С возрастом существенно изменяется ритм дыхания, длительность дыхательного цикла, соотношение между фазой вдоха и выдоха, дыхательной паузой. Частый, не очень стабильный ритм дыхания, относительно одинаковое распределение времени дыхательного цикла между вдохом и выдохом, короткие паузы - таковы характеристики внешнего дыхания ребенка.
В процессе учебных занятий у младших школьников ЧД изменяется незначительно как в течение дня, так и на протяжении учебного года. Однако изменение вариабельности ЧД в течение года существенно (табл. 17). Так, у первоклассников коэффициент вариации наиболее высок (62,0%) на первых неделях обучения и наиболее низок в конце первого полугодия (11 - 15%) и в конце года (9 - 20%). Продолжительность фаз дыхания и их соотношение меняются значительно больше, а их изменения связаны с видом учебной деятельности, порядковым номером урока, периодом учебного года. От 1 к 3 классу продолжительность дыхательного цикла (Т1) практически не изменяется, закономерно снижается продолжительность дыхательного движения (общая продолжительность вдоха и выдоха Т2). Снижение продолжительности Т2 при относительно стабильной продолжительности Т1 ведет к достоверному увеличению паузы (П). От 1 ко 2 классу значительно возрастает, а в 3 классе снова снижается соотношение фаз вдоха и выдоха (Т3/Т4).
Примечание. Достоверность разности средних величин параметров 2 и 1 классов (1), 3 и 1 классов (2).
Наибольшие изменения параметров дыхания в течение дня выявлены на 1 - 6-й нед обучения и в конце учебного года у первоклассников, причем характер и направленность изменений на 1 - 4-й и 5 - 6-й нед существенно отличались. На 1 - 4-й нед у первоклассников от начала к концу занятий не изменялась продолжительность Т1 (от 2,69 +-0,30 с до 2,80 +-0,32 с; р>0,05), но достоверно увеличивалась продолжительность Т2 (от 1,79 +-0,23 с до 2,10 +-0,29 с; р<0,01) и значительно уменьшилась пауза между дыхательными движениями (от 0,90 +-0,08 с до 0,34 +-0,08 с; р<0,01). При этом Т3/Т4 изменялось незначительно (от 0,79 +-0,2 до 0,86 +-0,3; р>0,05). От начала к концу занятий изменился и тип дыхания - дыхание стало неравномерным: 5 - 6 поверхностных дыхательных циклов прерывались 2 - 3 очень глубокими циклами дыхания, продолжительность которых была значительно больше; за длительным глубоким вдохом следовал короткий резкий выдох. Во время письма такой неравномерный тип дыхания проявился вне зависимости от места этого урока в расписании.
На 5 - 6-й нед дневная динамика параметров дыхания меняет свою направленность: от начала к концу занятий отмечена тенденция к уменьшению Т1 (от 2,93 +-0,34 с до 2,75 +-0,39 с; р<0,05) и Т2 (от 2,31 +-0,34 с до 2,08 +-0,28 с; р<0,05), а также к снижению Т3/Т4 (от 0,94 +-0,14 до 0,72 +-0.10; р<0,05) и пауза между дыхательными движениями (от 0,86 +-0,09 с до 0,69 - 0,09 с; р<0,05), увеличению ЧД, при его ярко выраженной неравномерности и поверхностности на протяжении всех занятий.
Конец первого и начало второго полугодия характеризовались такой же неустойчивостью, неравномерностью дыхания, нестабильностью всех параметров на уроках в течение дня. В конце первого года для дневной динамики параметров дыхания примечательно существенное снижение продолжительности Т1 (от 3,19 +-0,39 с до 2,58 +-0,34 с; р<0,01), Т2 (от 2,89 +-0,29 с до 2,27 +-0,30 с; р<0,01) и пауза (от 1,18 +-0,10 с до 0,84 +-0,10 с; р<0,01) при относительной стабильности Т3/Т4 (0,98 +-0,01 - 0,87 +-0,09; р<0,05).
Таким образом, у первоклассников параметры внешнего дыхания в процессе учебных занятий характеризовались значительной вариабельностью. В течение дня отмечена тенденция к учащению дыхания за счет сокращения паузы и некоторого снижения Т1 и Т2, усиление неравномерности дыхательных циклов и фаз дыхания.
У второклассников существенных различий между динамикой параметров дыхания на уроках в течение дня на 1 - 6-й нед не выявлено, но направленность этих изменений иная, чем на первом году обучения. От начала к концу занятий на 1 - 6-й нед увеличивается продолжительность Т1 (от 2,92 +-0,02 с до 3,68 +-0,07 с; р<0,01). Значительное урежение дыхания от 20,5 до 16,3 цикл/мин происходит за счет увеличения продолжительности пауз между дыхательными движениями (от 1,42 +-0,01 с до 1,98 +-0,01 с; р<0,01). Т3/Т4 у второклассников, всегда превышающее единицу, возрастает от начала к концу занятий (от 1,28 +-0,01 до 1,42 +-0,01; р<0,01).
