Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Влияние компьютера на организм человека
1.1. Компьютер как фактор окружающей среды 13
1.2. Влияние компьютера на состояние центральной нервной системы 21
1.3. Сердечно-сосудистая система и ее роль в адаптации 28
1.4. Механизмы адаптации к компьютерам как к факторам внешней среды 33
Глава 2. Организация и методы исследования 40
2.1. Организация исследования и характеристика обследуемого контингента школьников 40
2.2. Методы исследования 41
2.1.1. Методика исследования системы кровообращения и ее регуляторных механизмов 41
2.2.1. Оценка адаптационного потенциала системы кровообращения...45
2.2.2. Оценка центрального и периферического кровообращения 50
2.2.3. Методы исследования функционального состояния центральной нервной системы 50
2.2.4. Индивидуальная минута как критерий адаптации и эндогенной организации ритмов 52
2.2.5. Методы исследования психологических особенностей личности .53
2.2.7. Методы статистической обработки результатов исследования 54
Глава 3. Особенности психофизиологического развития при систематической работе на компьютере в разных условиях среды 55
3.1. Состояние сердечно-сосудистой системы у школьников, систематически занимающихся на компьютере в разных экологических условиях 55
3.2. Функциональные и адаптационные возможности организма учащихся, систематически занимающихся на компьютере в разных экологических условиях 84
3.3. Функциональное состояние центральной нервной системы у школьников систематически занимавших на компьютере в разных экологических условиях 92
3.4. Уровень тревожности у 16-17-летних школьников, систематически занимающихся на компьютере 103
Обсуждение результатов исследования 114
Заключение 123
Практические рекомендации 125
Выводы 127
Литература 130
- Компьютер как фактор окружающей среды
- Влияние компьютера на состояние центральной нервной системы
- Организация исследования и характеристика обследуемого контингента школьников
- Состояние сердечно-сосудистой системы у школьников, систематически занимающихся на компьютере в разных экологических условиях
Введение к работе
Актуальность темы исследования. В соответствии с Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» (2003) образовательная деятельность относится к потенциально опасной для здоровья. Статистика это подтверждает. По данным проведённой в 2002 г. диспансеризации, 54 % школьника имеют серьёзные отклонения в состоянии здоровья. В основном это заболевания пищеварительной системы, органов зрения, нервной и эндокринной систем (Д.Егоров, 2003). Число здоровых детей (составляющих основную группу) за последние 20 лет сократилась в полтора раза, при том, что специальная группа увеличилась почти вдвое.
Заболеваемость учащихся обусловлена рядом факторов. Отклонение от нормы в состоянии здоровья имеет определенную зависимость от анатомо-физиологических и психологических особенностей детей, находящихся в периоде роста и развития и потому особенно ранимым к внешним воздействиям (О.А.Ахвердова и соавт., 2004; О.А.Бутова, 1999; О.А.Бутова и соавт., 2000,2006; Н.Н.Волоскова, 2003; Л.И.Губарева, 2001; К.С.Гюлушанян и соавт., 2004; Л.В.Лысенко, 2003 и др.). Сохранение и укрепление здоровья школьников во многом зависят от педагога, от его знаний анатомо-физиологических особенностей детского организма, комплекса оздоровительных мероприятий, умения применить их в своей повседневной педагогической деятельности и убежденности в необходимости их проведения (Л.В.Лысенко, 2003; ЕАМилашечкина, 2005).
На здоровье ребенка влияют и экологические факторы: чистота воды, воздуха, почвы (К.П.Дорожнова, 1983; Л.И.Губарева, 2001; Ю.А.Василенко, 2005 и др.). Миграционные процессы привели к существенному росту городского населения и появлению нового негативного фактора окружающей среды - урбанизации (Ю.М. Арский и соавт., 1997; Урбанизция... 1990).
По некоторым данным существенный вклад в резкое ухудшение состояния здоровья детей школьного и дошкольного возраста вносят компьютеры, широко внедряющиеся в учебный процесс (Л.А.Леонова, 2000; L.Gubareva et al., 1995).
Более того, компьютер все шире входит в семью, где контроль за временем пребывания перед дисплеем менее регламентирован. Все это диктует необходимость более детального и тщательного изучения влияния компьютера как одного из компонентов антропогенного пресса.
Компьютеры по их воздействию на организм вполне можно отнести к полимодальным антропогенным факторам, так как они являются источником электромагнитного, рентгеновского, ультрафиолетового, инфракрасного и видимого излучения, создают электростатическое поле; при работе на компьютере в рабочей зоне могут отмечаться повышенная температура и шум; создаются специфические условия: уменьшается влажность, повышается температура воздуха, увеличивается количество тяжелых ионов, возрастает электростатическое напряжение в зоне рук детей (Е.М.Вайнруб и соавт., 1991; Е.А.Гельтищева, Г.Н.Селехова, 1991). Длительное действие указанных факторов при систематической работе на компьютере может оказывать разный эффект в условиях различного экологического окружения. Кроме того, работу на компьютере, по данным В.Н.Бусленко (1991), можно отнести к категории психоэмоционального стресса.
