальных видах спорта.
Результаты исследований психофизиологического состояния студентов в условиях экзаменационного стресса позволили определить индивидуальные различия адаптивных реакций, связанных с исходным тонусом вегетативной нервной системы, что дает возможность использовать полученные данные в разработке профилактических программ оптимизации функционального состояния студентов.
Результаты исследования используются в учебном процессе кафедры физиологии человека и животных КГУ им. В.И.Ульянова-Ленина и кафедры нормальной физиологии РУДН. По материалам исследований разработана база данных оценки функциональных возможностей и уровня здоровья студентов КГУ, а также разработана и используется комплексная программа Казанского государственного университета «Образование и здоровье».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на XVIII Съезде физиол. общества им. И.П. Павлова, Казань, 2001 г.; на VIII, IX, XI, XII, XIV Междунар. симпоз. «Эколого-физиологические проблемы адаптации», Москва, 1998, 2000, 2003, 2007, 2009 г.г.; на Всеросс. науч.- практ. конф. « Здоровье в XXI веке», Тула, 2000 г.; на Междунар. науч.- практ. конф. «Современные информационные технологии в физической культуре и спорте»,
Ижевск, 2001 г.; на науч.- метод, конф. « Актуальные проблемы физической культуры в профессиональной подготовке студентов высшей школы», Санкт-Петербург, 2001 г.; на науч.- практ. конф. «Физическая культура и спорт в вузе: проблемы и перспективы», Казань, 2002 г.; на Всеросс. науч.- практ. конф. «Пути повышения социальной значимости физической культуры и спорта», Казань, 2002 г.; на науч.- практ. конф. « Формирование культуры здоровья студентов: проблемы и перспективы», Казань, 2005 г.; на VIII Всеросс. симпоз. « Растущий организм: адаптация к физической и умственной нагрузке», Казань, 2006 г.; на Всеросс. науч.- практ. конф. «Социальный потенциал физического воспитания студентов», Казань, 2008 г.
Диссертационная работа апробирована на заседании кафедры нормальной физиологии медицинского факультета Российского университета дружбы народов.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 45 научных работ, в том числе 10 статей, рецензируемых ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, методики, результатов исследования и их обсуждения, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы. Текст изложен на 354 машинописных страницах, иллюстрирован 44 рисунками и 34 таблицами. Указатель литературы содержит 364 источников, из которых 124 иностранных авторов.
Адаптация организма к экстремальным условиям и факторам внешней среды
В различных природных, социальных и производственных условиях люди нередко испытывают влияние факторов окружающей среды, оказывающих неблагоприятное воздействие на их общее состояние, самочувствие, работоспособность. В1 результате чего отмечается постоянное напряжение адаптационных регуляторных систем организма.
Всю сумму разнообразных воздействий на организм человека делят на две категории. Экстремальные факторы, к которым приспособление невозможно и длительное воздействие которых несовместимо с жизнью, и субэкстремальные - жизнь при воздействии которых возможна за счет перестройки физиологических адаптивных механизмов, которыми располагает сам организм. Этот процесс, имеющий в основе механизмы саморегуляции, может носить самый различный характер и затрагивать все стороны жизнедеятельности организма.
С общебиологических позиций адаптация - целостная система реакций основных форм живого организма, способствующая не только поддержанию динамического равновесия индивидуума со средой (фенотипическая адаптация), но и обеспечивающая возможность эволюции (генотипическая адаптация) при их изменении [В.П.Петленко, И.А.Сапов, 1980; В.С.Новиков, Н.Р.Деряпа, 1992]. Постоянное изменение окружающей среды позволяет рассматривать приспособление как непрерывный процесс [Г.Л. Апанасенко, 1993; В.А. Лищук, Е.В. Мосткова, 1994].
Сущность адаптации сводится к перестройке функций организма в новых условиях среды, обеспечивающих его сохранение, развитие и нормальную жизнедеятельность. В конечном итоге адаптационные сдвиги приводят к повышению устойчивости организма к изменившимся условиям среды. Чем выше морфофункциональный резерв, тем ниже "цена адаптации", тем эффективнее организм приспосабливается к новой среде обитания и условиям жизнедеятельности, сохраняя здоровье и работоспособность [Агаджанян Н.А., 1982].
