Исследование хронотропной функции сердца у младших школьников в процессе адаптации к учебной деятельности при применении дозированной умственной нагрузки оказывается высокоинформативным и позволяет выявлять роль различных факторов, оказывающих влияние на сердечный ритм.
Изучение статистических характеристик сердечного ритма в последние годы стало интенсивно развиваться. Этот подход применяется в оценке работы сердца в физиологических и клинических исследованиях при различных нагрузках: стрессовых, умственной и физической работе. Однако исследовались главным образом взрослые. В некоторых работах рассматривались возрастные особенности статистических характеристик сердечного ритма у детей 3 - 17 лет. Необходимо отметить, что применяемая в этих исследованиях ручная обработка экспериментальных данных в значительной мере ограничивает их информативность в сравнении с машинной.
В большинстве работ рассматривается вариационное распределение интервалов (ВИ) и последовательное распределение R - R интервалов. Оба варианта распределения обычно содержат многие сотни интервалов, что позволяет оценить состояние хронотропной функции сердца за довольно длительные промежутки времени. ВИ обычно используется при стационарном состоянии организма, а последовательное распределение позволяет оценить переходные процессы, возникающие при действии различных нагрузок. Вариационный метод анализа ритма сердца может быть средством для изучения механизмов регуляции. Вариационная интервалометрия позволяет оценивать функциональное состояние организма в целом посредством анализа сердечного ритма - одного из наиболее доступных для исследования физиологического параметра. Многофакторный анализ взаимосвязей сердечного ритма с различными воздействиями повышает требования к точности регистрации процесса.
Большинство исследователей в зависимости от методического уровня и приемов математической обработки ЧСС наблюдают частые дыхательные колебания, а также более медленные - с периодами 10, 20, 70 с, при этом дыхательную аритмию связывают главным образом с колебанием тонуса блуждающих нервов. В генезе медленных волн предполагается ведущая роль симпатической нервной системы. Однако природа возникновения медленных волн до сих пор не ясна.
В исследованиях последнего времени применен метод записи ЭКГ на магнитную ленту с последующим вводом ее в ЭВМ. При этом машина во время ввода данных вычисляла значение каждого R - R интервала. В процессе обработки получали вариационные интервалограммы, функции плотности распределения и спектральной плотности. Математической обработке подвергались 800 - 1000 интервалов для каждого этапа в ситуации исследования по соответствующей программе. Процедура сбора данных состояла в регистрации ЭКГ на магнитную ленту: 1) в покое сидя за рабочим столом, 2) при выполнении дозированной умственной нагрузки в течение 10 мин по корректурным таблицам В. Я. Анфимова. Исследования по одинаковой программе проводились в начале, середине и конце учебного года.
Несмотря на различие в динамике изменений сердечного ритма в первые 3 мин умственной нагрузки, вторую часть задания дети выполняют с устойчивыми характеристиками сердечного ритма. Оказалось, что различие изменений связано с колебаниями исходных значений длительности сердечного цикла. Найдена значимая корреляция между исходными величинами среднего R - R интервала и его изменениями в 1-ю мин выполнения задания. В частности, коэффициент ранговой корреляции у детей 7 - 8 лет равняется 0,90; 8 - 9 лет - 0,66; у мальчиков 9 - 10 лет - 0,76. Таким образом, чем выше фоновое значение ЧСС, тем меньше его учащение в процессе краткосрочной адаптации к умственной нагрузке (или тем больше урежение ритма) в 1-ю мин выполнения задания.
В большинстве случаев дети с лабильным пульсом на умственную нагрузку реагировали учащением ритма, а с устойчивым - в 1-ю мин - его урежением. При проведении исследований по единой программе в начале и конце учебного года выявлено, что в конце года учащение пульса в 1-ю мин умственной нагрузки было значительно менее выражено. Преобладающей была реакция с запаздыванием, когда сердечный ритм достоверно учащался лишь ко 2 - 3-й мин задания. Эти изменения свидетельствуют о развитии приспособительных реакций у детей младшего школьного возраста. Вариационная интервалограмма от начала к концу учебного года сужалась, в то время как погодовой анализ ВИ у одних и тех же детей выявляет ее достоверное расширение с возрастом.
Для анализа функции спектральных плотностей R - R интервалов весь диапазон периодов колебаний от самых медленных до самых быстрых был разделен на 3 поддиапазона: от 50 до 20 с - медленные колебания, от 20 до 8 с - средне медленные и от 8 с и менее - более быстрые. Анализ данных для начала, середины и конца учебного года показал, что в начале учебного года при выполнении дозированной умственной нагрузки к середине задания у большинства детей интенсивность частот в диапазоне среднемедленных колебаний увеличивалась, а у части детей, напротив, уменьшалась. К середине и концу учебного года только в единичных случаях интенсивность колебаний этого поддиапазона частот снижалась.
В начале года интенсивность медленных частот к середине задания ослаблялась у 60% детей, а усиливалась у 40%. В середине года в половине случаев имело место снижение интенсивности медленных колебаний, а в другой половине - ее увеличение. В конце года доля случаев с увеличением медленных колебаний достигала 61%. Следовательно, в процессе учебного года прослеживается тенденция к преобладанию реакции на умственную нагрузку с усилением медленных и в еще большей степени среднемедленных колебаний.
Анализ функции спектральных плотностей R - R интервалов для положения сидя в начале, середине и конце учебного года показал, что в подавляющем большинстве случаев имеет место последовательное уменьшение интенсивности дыхательной аритмии, усиление среднемедленных и появление медленных частот.
Анализ функции спектральной плотности R - R интервалов, построенной на основании 10-минутной записи ЭКГ в покое, обнаружил, что у младших школьников обычно встречаются следующие периодики колебаний R - R интервалов: дыхательная аритмия (2,4 - 4,8 с), периоды в 5 - 7, 10 - 15, 20, 30 и 50 с.
Оказалось, что самые медленные колебания (20 - 50 с) в состоянии относительного покоя (в положении сидя) были более выражены у детей с симпатическим типом регуляции, а интенсивность дыхательной аритмии, как правило, была максимальна у детей с парасимпатическим типом. Можно полагать, что относительная интенсивность описанных периодических воздействий связана с типом вегетативной регуляции. Выполнение тестирующего задания сопровождалось формированием или значительным усилением гармонических колебаний с периодами 8 - 10, 20, 30 и 50 с. Соотносительные интенсивности указанных медленных колебаний в ходе выполнения задания меняются так, что в одной части задания доминирует одна частота, а в другой - другая.
Таким образом, комплекс способов статистической обработки сердечного ритма, включающий вариационную и последовательную интервалометрию и анализ спектральной плотности R - R интервалов, показал, что в процессе кратковременной адаптации к выполнению дозированного умственного задания младшими школьниками наблюдается сужение и смещение вариационной интервалограммы влево, что проявляется в учащении сердечного ритма и изменении спектральной плотности - в направлении усиления медленных и среднемедленных колебаний. Вышеуказанный анализ, проведенный многократно у одних и тех же 30 школьников в течение 2 лет, позволил установить разнонаправленный характер адаптационных и возрастных сдвигов сердечного ритма, что подтверждает достоверность их оценки как результата долговременной адаптации.