Динамика параметров дыхания в течение дня отражает изменение типа дыхания. До занятий тип дыхания равномерный: почти равны продолжительность вдоха и выдоха, не отличаются продолжительность дыхательного движения и паузы. Дыхание в конце занятий характеризуется затяжным глубоким вдохом, более коротким резким выдохом и значительной паузой. Урежение и углубление дыхания, увеличение паузы между дыхательными движениями, когда по другим вегетативным показателям отмечаются начальные стадии утомления, можно, по-видимому, объяснить принципом экономизации функции. При этом урежение ЧД не снижает, а, наоборот, повышает легочную вентиляцию.
В конце первого и начале второго полугодия у второклассников перестройка параметров дыхания имела ту же направленность и закономерность, что и в начале года, а различия в продолжительности и соотношении фаз дыхания недостоверны. Конец года характеризовался большей стабильностью параметров дыхания: в ходе занятий не изменялась Т1 (от 2,67 +-0,02 с до 2,52 +-0,02 с; р>0,05) и Т2 (от 1,17 +-0,01 с до 1,21 +-0,01 с; р>0,05), Т3/Т4 (1,21 - 1,11). Наиболее вариабельной, как и в начале года, была пауза, которая в ходе занятий снижалась (от 1,59 +-0,01 с до 1,25 +-0,01 с; р<0,01).
Незначительные изменения в фазах дыхания, регистрируемые в процессе учебных занятий в конце учебного года, компенсируются соответственными изменениями продолжительности паузы. Пауза - относительно легко регулируемый параметр дыхания. Она может уменьшаться и увеличиваться на значительные величины, что позволяет при сохранении жесткости временной структуры основных фаз дыхания (вдоха и выдоха) и их соотношения регулировать ЧД и тем самым изменять уровень легочной вентиляции.
Изменение дыхания в течение дня особенно наглядно иллюстрируют ПСАд, рассчитанные по параметрам внешнего дыхания. У первоклассников наибольшие величины ПСАд отмечены на 1 - 6-й нед обучения и в конце года, причем ПСАд по разным параметрам различны по величине и направленности. У второклассников обнаружена значительная величина ПСАд по Т1 и П, что указывает на существенные изменения продолжительности Т2 и П в течение всего учебного года. У третьеклассников наиболее интенсивные и разнонаправленные изменения параметров дыхания (по ПСАд) выявлены на 1 - 2-й нед обучения. Значительный разброс величин ПСАд параметров дыхания и их знаков свидетельствует о неустойчивости и различной направленности изменений параметров дыхания у младших школьников под влиянием учебных нагрузок, особенно на начальных этапах адаптации. Величина ПСАд в 3 классе значительно меньше, чем в 1 и 2 классах, что указывает на меньшую перестройку параметров дыхания на учебных занятиях в течение дня (рис. 11).
Рис. 11. ПСАд по различным параметрам внешнего дыхания у школьников 1 - 3 классов в разные периоды учебного года (в состоянии относительного покоя)
Годовая динамика параметров внешнего дыхания в процессе учебных занятий у младших школьников не отличалась большой интенсивностью (табл. 18). В течение года у первоклассников практически не изменялась продолжительность Т1 и Т2, сохранялось Т3/Т4. Меняется лишь продолжительность П, она имеет наименьшие значения на 3 - 4-й нед и в начале второго полугодия, а наибольшие - в конце года. При этом П на всех этапах исследования значительно меньше Т2 (около 20% от всей продолжительности Т1).
Таким образом, дыхание первоклассников в течение года, несмотря на значительные перестройки в течение дня, характеризуется жесткими временными пределами параметров вдоха, выдоха, их соотношения. Оперативная перестройка параметров дыхания под влиянием учебной нагрузки осуществляется в основном за счет изменения продолжительности паузы.
У второклассников выражена не только существенная перестройка продолжительности и соотношения фаз дыхательного цикла, свидетельствующая о новом принципе функционирования системы дыхания, но и большая пластичность регулирования параметров дыхания в течение года при более стабильной регуляции в течение дня. Более вариабельной становится не П, составляющая около 50% времени Т1 (против 20% у первоклассников), а продолжительность самого Т2. В годовой динамике отмечены фазовые изменения Т1 и Т2 на 1 - 6-й нед и закономерное их снижение к концу года до минимальных значений. Т3/Т4 и П на протяжении года практически не изменяются.
У третьеклассников в течение года значения Т1 почти одинаковы, Т2 меняется от максимальных значений в начале года до минимальных - в конце. П увеличивается от начала к концу года, при этом изменяется соотношение П и Т2 в каждом цикле.
Выявленная нами перестройка параметров дыхания в течение учебного года связана не только с изменением функционального состояния организма под влиянием учебных занятий, но и с большим разнообразием видов деятельности, сказывающихся на акте дыхания (речь, письмо, чтение). Несомненно, на перестройку дыхания оказывают влияние и статические нагрузки, обусловленные рабочей позой, изменение температуры и газового состава воздуха в классе.
Таким образом, изменение функции дыхания в процессе адаптации к учебным нагрузкам идет по пути большей стабилизации параметров дыхания в ответ на учебные нагрузки и установления определенной продолжительности и соотношения фаз дыхательного цикла. Если говорить о кратковременной адаптации к учебной нагрузке, то о ее наступлении можно судить по стабилизации большинства изучаемых показателей. Критерием длительной адаптации может служить та же стабильность показателей, но устойчиво сохраняющаяся на новом уровне длительное время. Меньшая вариабельность показателей от минуты к минуте, от урока к уроку, большая экономизация деятельности могут служить критериями адаптации.