Следует отметить, что при довольно большом количестве исследований,
проводимых в последнее десятилетие по изучению влияния компьютеров на
детский организм (Л.А. Леонова и соавт., 1990; М.З. Федорова, 1990;
Н.П. Казакевич и соавт., 1991; Т.Д. Джебраилова, 1995; О.А. Краснова, И.В. Левченко, 1995; Л.А. Леонова, Т.А. Изотова, 1997, Л.А.Леонова, 2000 и др.), работ, посвященных особенностям реакции детей и подростков, проживающих в разных экологических условиях, практически нет. Важность
этих исследований объясняется еще и тем, что по мере насыщения школы компьютерной техникой и решения задач достижения всеобщей компьютерной грамотности, возрастной ценз для допуска к работе на компьютере постепенно снижался. Это привело к тому, что к систематической работе на них были допущены дети и подростки, адаптационные системы которых отличаются еще большей функциональной незрелостью.
Важное место в адаптации, особенно к физическим и психоэмоциональным нагрузкам, имеет состояние сердечно-сосудистой системы (ССС). Кроме того, от состояния данной системы во многом зависит становление остальных систем, поскольку, участвуя в процессах развертывания и реализации генетической программы, система кровообращения определяет развитие других систем растущего организма.
Успех адаптации к факторам среды во многом обусловлен также адекватной реакцией центральной нервной системы (ЦНС). В связи с этим, представляло интерес изучение функционального состояния сердечнососудистой и центральной нервной систем у детей и подростков при систематических занятиях на компьютере в разных экологических условиях.
Цель работы: изучить особенности реакции сердечно-сосудистой и центральной нервной систем на систематические занятия на компьютере; выявить влияние факторов окружающей среды на реактивность ведущих адаптационных систем, уровень тревожности у школьников 16-17 лет, систематически занимающихся на компьютере.
Задачи исследования.
1. Изучить особенности функционирования ведущих адаптационных систем: сердечно-сосудистой и центральной нервной системы у сельских и городских школьников 16-17 лет, систематически занимающихся на компьютере.
Изучить особенности функционирования нервной и сердечнососудистой систем в условиях среднегорья.
Выявить влияние компьютера как фактора среды на уровень тревожности.
4. Выявить тендерные различия реактивности адаптационных систем на
занятия с компьютером как полимодальным фактором среды.
Научная новизна работы. Впервые дана комплексная оценка сочетанному воздействию систематических занятий на компьютере, урбанизации и среднегорья. Установлено, что в условиях экологически благополучной сельской среды компьютер не оказывает негативного воздействия на становление и функционирование ведущих адаптационных систем - сердечно-сосудистой и центральной нервной системы. Более того, у юношей и девушек 16 лет отмечали повышение функциональной подвижности ЦНС и снижение уровня общей и межличностной тревожности.
Впервые установлено, что систематические занятия на компьютере в условиях городской среды и дефицита кислорода во вдыхаемом воздухе (среднегорье) изменяют динамику хронотропной функции сердца и реактивность системы кровообращения у учащихся 16-17-ти лет, вызывая напряжение центральных звеньев нервной и гуморальной регуляции.
В условиях города компьютер приобретает силу экопатогенного фактора, вызывая у школьников 16-17 лет нарушение функции ведущих адаптационных систем: ЦНС и сердечно-сосудистой системы. При этом документировали повышение уровня самооценочной тревожности у юношей 17 лет.
В условиях среднегорья систематические занятия на компьютере нарушают становление ССС школьников и вместе с тем способствуют более раннему становлению ЦНС.
Динамика сдвигов, выявленных нами нарушении, зависит от пола и периода онтогенеза. Более выраженные изменения уровня адаптационных возможностей выявлены у юношей.
Теоретическая значимость исследования. Результаты исследования расширяют представления об особенностях реакции ведущих адаптационных систем и психики на воздействие компьютеров в сочетании с другими факторами среды, в частности комплекса климато-географических факторов среднегорья и урбанизации.
Выявленное нами снижение функциональных возможностей ведущих систем адаптации (сердечно-сосудистой и центральной нервной систем) у школьников 16-17 лет, систематически занимающихся на компьютере в условиях города и среднегорья, вполне может быть причиной снижения резистентности к заболеваниям в конце пубертатного периода, предъявляющего к адаптационным системам высокие требования; причиной быстрого развития утомления при выполнении умственных и психоэмоциональных нагрузок, невротических состояний, снижения и даже срыва механизмов адаптации в экстремальных условиях или в условиях длительного воздействия новых полимодальных антропогенных факторов малой интенсивности - компьютеров.
Полученные данные представляют интерес с позиции охраны здоровья и разработки оздоровительных мероприятий, направленных на снижение негативного эффекта компьютеров как факторов внешней среды на растущий организм в условиях эконеблагоприятной среды.