Адаптационные возможности часто проявляются лишь в конкретных условиях среды обитания, в которых отражается индивидуальность адаптации организма, формирующаяся на основе его гено-фенотипических характеристик и особенностей факторов внешней среды [Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986]. Именно в конкретных естественных или искусственных условиях среды обитания можно глубоко исследовать резервные приспособительные возможности организма, когда для выживания и сохранения жизнедеятельности требуется максимальная мобилизация и напряжение его потенциальных адаптивных возможностей. Способность быстро и эффективно устранить или компенсировать действие неблагоприятного фактора внешней среды характеризует адаптационные возможности индивида [Н.А. Агаджанян с соавт., 1987]. Состояние организма при этом определяет взаимодействие повреждающих и компенсаторных влияний [А.З. Колчинская, 1994].
Исходы адаптационного поведения биосистемы представляются как объективно регистрируемые стадии, на которых организм пытается приспособиться к новым для него условиям существования путем изменения функционирования отдельных систем и соответствующего напряжения регуляторных механизмов [Н.В. Дмитриева, О.С. Глазачев, 2000].
В соответствии с учением Г.Селье об адаптационном синдроме, выделяются три фазы в процессе адаптации. Первой в адаптационном процессе является фаза тревоги - «аварийная фаза» по З.И. Барбашовой, которая содержит в себе призыв к мобилизации защитных сил организма в ответ на внешнее воздействие. Вторая фаза - резистентности, или «стабильности функций» по Н.А. Агаджаняну, характеризуется достижением определенной динамической устойчивости в соотношении организм - внешняя среда и стабилизации основных функциональных систем. В этой фазе повышение устойчивости отмечается не только к действующему фактору, но и к другим неблагоприятным воздействиям. Именно это обстоятельство позволяет использовать самые различные методы и приемы для повышения резервных возможностей организма. Третья фаза адаптационного процесса - истощение. Наличие этой фазы необязательно и она возникает при неспособности организма полностью компенсировать нарушения, возникшие при длительном воздействии экстремального фактора [Н.А. Агаджанян с соавт., 1987].
По данным Л.Х.Гаркави, Е.Б. Квакиной и М.А.Укодовой (1990) реакция по типу «стресс» возникает только на сильное раздражение. При более умеренных воздействиях организм отвечает на них по типу реакций «активации» или «тренировки». Для реакции «активации» характерно более быстрое и значительное, чем для реакции «тренировки», увеличение неспецифической сопротивляемости организма. Выделенные типы адаптационного процесса имеют место в приспособлении практически к любому из действующих факторов. Это указывает на общий характер ответной реакции, ее универсальность. Таким образом, указанный принцип адаптации вскрывает зависимость качественной реакции организма от количественной характеристики силы раздражителя.
Биологический смысл реакции тренировки заключается в отсечении повторяющихся слабых раздражителей путем постепенного повышения порога чувствительности. Реакция же активации состоит в изначальном повышении активности защитных систем и делится на фазы «спокойной» и «повышенной» активации, которая и соответствует развитию более выраженного защитного ответа. Обнаруженная зависимость между интенсивностью воздействия и ответной реакцией организма имеет периодический, циклический характер, что открывает возможности для управления резистентностью организма путем вызова нужной адаптационной реакции [Л.Х. Гаркави с соавт., 1990]. Опыт показывает, что сравнительно слабые физические, химические или комбинированные воздействия являются факторами, тренирующими гомеостатические механизмы здорового человека. При длительном применении они приводят к установлению нового, более совершенного режима фазовых колебаний физиологических и биохимических показателей.
Для того чтобы не только поддерживать существование организма, но и сохранять высокий функциональный уровень его жизнедеятельности в неблагоприятных условиях, внешняя среда, очевидно, должна иметь дополнительные активизирующие факторы, действие которых было бы направлено на повышение функционального резерва организма. К их числу относятся комплексы физических упражнений различной интенсивности, измененная газовая среда с переменными величинами парциального давления дыхательных газов, биологически активные вещества, фармакологические средства, алиментарное голодание, температурные воздействия.
Каждый воздействующий на организм фактор имеет свою специфику не только с точки зрения физической природы, но и физиологического действия на определенные функциональные системы организма. Основу механизмов адаптации составляет совокупность реакций организма в ответ на изменившиеся условия среды. К числу таких реакций относятся изменения в использовании различных физиологических механизмов и изменения в самих этих механизмах [Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986].
