Введение к работе
Актуальность исследования. Изучение адаптации человека - одно из актуальных направлений в современной физиологии. Благодаря адаптации поддерживается постоянство внутренней среды организма и осуществляется перестройка различных функций организма, обеспечивающих его приспособление к физическим, эмоциональным, умственным и другим нагрузкам. Сердечно-сосудистая система обеспечивает полноценное кровоснабжение организма ребенка в различных условиях его жизнедеятельности. Актуальным является изучение адаптации сердечно-сосудистой системы к умственной деятельности. Реакция кровообращения головного мозга и центральной гемодинамики может являться объективным критерием, позволяющим оценить адаптацию центрального и периферического кровообращения к умственным, физическим нагрузкам, учебной деятельности и т.д.
Одним из важнейших направлений в изучении адаптации человека является ее онтогенетический аспект. Дошкольный возраст (5-7 лет) с физиологических позиций - один из этапов развития, от которого во многом зависит вся последующая жизнь ребёнка. В этот возрастной период происходят интенсивные морфофункциональные изменения сердечно-сосудистой системы, преобразования коры головного мозга, других отделов ЦНС, интеллектуальное и психическое развитие ребенка (Семенова Л.К., 1978; Антропова М.В., Кольцова М.М, 1988; Вартанян Л.В., 1990; Безруких М.М., Фарбер Д.А.,2000 и др.).
Интеллектуальная деятельность оказывает существенное влияние на сердечно-сосудистую систему. Имеющиеся исследования реакции кровообращения головного мозга на разные виды умственной деятельности, проведенные у школьников 8-17 лет, показали, что срочная адаптация мозгового кровообращения к умственной нагрузке характеризуется возрастанием объемного мозгового кровотока, снижением тонуса церебральных артерий малого калибра, а также разнонаправленными изменениями пульсового кровенаполнения и тонического напряжения мозговых артерий крупного калибра (Тупицын И.О., Князева М.Г., 1988; Федорова М.З., 1991; Русанов В.Б., 2001; Пономарева Т.А.,2005).
Результаты изучения влияния умственной нагрузки на центральную гемодинамику школьников разного возраста противоречивы. Согласно данным одних авторов, умственная нагрузка вызывает повышение артериального давления, частоты сердечных сокращений, сердечного выброса (Калюжная Р.А., 1973; Криволапчук И.А. 2008; Verhaaren, H.A. et al., 1994; Ribeiro M.M., et al., 2005), тогда как по данным других – снижение указанных параметров (Федорко Л.М., 1980; Федорова М.З., 1991; Потапов А.В., Васильев Ю.Б., 1998).
Исследования, в которых изучалась реакция центральной и мозговой гемодинамики на умственную нагрузку немногочисленны и проведены у взрослых людей, а также у подростков и юношей (Тупицын И.О., Безобразова В.Н., 1982; Соколов Е.В, Белова Е.И., 1983; Федорова М.З., 1991; Фёдоров Б.М., 1991). В доступной литературе отсутствуют комплексные исследования, в которых были бы представлены данные о срочной адаптации кровообращения головного мозга и центрального отдела сердечно-сосудистой системы к умственной деятельности у детей дошкольного возраста.
Актуальность проведения такого исследования у детей дошкольного возраста обусловлена недостаточной изученностью физиологических механизмов обеспечения умственной деятельности, с которой ребенок сталкивается уже в дошкольном возрасте. Обучение в детских садах, прогимназиях начинается с 5 лет, а обучение в 1 классе с 6-7-летнего возраста.
Целью исследования явилось выявление закономерностей срочной адаптации центральной гемодинамики и кровообращения головного мозга к умственной нагрузке у детей дошкольного возраста.
Задачи исследования:
1. Изучить возрастную динамику показателей центрального отдела сердечно-сосудистой системы и кровообращения головного мозга у детей от 5 к 7 годам в состоянии покоя.
2. Изучить характер срочной адаптации центрального отдела сердечно-сосудистой системы к умственной нагрузке у детей 5-7 лет
3. Изучить характер срочной адаптации кровообращения головного мозга к умственной нагрузке у детей 5-7 лет.
4. Выявить комплекс изменений параметров кровообращения головного мозга и центральной гемодинамики, характеризующий напряжение механизмов срочной адаптации сердечно-сосудистой системы к умственной нагрузке.
Объект исследования
Дети 5- 7-летнего возраста
Предмет исследования
Центральная гемодинамика и кровообращение головного мозга.