Практическая значимость работы. Полученные данные:
- позволяют рекомендовать для систематического элементарного самоконтроля, а также контроля со стороны родителей и школьных врачей наиболее информативные и удобные для определения показатели (критерии)
реактивности организма на воздействие компьютера как полимодального фактора среды - частоту сердечных сокращений, величину артериального давления, величину адаптационного потенциала, длительность индивидуальной минуты, уровень тревожности;
- диктуют необходимость тщательного мониторинга за состоянием
здоровья детей и подростков, проживающих в условиях среднегорья и
урбанизированных комплексов и систематически занимающихся на
компьютере и могут быть полезны при разработке критериев для выделения
групп повышенного риска психических заболеваний, заболеваний сердечно
сосудистой и нервной систем;
- требуют внедрения коррекционных методик для детей и подростков,
проживающих в экологически неблагоприятных районах.
Основные положения, выносимые на защиту.
Компьютер при систематической работе на нем в условиях села не оказывает неблагоприятного воздействия на становление сердечнососудистой и центральной нервной систем школьников 16-17 лет, а в условиях городской среды приобретает свойства экопатогенного фактора, усиливая негативные эффекты урбанизации.
Систематические занятия на компьютере в условиях среднегорья нарушают становление ССС школьников и вместе с тем способствуют более раннему становлению ЦНС.
3. Сочетанное воздействие полимодального фактора среды -
компьютера при систематических занятиях на нем и климато-
географических факторов среднегорья, компьютера и урбанизации
обусловливает нарушение возрастной динамики уровня общей, школьной,
самооценочной и межличностной тревожности в конце пубертатного
периода онтогенеза.
4. Наибольшей экосенситивностью в конце пубертатного периода и в
период ранней половозрелости обладает мужской организм.
Внедрение результатов исследования. Результаты исследования внедрены в курсы лекций, практических и лабораторных занятий по «Психофизиологии», «Физиологии центральной нервной системы», «Физиологии высшей нервной деятельности», «Дифференциальной психофизиологии», спецкурса «Экология человека» на факультете психологии, физико-математическом и юридическом факультетах в Ставропольском государственном университете, и на лечебном факультет Карачаево-Черкесской государственной технологической академии.
На основании полученных данных сделаны рекомендации для учителей города и края по увеличению дозированных двигательных нагрузок в режиме занятий в школьных и дошкольных учреждениях, включению в режим дня школьников, систематически занимающихся с компьютерами, упражнений для глаз, дыхательной цигун-гимнастики.
Материалы могут быть использованы специалистами, работающими в области психофизиологии, общей и возрастной психологии и физиологии, гигиены, экологии, медицины, экологической физиологии, практическими психологами, врачами.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на конференциях различного ранга: XI международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2003), Всероссийской научной конференции «Нейроэндокринология-2005» (Санкт-Петербург, 2005), Всероссийской научной Интернет-конференции «Пути становления субъекта в информационном обществе» (Ставрополь, 2005), межрегиональной конференции «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, 2003), региональной научно-практической конференции «Университетская наука - региону» (Ставрополь, 2004 - 2006), а также научных семинарах кафедры психофизиологии Ставропольского государственного университета (Ставрополь, 2003 - 2006).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 151 страницах, иллюстрирована 17 таблицами, 14 рисунками. Работа состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя литературы, включающего 221 источников, в том числе 30 работ иностранных авторов.
Компьютер как фактор окружающей среды
В соответствии с Законом «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» образовательная деятельность относится к потенциально опасной для здоровья. Статистика это подтверждает. По данным проведённой в 2002 году диспансеризации, 54 % школьника имеют серьёзные отклонения в состоянии здоровья. В основном это заболевания пищеварительной системы, органов зрения, нервной и эндокринной систем. (Д.Егоров, 2003). Цифры свидетельствуют основной скачек роста заболеваемости за последние несколько лет - на 20% - приходится именно на школьный возраст, то есть с 7 до 18 лет. Число здоровых детей (составляющих основную группу) за последние 20 лет сократилась в полтора раза при том, что специальная группа увеличилась почти вдвое.
Возникает парадоксальная ситуация. С одной стороны служба, Госсанэпиднадзора борется за здоровье детей, но, с другой стороны, далеко не всем школам эта борьба по карману. Ведь замер электромагнитного излучения (ЭМИ) одного компьютера, к примеру, в Москве стоит 1400 рублей, а в классах как минимум десять машин.
Электромагнитное поле, которое излучает экран монитора, характеризуется двумя составляющими: электрической и магнитной.
Время работы на ЭВМ - не более получаса в день - нормальный уровень электромагнитного излучения машины. Если же сидеть за компьютером часами, играя в «стрелялки» или раскладывая пасьянс, то гарантирована не только быстрая потеря зрения, но и нервные различные расстройства. Так что «компьютерная угроза» скрыта не только в школьном расписании, а в домашних персоналках, и родителям следует обратить на это внимание...(Д.Егоров, 2003).