Физиологические особенности учебной деятельности студентов
Состояние здоровья молодежи является необходимым условием и определяющим моментом благополучия общества и его прогрессивного развития. В структуре молодого поколения студенты представляют собой особую социальную группу, характеризующуюся специфическими условиями труда и жизни, необходимостью адаптации к комплексу новых факторов, напряжением компенсаторно-приспособительных систем организма, высокой умственной и психоэмоциональной нагрузкой, вынужденным частым нарушением режима труда, отдыха и питания. Кроме того, на здоровье студентов действуют такие дополнительные факторы напряжения, как новая социальная, а часто и географическая среда [Н.А. Агаджанян, К.Т. Ветчинкина, 1986; В.П. Дегтярев и др., 1995; И.П. Круглякова, 2000; А.В. Ляхович, 2000; Е.В. Усова, Л.М. Качалова, 2004; Н.В.Макаренко и др., 2006].
Многие авторы связывают здоровье со способностью адаптации организма к изменяющимся условиях среды. При этом условно выделяют три группы факторов, влияющих на человека: а) социальные; б) гигиенические; в) психологические [В.П. Казначеев и" др., 1980]. По В.П. Казначееву (1975), «здоровье» - процесс сохранения и развития физиологических, биологических и психических функций, оптимальной трудовой и социальной активности, максимальной продолжительности активной творческой жизни. Такой подход позволяет учесть влияние двух видов факторов: усиливающих естественный отбор и противодействующих ему. В результате каждая из популяций приобретает свою характерную структуру здоровья, определяемую степенью её адаптации к условиям среды [В.П. Казначеев и др., 1980].
За период обучения студенты подвергаются воздействию ряда как неспецифических, так и специфических факторов, сказывающихся на состоянии их здоровья.
Среди неспецифических факторов можно выделить следующие: биологические; климатогеографические; экологические (воздействие результатов технического прогресса на организм и среду обитания); социальные (ценность здоровья и предпринимаемые меры по отношению к факторам, влияющим на него).
Специфическими факторами можно считать те, которые свойственны социальной группе студентов. Это - возрастные, физиологические и психологические особенности, напряженный умственный труд в течение длительного периода, занятость первой и второй половины дня, эмоциональные перегрузки, малоподвижный характер труда, широкие социальные контакты в среде себе подобных, диссонанс между высокими запросами и потребностями и ограниченностью материальных средств, часто зависимое положение от родителей при стремлении к самостоятельности, необходимость работы в целях получения дополнительных средств к существованию в ущерб здоровью и качеству обучения, неподготовленность к самостоятельной организации режима труда, отдыха, питания, быта, проживание многих студентов в общежитии, высокие социальные ожидания на профессиональном поприще и в плане формирования семьи [А.О. Егорычев и др., 2003; И.В. Ефимова, Е.В. Будыка, 2006; Т. Furukawa, 1997].
Отдельные факторы из вышеперечисленных могут быть свойственны и другим социальным группам, но в совокупности они являются достаточно специфичными для студенчества. Обе группы факторов являются ориентиром для выбора путей и средств воздействия с целью оптимизации состояния здоровья студентов.
Состояние здоровья человека во многом определяется его адаптационными резервами, характером и направленностью взаимодействия в системе организм-среда-поведение. Оптимизация здоровья тесно связана с процессом адаптации, который носит фазовый характер.
Применительно к студенческому периоду жизни следует выделить три стадии адаптационного процесса. При этом переход из благоприятных условий семьи и школы к студенческому образу жизни следует рассматривать как влияние неадекватных условий. Период острой адаптации, согласно мнению ряда исследователей, падает на I - II курсы вуза. Его продолжительность определяется индивидуальными особенностями студента, включающими способности, психологические установки, материальную обеспеченность и, конечно, здоровье. К III курсу формируется период устойчивой адаптации, когда наиболее полно проявляются интеллектуальные и физические возможности будущего специалиста. У студентов, испытывающих постоянное умственное и психоэмоциональное перенапряжение, а также частые нарушения режима труда, отдыха и питания наступает срыв процесса адаптации, сопровождающийся развитием целого ряда заболеваний [Н.А. Агаджанян и др., 1997, 2005; И.В. Радыш и др., 2003; Г.А. Севрюкова, 2005; Э.Ю. Сахарова, 2005].