Положения, выносимые на защиту
1. Адаптивная реакция мозгового кровообращения на умственную нагрузку у детей 5-7 лет реализуется по одному из трех вариантов: увеличение артериального притока лобных и затылочных областей головного мозга; перераспределение артериального притока (увеличении в одной области при снижении в другой); снижение артериального притока в указанных областях головного мозга.
2. Срочная адаптация сердечно-сосудистой системы к умственной работе у большинства детей 5-7 лет носит благоприятный характер и характеризуется возрастанием или перераспределением артериального притока лобных и затылочных областей головного мозга, существенным повышением систолического артериального давления, увеличением или снижением сердечного выброса.
3. Наблюдаемый у части детей 5-7 лет комплекс изменений параметров мозговой и центральной гемодинамики характеризуется снижением артериального притока, повышением тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра, возрастанием артериального давления, частоты сердечных сокращений, снижением сердечного выброса, а также длительным восстановительным периодом показателей центральной гемодинамики. Выявленный комплекс может быть использован в качестве критерия напряжения механизмов срочной адаптации сердечно-сосудистой системы к умственной нагрузке.
Научная новизна исследования
Впервые у детей дошкольного возраста проведено комплексное исследование срочной адаптации центрального отдела сердечно-сосудистой системы и кровообращения головного мозга к умственной нагрузке.
Выявлены благоприятный и неблагоприятный варианты срочной адаптации центрального отдела сердечно-сосудистой системы к умственной нагрузке у детей 5-7 лет. Благоприятный вариант срочной адаптации отмечался у большинства испытуемых и характеризовался возрастанием систолического артериального давления, без значительных изменений диастолического артериального давления, частоты сердечных сокращений и разнонаправленными изменениями ударного объема, а также коротким восстановительным периодом. При неблагоприятном варианте реакции (24% испытуемых) отмечалось существенное снижение ударного объема и увеличение диастолического артериального давления при возрастании систолического давления, частоты сердечных сокращений, общего и удельного периферического сосудистого сопротивления, а также длительный восстановительный период.
Срочная адаптация кровообращения головного мозга к умственной нагрузке характеризовалась у всех детей 5-7 лет снижением тонуса мозговых артерий малого калибра, а также тремя вариантами реакции артериального притока и тонуса церебральных артерий крупного и среднего калибра лобных и затылочных областей головного мозга. При первом варианте отмечалось увеличение артериального притока кровотока и снижение тонуса мозговых артерий крупного, среднего и малого калибра в указанных областях головного мозга. Второй вариант характеризовался разнонаправленными изменениями артериального притока в лобных и затылочных областях головного мозга (увеличение в одной области при снижении в другой). Повышение артериального притока сопровождалось снижением тонического напряжения мозговых артерий большого и среднего калибра соответствующей области головного мозга. Третий вариант реакции отличался снижением артериального притока и повышением тонуса крупных и средних мозговых артерий в лобных и затылочных областях головного мозга.
Впервые выявлен комплекс изменений показателей центрального отдела сердечно-сосудистой системы и кровообращения головного мозга, характеризующий напряжение адаптации сердечно-сосудистой системы к умственной деятельности. Данный комплекс изменений параметров системы кровообращения заключается в снижении артериального притока и повышении тонуса мозговых артерий крупного и среднего калибра при существенном возрастании систолического и диастолического артериального давления, частоты сердечных сокращений, общего и удельного периферического сопротивления сосудов, снижении ударного объема, а также в длительном восстановительном периоде параметров центральной гемодинамики.
Теоретическая и практическая значимость
Полученные в настоящем исследовании данные расширяют и углубляют современные представления о механизмах адаптации центрального отдела сердечно-сосудистой системы и мозгового кровообращения к умственной деятельности.
Выявленный в настоящем исследовании комплекс изменений параметров центрального и мозгового кровообращения (артериальный приток, тонус мозговых артерий крупного и среднего калибра, систолическое и диастолическое артериальное давление, ударный объем, частота сердечных сокращений) может служить информативным показателем срочной адаптации детей дошкольного возраста к умственной работе. Результаты исследования могут быть использованы в курсе лекций по проблемам возрастной физиологии для работников образования, студентов педагогических и психологических факультетов институтов.
Апробация работы. Материалы диссертационного исследования были доложены и обсуждены на международной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды» (Челябинск, 2008), на съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» (Кишинев, 2008), на всероссийской конференции «Научное наследие академика Л.А.Орбели. Структурные и функциональные основы эволюции функций, физиология экстремальных состояний» (С-Пб, 2008), на международной научной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2009).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объём работы. Диссертация изложена на 115 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырёх глав, выводов и списка использованной литературы, включающего 226 источников, в том числе 70 на иностранном языке. Диссертация содержит 21 таблицу, 5 рисунков.