Компьютеризация школы выводит сегодня ЭВМ за пределы уроков информатики. Разработаны электронные версии учебников географии. В некоторых школах компьютеры стали неотъемлемой частью учебного процесса. Они гораздо нарядней и динамичней своих «бумажных» предшественников. Однако учеными доказано, что степень визуальной агрессивности учебника в несколько раз ниже, чем компьютера. В этом, наверное, главное преимущество у книги перед ЭВМ. Д.Егоров (2003).
Исследователи, занимающиеся изучением стресса у пользователей ЭВМ, основное внимание уделяют неблагоприятным реакциям человека- в процессе компьютеризированной деятельности. Ими отмечены значительные физиологические изменения у пользователей ЭВМ: кожно-гальванической реакции, частоты сердечных сокращений и артериального давления, появление многочисленных жалоб пользователей на беспокойство, раздражительность, нервозность, снижение настроения, повышенную утомляемость, нарушение сна. Эти негативные проявления, как правило, связываются с внешними факторами компьютерной деятельности, такими, как повышение умственных нагрузок, неоптимальный диалоговый режим работы с ЭВМ, сбой в работе компьютера, неудовлетворенные характеристики компьютера и дисплея, принудительный или кажущийся таковым темп работы, задаваемый компьютером и так далее (Н.К.Барсукова, Т.Н.Сорокина, 1989; Е.С.Дворягина и соавт., 1989; Е.К.Глушкова, Н.И.Степанова, 1987, 1988; О.В.Горькова, 1989; В.А.Доскин, 1989; Л.А.Леонова и соавт., 2000; Д.Егоров, 2003).
Полученные данные позволили решить ряд эргономических задач и несомненно, способствовали улучшению условий труда пользователей ЭВМ и совершенствованию компьютерной техники. Вместе с тем, если для решения этих задач, использовавшиеся простые однофакторные модели оказались достаточно эффективными, то при изучения стресса у пользователей ЭВМ они оказались малопригодными, в результате чего ряд проблем так и остался нерешенным. К ним относится, прежде всего, психологический барьер перед использованием компьютеров, эмоциональный дискомфорт и неудовлетворенность своим трудом многих пользователей (Д. Егоров, 2003).
Согласно данным отечественной и зарубежной литературы все ВДТ-устройства генерируют электромагнитное, рентгеновское, ультрафиолетовое, инфракрасное, видимое излучение, создают электростатическое поле. При работе видеотерминала (ВДТ) в рабочей зоне могут отмечаться повышенная температура воздуха и шум, увеличивается количество тяжелых ионов, возрастает электростатическое напряжение в зоне рук детей. Труд за дисплеем относится в большинстве случаев к категории нервно-эмоционального. Многие зарубежные авторы говорят о нервном стрессе у большого количества работников. Специфика работы требует от операторов длительного пребывания в вынужденной позе при малой двигательной активности (Е.М.Вайнруб и соавт., 1991; Е.А.Гельтищева, Г.Н.Селехова, 1991; В.Н.Бусленко, 1991; Л.А.Леонова, 2000).
Работа с дисплеем требует повышенной нагрузки на органы зрения. Оператор должен смотреть на светящийся экран с высокой степенью яркости, что является сильным раздражителем. Неправильно подобранное освещение на рабочих местах приводит к большому перепаду освещённостей и яркостей в поле зрения оператора, на экранах возникают блики, снижается контраст изображения. Кроме того, зрительное напряжение возникает при нечёткости и дрожании изображения, наличии различных полей яркостей на экране, при малом или большом расстоянии оператора от экрана дисплея (А.Б. Белозеров, 1993).
Головная боль, расстройства сна у операторов ВДТ могут быть вторичными симптомами зрительных напряжений или возникать в связи со стрессом или мышечным дискомфортом (Б.Б.Елизаров и соавт., 1994).
При работе на компьютере человек подвергается действию шума. Воздействие шума, как известно, может приводить к нарушению координации движения, изменению вегетативных функций, увеличению времени реакции, изменению внимания. Harris G. и соавт. (1972) выявили нарушение выполнения различных психомоторных заданий при воздействии шума.
Астеновегетативный синдром, который наблюдается при воздействии шума, сопровождается рассеянностью, эмоциональной лабильностью, снижением внимания и способности воспроизводимости. Л.Царевой (1995) установлены индивидуальные различия чувствительности к неблагоприятному действию шума.
О.А.Красновой (1995) были проведены исследования электромагнитной обстановки в дисплейном классе, где установлены IBM PC AT 286. В помещении сделано заземление, и на мониторах установили защитные экраны. Результаты обследования показали, что уровень излучения переменного электрического поля на низких частотах (0,02-2 Гц) превышает норму в 15 раз. Уровень напряжённости переменного электрического поля в диапазоне частот 10 кГц-300 МГц превышает норматив в 2,4 раза. В первой полосе частот (0,02-2 кГц) значение фонового напряжения сети резко превышает значение полей, излучаемых монитором.