Характер учебной деятельности и связанные с ней нагрузки, сама организация учебного процесса являются ведущими факторами, определяющими образ жизни студенчества. Оптимальными с гигиенических позиций можно считать такие условия обучения, которые обеспечивают сохранение устойчивой работоспособности в процессе учебных занятий без развития выраженного утомления, что способствует в конечном итоге укреплению состояния здоровья учащихся [Т.Ш. Миннибаев и др., 2004].
Гигиенистами был отмечен ряд отрицательных моментов в организации процесса обучения. В том числе неадекватное усложнение учебного материала, которое приводит к несоответствию между эмпирически сложившимися методами обучения в вузах и лимитом времени. Результатом этого являются нарушения режима дня, снижение работоспособности, что отражается на эффективности обучения, а в ряде случаев и повышение заболеваемости студентов вследствие переутомления, вызванного учебной перегрузкой [И.Б. Ушаков и др., 2002; И.В. Ефимова и др., 2003].
В некоторых высших учебных заведениях изучались динамика функционального состояния организма студентов при разных видах учебной нагрузки на протяжении учебного дня, недели, семестра, года. Для этого применялись различные психофизиологические методики, используемые для массовых гигиенических исследований. Изучение суточной динамики работоспособности показало интенсивное ее снижение после 4-х часов непрерывных занятий (лекций, семинаров), тогда как ее показатели в течение недели были максимальными в период со вторника по четверг, при этом наиболее неблагоприятным днем недели для усвоения учебного материала была суббота [Т.Л. Лихачева и др., 1990; Л.С. Зиневич, 1999; А.В. Суворова и др., 2000]. Интенсивный спад уровня работоспособности наблюдался у студентов в декабре, а также в весеннее время [Э.Ю. Гринерс и др., 1991; Л.Н. Катаева и др., 1995].
При оценке физической работоспособности (тест PWC170) девушек были выделены следующие группы: низкая работоспособность - 13%, ниже средней - 45%, средняя - 28% и высокая - 14%. Среднее значение восстановительного периода у девушек составило 4 мин 50 с. Восстановление проходило у 43% обследуемых по гипотоническому типу и у 57% - по нормотоническому типу. При оценке физической работоспособности юношей были выделены следующие группы: низкая работоспособность - 13%, средняя - 13%) и высокая - 61% . Среднее значение восстановительного периода составило 3 мин 40 с. Восстановление проходило преимущественно по нормотоническому типу (87% ) [Н.А. Агаджанян и др., 1997].
Физиологические особенности учебной деятельности студентов
Выбор методических приемов и объем исследований определялся целью и задачами данной работы. Общая характеристика, объем и методы исследований представлены в таблице 1.
Исследования были проведены на кафедре нормальной физиологии медицинского факультета Российского университета дружбы народов. Для решения поставленных задач было проведено четыре серии физиологических исследований.
В первой серии исследований изучались адаптивные реакции сердечнососудистой и дыхательной систем организма в условиях измененной газовой среды, а также определялась чувствительность дыхательного центра к СОг. В исследованиях приняли участие 46 спортсменов-гребцов мужского пола (23 человека со спортивной квалификацией от кандидата в мастера спорта до мастера спорта международного класса в возрасте 18-25 лет и 23 учащихся ДЮСШ по гребле на байдарках в возрасте 14-15 лет), 65 человек, не занимающихся спортом в возрасте 18-28 лет (27 студентов-мужчин и 38 студенток), а также 20 школьников, не занимающихся спортом в возрасте 14-15 лет.
Во второй серии исследованы адаптивные реакции кардиореспираторной системы в условиях напряженных физических нагрузок. В исследованиях приняло участие 46 спортсменов-гребцов мужского пола (23 человека со спортивной квалификацией от кандидата в мастера спорта до мастера спорта международного класса в возрасте 18-25 лет и 23 учащихся ДЮСШ по гребле на байдарках в возрасте 14-15 лет), 27 студентов в возрасте 18-20 лет, а также 20 школьников в возрасте 14-15 лет.