За всю предыдущую историю цивилизации человек и другие животные, обитающие на Земле, не подвергались подобным воздействиям, интенсивность которых всё нарастает.
Влияние компьютера на состояние центральной нервной системы
Центральная нервная система (ЦНС) занимает ведущее место среди системных механизмов адаптации (И.А.Аршавский, 1967; П.К.Анохин, 1980).
При моделировании монотонной операторской работы на дисплее анализировали нейрофизиологические и психофизиологические показатели функционального состояния испытуемых, разделенных на две группы по степени выраженности экстравертированности уровню активности коры. Анализ функционального состояния зрительной коры по показателям компонента Р7о вызванных потенциалов выявил корреляты зрительного утомления. Обнаружена межгрупповая разница в преодолении зрительного дискомфорта при сосредоточении внимания, который у лиц с высокой активностью коры приводит к облегчению, а у испытуемых с низкой корковой активностью, - к уменьшению активации зрительной коры (В.Г.Григорян и соавт., 1996).
Объективные исследования зрительного утомления, у операторов дисплея показали, что оно связано как с нарушением функции периферического аппарата, так и со снижением активности центральных мозговых структур. На ухудшение функционального состояния (ФС) ЦНС при развитии зрительного дискомфорта указывают характерные изменения параметров зрительных вызванных потенциалов, простой зрительно-моторной реакции и других показателей, зависимых от уровня и продолжительности зрительной нагрузки (В.Г.Григорян и соавт., 1996).
Кроме того, обучение с компьютером зачастую продолжается и после школы - дома, в салонах компьютерных игр. Непрерывное общение с компьютером - это огромные нагрузки, согласно докладной записке, составленной по результатам работы службы «000». Как выяснилось, психологам и спасателям уже не раз приходилось сталкиваться с последствиями компьютерных «развлечений». Игры зачастую не лицензированы. Музыка и мелькание картинок вводят подростков в состояние транса, вызывают галлюцинации. У детей резко падает зрение, развиваются неврозы, депрессии психические патологии - вплоть до разрыва с семьей и попыток самоубийства. Причем, помощь в этих случаях требуется не только детям, но и самим родителям. «Мама и папа видят, что происходит с их ребенком, но помочь бессильны. А ведь происходят очень серьезные вещи. Здоровье и психическое состояние подростков резко ухудшается. Падает успеваемость, а многие вообще уходят из школы. В семьях не прекращаются конфликты - давлением, шантажом, угрозами подростки вымогают у родителей деньги или отбирают их у сверстников. Но самое страшное - это разрыв социальных связей с традиционной средой обитания. Проще говоря, подросток замыкается в кругу таких же компьютерных фанатов и как бы «отключается» от внешнего мира. Трудно представить, чем это обернется для всех нас через несколько лет...» (Ю.Багиров, 2001).
Известно, сколь притягательны для детей занятия с компьютером. Между тем длительное завороженное сидение за ним может привести к перенапряжению нервной системы, нарушению сна, ухудшению самочувствия, утомлению глаз. С особой осторожностью следует решать вопрос о компьютерных занятиях, если у ребенка имеются невротические расстройства, судорожные реакции, нарушения зрения, поскольку компьютер может усилить все эти отклонения в состоянии здоровья. Степень утомления детей в процессе компьютерных занятий во многом зависит не только от продолжительности, но и от их содержания. Наиболее утомительны для детей компьютерные игры, рассчитанные на быстроту реакции, военизированные остросюжетные игры — так называемые «стрелялки», «убивалки», «догонялки». Психологи предупреждают о «наркотизирующем», затягивающем влиянии подобных игр, о возможности агрессивного и безжалостного поведения ребенка под их воздействием. (Ю.Багиров, 2001 и др.).
Приобщение детей к компьютеру предполагает наличие не только хорошей, безопасной для здоровья техники, но и использование развивающих и обучающих игровых программ, адекватных психическим и психофизиологическим возможностям ребенка. При этом темп занятий должен определяться им самим. Непрерывная продолжительность компьютерных занятий для детей 5-6 лет, по данным А.А.Бирюкович, Л.В.Макаровой (1997), Л.А.Леоновой (2000), должна быть не более 10-15 минут. К числу наиболее характерных реакций организма на воздействие электромагнитных полей определённого параметра следует отнести также сдвиги со стороны парасимпатической нервной системы (Джебраилова Т.Д., 1995; Доскин В.А. и соавт., 1989; Изотова ТА, 1993; Леонова Л.А., 1999), однако особенности ее функционирования при сочетанном воздействии занятий на компьютере и факторов среднегорья не изучалось.
Изменение функционального состояния ЦНС характеризуется обычно наличием известной гипореактивности её вегетативных отделов. Последнее сказывается в малой выраженности кожно-сосудистых, сердечно- сосудистых рефлексов. Нарушения со стороны вегетативной иннервации проявляются также в температуре на кистях, повышении порогов болевой чувствительности в дистальных отделах конечностей (полиневрит) (Г.Н.Лукъянец, 1989; Л.А.Леонова и соавт., 2000; Д.А.Гинзбург, 2001).
В.Койчева с соавторами (1991) отмечают, что к концу рабочего дня человек, работающий с компьютером, ощущает усталость. В результате длительного напряжения естественно истощаются энергетические запасы организма, снижается умственная работоспособность. Эти спады особенно заметны, когда совпадают со стрессовыми ситуациями или накладываются на такие неблагоприятные условия, как перенапряжение.
Проведённые исследования Е.К.Глушковой (1993) позволили установить, что с возрастом происходит адаптация учащихся к компьютерной деятельности. Затруднения в адаптации к компьютерной деятельности испытывали главным образом школьники 1-х и 5-х классов. На это указывало наибольшее число неблагоприятных сдвигов в работоспособности и функциональном состоянии ЦНС. Так у 37,4% школьников в 7 лет после занятий с компьютером комплексный показатель работоспособности снижался в 5 раз, в половине исследований удлинялся латентный период зрительно-моторной реакции (ЛП ЗМР), увеличивается коэффициент утомляемости.
Организация исследования и характеристика обследуемого контингента школьников
Влияние систематических занятий на компьютере на организм детей и подростков исследовали в условиях естественного эксперимента.
Объектом исследования явились 302 учащихся, проживающих в Ставропольском крае и Карачаево-Черкесской республике (КЧР), не отягощенных генетической патологией. Учитывая тот факт, что практически во всех сельских школах Ставропольского края и КЧР преподавание основ информатики и вычислительной техники ведется в старших классах, нами были обследованы школьники 16-17 лет. В контрольную группу входили дети, занятия с которыми проводились с использованием традиционных методов обучения.
С учетом условий проживания было сформировано 3 контрольных и 3 экспериментальных группы. 1. Школьники, проживающие в равнинном сельском районе на высоте -около 400 м (с. Розовка). 2. Школьники, проживающие в сельском районе на уровне среднегорья 859 м. (ст. Зеленчукская, КЧР). 3. Школьники, проживающие в равнинном городском районе на высоте около 400 м. (г. Ставрополь).
У детей и подростков исследовали состояние адаптационных систем: сердечно-сосудистой и нервной, а также уровень тревожности. О состоянии системы кровообращения и ее регуляторных механизмов судили по показателям кардиоинтервалографии - КИГ (вариационной пульсометрии), о состоянии ЦНС - по показателям хронорефлексометрии. Уровень тревожности определяли методом психологического тестирования.
Обследования проводили с учетом циркадианного, циркасептального и сезонного биоритмов, в дни оптимальной работоспособности - вторник и среду с 8.30 до 13.00 часов.
Индикатором адаптационных возможностей целостного организма является система кровообращения (Р.М.Баевский, 1979, 1984). Это обусловлено ведущей ролью системы кровообращения в приспособительных реакциях организма, которая сводится к обеспечении необходимого уровня энергетических и метаболических процессов. Сказанное, в свою очередь, определяет необходимость использовать анализ наиболее доступного показателя системы кровообращения - ритма сердца.
Анализ вариабельности сердечного ритма, направленный на изучение состояния регуляторных механизмов, тесно связан с традиционными методами оценки изменений средней частоты пульса, отражающей изменения уровня функционирования системы кровообращения. Разнообразные математико-статистические показатели сердечного ритма в условиях полного покоя характеризуется определенной динамикой, поскольку регуляторные механизмы постоянно «работают» на поддержание стабильности гомеостаза основных параметров кровообращения: ударного объема, артериального давления и частоты пульса. Деятельность регуляторных механизмов проявляется не только в периодических колебаниях, отражающих влияние различных уровней управления функциями, но и в изменениях, зависящих от процессов временной синхронизации отдельных звеньев регуляции. Важным является изучение динамики средней частоты пульса в определении направленности изменений (трендов) всего комплекса показателей. В соответствии с теорией функциональной системы (П.К.Анохин, 1975) изменение частоты пульса (или сохранение ее стабильности) является конечным результатом деятельности механизмов регуляции, которые могут быть названы системой, или инструментом, создающим упорядоченное взаимодействие между всеми ее элементами.
Однако, именно изучение вариабельности кардиоинтервалов позволяет выяснить степень активности различных звеньев регуляторного механизма и составить представление о выраженности общей адаптационной реакции организма на то или иное стрессорное воздействие.
Принцип метода состоит в изучении закона распределения кардиоинтервалов как случайных величин в исследуемом ряду их значений. При этом строится вариационная кривая (вариационный ряд).
Запись и анализ кардиоинтервалов проводили с помощью автоматизированного компьютерного прибора «Мир», Статистические характеристики динамического ряда кардиоинтервалов включали: математическое ожидание (М), частоту сердечных сокращений (ЧСС) и среднее квадратичное отклонение (а).