Третья серия исследований была посвящена изучению адаптивных реакций организма студентов на экзаменационный стресс. В этих исследованиях участвовало 176 студентов в возрасте 18-20 лет(78 мужчин и 98 женщин). В четвертой серии изучались адаптивные реакции организма спортсменов-скалолазов в условиях соревновательной деятельности. В исследовании приняло участие 35 человек в возрасте 18-24 года(20 мужчин и 18 женщин). В первой и второй серии исследований обследования проводились в состоянии относительного покоя в положении сидя и при выполнении тестирующих функциональных проб с использованием физической нагрузки и дыханием измененной газовой средой, а также в период восстановления после функциональных нагрузок. В третьей и четвертой сериях исследований в качестве функциональной нагрузки использовалась ортостатическая проба. ) Всего с участием 438 человек проведено 11637 исследований. Все обследуемые прошли диспансеризацию и признаны практически здоровыми. Юные спортсмены и школьники отбирались в группы с учетом паспортного и биологического возраста. Биологический возраст определяли по схеме, предложенной Д.И. Арон и А.Б. Ставицкой (1959), учитывающей уровень развития вторичных половых признаков. Обследуемые в основном имели суммарное значение «половой формулы» АХ,Р не более 4. Известно, что от результирующей функции дыхания и кровообращения зависит напряжение 02 и С02 в тканях, а, следовательно, и нормальное течение окислительных процессов. Поэтому адекватными возмущающими факторами в оценке реактивности, мобилизуемости газотранспортной системы организма, выявлении характера и направленности компенсаторно-приспособительных реакций будут физическая нагрузка и воздействие измененной газовой средой [Н.А. Агаджанян, А.И. Елфимов, 1986]. В связи с этим нами использовался унифицированный комплекс функциональных тестов и методов изучения кардиореспираторной системы человека, разработанный и апробированный в проблемной лаборатории «Физиологические механизмы адаптации» на кафедре нормальной физиологии РУДН. Физическая работоспособность в наибольшей степени отражает морфологическое и функциональное состояние различных систем организма и может служить интегральным показателем функциональных приспособлений организма к двигательной деятельности. Поэтому тесты с использованием физических нагрузок позволяют выявить резервы организма, тип регулирования его функций, степень напряжения регуляторных механизмов, быстроту и действенность компенсаторных реакций [А.С.Солодков, 1982; B.C. Мищенко, 1990; И.В.Аулик, 1990]. Физическая работоспособность в наших исследованиях определялась с помощью велоэргометра КЕ-11 фирмы "Медикор". Все обследуемые выполняли на нем тестирующую работу в режиме ступенчато повышающейся мощности нагрузки без интервалов отдыха между ступенями [В.М.Зациорский, 1979]. Испытуемые начинали работу с вращения ненагруженного колеса в течение 3 минут и с последующим увеличением мощности нагрузки на 30 Вт через каждые 3 минуты до появления признаков глубокого мышечного утомления и отказа от продолжения работы. Показателями истощения и невозможности продолжения работы служили следующие факторы: падение оборотов велоэргометра ниже 60 в минуту, обильное потоотделение, достижение уровня МПК [И.В.Аулик, 1990], увеличение частоты сердечных сокращений до 180-200 в минуту. Физическую работоспособность оценивали по величине максимального объема выполненной работы. Расчет производился по следующей формуле: P = (Nxtx6.12), кгм где, Р - максимальный объем выполненной работы; Y,- знак суммирования исследуемых величин; N - мощность нагрузки на каждой ступени, Вт; t - продолжительность работы с заданной нагрузкой, мин; 6.12 - постоянный коэффициент перевода Вт в кгм/мин.
Исследование влияния острой гипоксии и гиперкапнии на показатели газообмена, внешнего дыхания и гемодинамики с применением устройства ПНТК
Проблема повышения физической работоспособности и функциональных резервов организма с использованием различных средств воздействия неспецифического характера без увеличения величины тренировочных нагрузок является одной из актуальных в современной медицине и спортивной тренировке. В этом ряду все большее распространение получают тренировки с использованием дыхания газовыми смесями с различной концентрацией кислорода и углекислого газа (гипоксические и гиперкапнические).
Механизмы компенсации умеренных форм гипоксии, гиперкапнии или их комбинации в здоровом организме имеют определенное приспособительное значение в формировании адаптационных реакций, направленных на повышение устойчивости к целому комплексу экстремальных факторов. Это связано с тем, что любые экстремальные факторы, воздействующие на организм, приводят к нарушению газового баланса - гипоксии и гиперкапнии.
Адаптация организма к условиям гипоксии и гиперкапнии повышает физическую работоспособность и функциональные возможности кардиореспираторной системы. Вместе с тем, ряд эмоциогенных и физических факторов, оказывающих воздействие на организм, сопровождается гипервентиляцией, в результате которой развивается гипокапния, зачастую приводящая к патологическим изменениям.