Математическое ожидание или значение М есть величина, обратная средней частоте сердечных сокращений (ЧСС) за 1 мин.: ЧСС = 60/М. ЧСС зависит от многих факторов, включая возраст, пол, положение тела, условия окружающей среды. Математическое ожидание динамического ряда кардиоинтервалов отражает конечный результат всех регуляторных влияний на сердце и систему кровообращения в целом. Как уже указывалось, этот показатель эквивалентен средней частоте пульса и является наиболее распространенной характеристикой уровня функционирования сердечно сосудистой системы. Математическое ожидание обладает наименьшей изменчивостью среди всех математико-статистических показателей, поскольку это один из хорошо гомеостатируемых показателей организма, и его отклонения от индивидуальной нормы обычно символизируют об увеличении нагрузки на аппарат кровообращения или о наличии патологических отклонений.
Среднее квадратическое отклонение значений динамического ряда кардиоинтервалов представляет собой один из основных показателей вариабельности сердечного ритма и характеризует состояние механизмов регуляции. Он указывает на суммарный эффект влияния на синусовый узел симпатического или парасимпатического отделов вегетативной нервной системы. Увеличение или уменьшение этого показателя свидетельствует о смещении вегетативного гомеостаза в сторону преобладания одного из отделов вегетативной нервной системы.
Числовыми характеристиками вариационных пульсограмм наряду с показателями статистических оценок, являются мода (Мо), вариационный размах (Ах) и амплитуда моды (АМо).
Мода - это диапазон значений наиболее часто встречающихся R - R интервалов. Обычно в качестве моды принимают начальное значение диапазона, в котором отмечается наибольшее число R - R интервалов. Мода при достаточно стационарных процессах совпадает с математическим ожиданием.
Состояние сердечно-сосудистой системы у школьников, систематически занимающихся на компьютере в разных экологических условиях
Важное место в адаптации, особенно к физическим нагрузкам, имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Кроме того, от состояния данной системы во многом зависит становление остальных систем организма ребенка, поскольку, участвуя в процессах развертывания и реализации генетической программы, система кровообращения определяет развитие других систем растущего организма.
О состоянии адаптационно-приспособительных процессов в сердечнососудистой системе, а также о степени влияния симпатической и парасимпатической вегетативной нервной системы на управление сердечным ритмом позволяет судить математический анализ показателей вариационной пульсометрии (Баевский P.M., Кириллов О.И., Клецкин С.З., 1984; Жемайтите Д.И., Воронецкас Г.А., Броксайтене Ю.К., 1988; Pagani М., Lombardi P., Guzetti S., 1986).
Для характеристики состояния ССС системы нами были использованы показатели кардиоинтервалографии (ЧСС, Мо, АМо, АХ), а также величина артериального давления (АД) и показатели, характеризующие состояние регуляторных механизмов - индексы напряжения (ИН), централизации (ИЦ), адаптационный потенциал (АП).
Результаты исследования влияния новых антропогенных факторов среды, обладающих полимодальным воздействием на организм человека -компьютеров на состояние сердечно-сосудистой системы представлены в таблицах 9-13 и на рисунках 1-8.
Согласно полученным нами данным, систематические занятия на компьютере два раза в неделю не вызывают существенных сдвигов базальных показателей системы кровообращения у 16-17-летних школьников, проживающих в равнинном сельском районе. Так, ЧСС у детей, занимающихся на компьютере, до занятий не отличается достоверно от такового показателя у детей контрольной группы, то есть не занимающихся на компьютере (табл. 9, рис. 1). При этом достоверных половых различий мы не обнаружили.
В условиях среднегорья и в контрольной, и в опытной группах базальная ЧСС выше, чем у 16-17-летних школьников, проживающих на равнине. Достоверно выраженные различия отмечали у девушек 16-17 лет (Р 0,05-0,01) и юношей 17 лет (Р 0,05). Урбанизация как фактор среды также приводит к повышению ЧСС (Р 0,001). Наибольшая величина пульса имеет место у девочек 16 лет. В 17 лет наблюдали сходную динамику, однако более значимые отличия наблюдали у юношей (Р 0,01-0,001), что может свидетельствовать о более выраженной экосенситивности сердечнососудистой системы юношей в данной возрастной группе (табл. 9, рис. 1).
При этом в 16 лет в опытных группах наблюдали сдвиг гистограммы влево и возрастание вариативности кардиоинтервалов. Так, у сельских школьников контрольной группы, проживающих на равнине, длительность кардиоинтервалов располагается в диапазоне 0,7 -:- 1,0 с, у сельских школьников, проживающих в условиях среднегорья, - в диапазоне 0,7 -:- 0,9 с, у городских, - в диапазоне 0,6 -:- 1,0 с. У школьников, систематически занимающихся на компьютере, значения кардиоинтервалов колеблются в следующих диапазонах: сельский равнинный район - 0,8 -:- 1,0 с, сельский на высоте 859 м - 0,5 -:- 0,9 с, городской - 0,4 -:- 0,9 с, что свидетельствует о некоторой дисрегуляции в системах управления ритмом сердца при сочетанном воздействии компьютеров и других неблагоприятных факторов среды. Обращает на себя внимание факт более выраженных сдвигов кардиоинтервалов у городских школьников, что указывает на потенцирование эффектов урбанизации и систематических занятий на компьютере.
Реактивность системы кровообращения на занятия с использованием компьютера, судя по показателям ЧСС, также зависит от места проживания (табл.9). Так, в сельском районе традиционная форма занятий приводит к незначительному повышению ЧСС (Р 0,05) как у мальчиков, так и у девочек. Систематические занятия на компьютере у сельских школьников, проживающих на равнине, практически не изменяют величину ЧСС: в 16 лет до занятия ЧСС составляла 68,2±0,5 уд./мин. у мальчиков и 67,5±0,8 уд./мин. у девочек, после занятий 70,1±0,6 уд./мин. и 69,9±0,7 уд./мин. соответственно (Р 0,05); в 17 лет - до занятия 64,2±0,6 уд./мин. у юношей, 66,3±0,7 уд./мин. у девушек, после занятия - 68,9±1,4 уд./мин. у юношей и 68,1±0,9 уд./мин. у девушек.
У сельских школьников, проживающих в условиях среднегорья, в 16 лет величина ЧСС после занятий на компьютере обнаруживает тенденцию к повышению, но существенно не изменяется, что свидетельствует об адекватной реактивности сердечно-сосудистой системы, судя по данному показателю (табл. 9). В 17 лет девушки обнаруживают более высокую реактивность системы кровообращения на занятия с компьютером в отличие от традиционных занятий (Р 0,05).
В городском районе традиционные занятия вызывают такую же по направленности, однако более выраженную реакцию ритма сердца (Р 0,05) (табл. 9), что косвенно указывает на более высокую степень активации симпатической нервной системы.
Дополнительный фактор среды в виде компьютера, в условиях уже действующего фактора - урбанизации, приводит к еще большему повышению ЧСС в группе в целом. Анализ изменений данного показателя у мальчиков и девочек 16 лет выявил разнонаправленные сдвиги: систематические занятия на компьютере в условиях городской среды приводят к достоверно выраженному, по сравнению с контрольной группой, повышению ЧСС у девушек (Р 0,01) и ее снижению у мальчиков, что может свидетельствовать о наступлении у них первых признаков утомления. В 17 лет регистрировали достоверно выраженное повышение ЧСС как у девушек (Р 0,001), так и у юношей (Р 0,05) (табл. 9). При этом как базальная, так и реактивная ЧСС у городских школьников опытных групп были достоверно выше, чем у сельских (Р 0,05-0,001).
В целом анализ половых различий реакции системы кровообращения на систематические занятия на компьютере по показателям ЧСС показал, что в 16 лет более высокую реактивность выявляет сердечно-сосудистая система девушек, а в 17 лет - юношей.
Занятия на компьютере приводят к неоднозначным изменениям и другого важного показателя функционирования системы кровообращения - амплитуды моды (АМо) у школьников, проживающих в разных экологических условиях.
Анализ показателей АМо у школьников, проживающих в экологически благоприятном равнинном сельском районе (рис. 2, табл. 9), также свидетельствует об отсутствии достоверно выраженных различий у 16-17-летних школьников опытной группы по сравнению с контрольной как до, так и после занятий на компьютере. Половых различий в реакции на систематические занятия с компьютером не выявлено (Р 0,1-0,5).
Проживание в условиях среднегорья приводит к достоверно выраженному повышению АМо как до, так и после занятий у мальчиков 16 лет по сравнению с таковым показателем у мальчиков контрольной группы (Р 0,05). У девушек 16 лет, систематически занимающихся на компьютере в условиях среднегорья, достоверно значимые изменения АМо выявлены только после занятий на компьютере (Р 0,05). В 17 лет у школьников опытной группы наблюдали противоположную динамику показателей АМо (рис. 2, табл. 9).
Следует подчеркнуть, что, как и в отношении ЧСС, отмечали более высокие базальные показатели АМо у школьников контрольной и опытной групп, проживающих в условиях среднегорья по сравнению с равнинным сельским районом (рис. 2, табл. 9).
Урбанизация, как фактор окружающей среды, также приводит к повышению базальной величины АМо, достоверно выраженному у девушек 16 лет (рис. 2, табл. 9). Систематические занятия на компьютере приводят к более значимому повышению АМо, достоверно выраженному у мальчиков 16 лет. В 17 лет базальная величина АМо не обнаруживала достоверно выраженных отличий, в то время как после занятий регистрировали достоверно значимое повышение АМо у учащихся опытной группы по сравнению с контрольной (Р 0,05).