Для изучения особенностей реакции сердечно-сосудистой и дыхательной систем в условиях измененной газовой среды были проведены исследования с использованием функциональной пробы с «возвратным дыханием», произвольной задержкой дыхания на вдохе (проба Штанге), а также пробы с дозированной по дыхательному объему гипервентиляцией.
Для определения функциональных возможностей аппарата внешнего дыхания и функциональной характеристики сердечно-сосудистой системы у спортсменов-гребцов разного возраста, а также у лиц мужского и женского пола, не занимающихся спортом, были проведены функциональные дыхательные пробы и измерение показателей кардиогемодинамики в состоянии относительного покоя в положении сидя.
Данные о функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания у обследуемых представлены в таблице 3. Представленные в таблице 3 данные свидетельствуют о том, что функциональные возможности аппарата внешнего дыхания значительно отличаются в группах обследуемых и их повышение связано с занятиями греблей на байдарках. Так, уровень жизненной емкости легких (ЖЕЛ) в группе взрослых спортсменов-гребцов составил (4.96 + 0.16 л.), а в группе студентов, не занимающихся спортом (4.36 + 0.17 л.), при (рО.001). Такое же соотношение величин ЖЕЛ отмечалось и в группе юных спортсменов по отношению к группе сверстников, не занимающихся спортом (4.03 + 0.15 и 3.34 + 0.18 л.), при (р 0.006). Кроме того, отмечались достоверные возрастные различия функциональных возможностей аппарата внешнего дыхания. Взрослые спортсмены значительно превосходили по данным ЖЕЛ юных спортсменов (р 0.001), а студенты, не занимающиеся спортом, школьников (рО.006). Наиболее низкие значения показателя ЖЕЛ были отмечены в группе студенток (3.20 + 0.06 л). Сравнение фактической ЖЕЛ с должной показало, что у взрослых спортсменов-гребцов фактическая величина составила (107.5 + 1.71 %), а у юных гребцов (97.1 +2.93 %). В группах, не занимающихся спортом студентов и школьников, это отношение, соответственно, составило (93.1+2.55 и 83.8 + 3.61 %), а у студенток (94.0 + 2.29%). Нормативные величины максимальной вентиляции легких (ДМВЛ) составляли у взрослых и юных гребцов (85.2 + 0.53 и 74.7 + 1.39) л., а в группах студентов и школьников (83.8 + 0.98 и 68.1 + 1.51) л., соответственно. Тогда как фактические величины МВЛ у обследуемых значительно превышали должные и составили у взрослых спортсменов (148.1+5.51) л., а у юных гребцов (120.6 + 5.37) л. Функциональные способности системы внешнего дыхания по данным МВЛ достоверно различались у взрослых и юных спортсменов-гребцов по сравнению с обследуемыми, не занимающимися спортом (р 0.05). Достоверно более высоким в группах спортсменов оказался и резерв дыхания. Отмечались существенные возрастные различия указанных показателей. Так, у взрослых гребцов МВЛ и резерв дыхания были выше, чем у юных гребцов (р 0.001). Такие же различия отмечались и у обследуемых других возрастных групп (р 0.01). Величина форсированной жизненной емкости легких (ФЖЕЛ), характеризующая бронхиальную проходимость и способность дыхательной мускулатуры к развитию максимального усилия, была достоверно выше в группах взрослых (р 0.02) и юных гребцов (р 0.006) по сравнению с соответствующими группами лиц, не занимающихся спортом. Кроме того, отмечались достоверные возрастные различия в обследованных группах по показателю ФЖЕЛ. У взрослых спортсменов ФЖЕЛ значительно превышала этот показатель в группе юных спортсменов (р 0.008), а в группе студентов он превышал показатели группы школьников (р 0.002). Наиболее низкие величины ФЖЕЛ отмечались в группе не занимающихся спортом студенток (2.74 + 0.05 л.). Значения индекса Тиффно, отражающие отношение количества воздуха, выдохнутого в первую секунду маневра форсированной ЖЕЛ (ФЖЕЛі) к величине ЖЕЛ, составили у взрослых спортсменов (78.6 + 1.59%), а в группе юных спортсменов (80.4 + 1.47%) и были несколько ниже, чем в группах, не занимающихся спортом.
