Литературные данные по нормативам основных параметров гемодинамики у детей младшего школьного возраста достаточно противоречивы для состояния покоя. Основной причиной указанного являются неудовлетворительный методический уровень и зачастую неправильная организация исследований. Обычно наибольшая вариабельность показателей~ наблюдается при использовании звукового метода Короткова, в то же время АД, определяемое механокардиографически, оказывается близким в определенном возрасте, по данным разных авторов.
Среди исследователей отсутствует также единое мнение о характере изменений АД под влиянием краткосрочных и длительных умственных нагрузок. Одни исследователи считают, что изменения гемодинамических показателей весьма тонко отражают состояние организма школьников в процессе учебной деятельности и сигнализируют о моменте наступления перегрузки учебной работой, другие расценивают повышение АД как признак утомления или же считают, что у первоклассников в результате учебной деятельности не отмечается изменений параметров гемодинамики, а изменения сосудистого тонуса под влиянием умственной нагрузки более выражены у 9 - 11-летних в сравнении с 7 - 8-летними. Методом реоэнцефалографии выявлено увеличение (на 25 - 30%) амплитуды РЭГ и индекса кровотока. Однако сложная нагрузка примерно у 50% детей вызывает уменьшение кровенаполнения мозговых сосудов - их спазм. Можно полагать, что подобная реакция является результатом утомления.
В ряде исследований при изучении на большом контингенте учащихся школ Москвы изменений АД обнаружено его понижение в течение недели, учебной четверти и года. Применив метод механокардиографии, исследователи установили достоверное снижение систолического и диастолического АД от начала к концу учебного года у одних и тех же детей. Дозированная умственная нагрузка вызывает значительные изменения параметров центральной гемодинамики. Во все периоды учебного года в ответ на дозированную нагрузку Mn понижается на 7 - 8%. Мх в начале учебного года снижается на 5 - 6 мм рт. ст., в середине и конце учебного года достоверных изменений не выявляется. Пульсовое давление во время умственной нагрузки возрастает на 30 - 40%,(р<0,001). УО и МОК в момент действия нагрузки увеличиваются, причем больше в конце учебного года.
При сопоставлении объема переработанной информации со степенью изменений параметров центральной гемодинамики у младших школьников в определенные периоды учебного года обнаруживаются значимые корреляции между ними. У первоклассников во все периоды учебного года выявлена обратная связь (р = -0,546 ... - 0,711; р<0,05) между степенью изменений Мх и МОК и объемом переработанной информации. Это говорит о том, что дети легко справляются с предлагаемой умственной нагрузкой и большого напряжения сердечно-сосудистая система не испытывает. Иная картина наблюдается у третьеклассников; в начале второго полугодия у девочек обнаруживается, положительная связь Мх и МОК с объемом переработанной информации (р = +0,505; р<0,05), в конце учебного года теснота связи возрастает (р = +0,630; р<0,05). Увеличение Мх и МОК под влиянием умственной~ нагрузки говорит о напряженном функционировании сердечно-сосудистой системы у девочек 3 класса во все периоды учебного года.
Мозговое кровообращение как важнейшая область периферического кровообращения у взрослых людей изучается достаточно широко. Для этого разработан ряд методик, которые не только не безвредны, но даже представляют некоторую опасность и при изучении мозгового кровообращения у младших школьников неприемлемы.
В последние десятилетия все более широкое распространение получает метод реоэнцефалографии, основанный на регистрации пульсовых колебаний сопротивления ткани току высокой частоты. В настоящее время для изучения мозгового кровообращения у детей применим лишь этот метод как абсолютно безвредный и достаточно объективный.
Мозговое кровообращение у детей изучается в нескольких направлениях. Информативность реоэнцефалографии, существенно повышается при сочетании ее с другими методами, дающими информацию о состоянии сосудов в непосредственно измеряемых величинах, для чего целесообразно применять биомикрофотоскопию сосудов бульбоконъюнктивы параллельно с регистрацией мозгового кровотока. Морфометрическая обработка изображений сосудов бульбоконьюнктивы позволила получать данные о размерах артериол и венул и обнаружить корреляции величин полушарного мозгового кровотока с размерами микрососудов бульбоконъюнктивы, которые, как это в настоящее время признано, являются критерием состояния микрососудов мозга.
Для изучения функционального состояния мозговых сосудов целесообразно проведение функциональных проб. Такими пробами при исследовании детей могут быть дыхательные - задержка дыхания на неглубоком вдохе (длительностью 10 с) и гипервентиляция (длительностью 30 с). Из литературных данных известно, что гипоксия, возникающая при задержке дыхания, достаточна для того, чтобы произошли изменения РО2 в ткани мозга и крови. Тканевая гипоксия и ацидоз приводят в нормальных условиях у взрослых людей к возрастанию мозгового кровотока. Механизмы изменений мозгового кровообращения после гипервентиляции более сложны, но главным фактором является вторичная тканевая гипоксия. Весьма важные данные о состоянии мозгового кровообращения как локального, так и полушарного можно получить при изучении влияния на мозг ритмического светового раздражения, легко и точно дозируемого. Вышеуказанные функциональные пробы, адекватные для изучения состояния мозгового кровотока у детей в физиологических условиях, вызывают увеличение мозгового кровотока.
Получен ряд существенных данных по изменению мозгового кровообращения у школьников 1 - 3 классов в различные периоды учебного года. Результаты получены на однородном контингенте испытуемых в одинаковых условиях опыта и в одни и те же периоды учебного года.
При исследовании 20 детей обоего пола, учеников 1 класса, было обнаружено, что у 13 детей преобладал кровоток в правом полушарии, а у 7 детей - в левом. Вместе с тем все дети были разделены на 2 группы: с исходно высоким (80%) и низким (16%) коэффициентом асимметрии (КА). Разность между группами достоверна (р<0,01). Разделение детей по этому признаку было оправдано тем, что динамика амплитудных показателей и степени их асимметрии была неодинакова у 2 групп детей в течение учебного года (рис. 25). Ко второму полугодию в группе детей с исходно высокой асимметрией наблюдались значительно менее выраженные изменения амплитуды РЭГ и степени асимметрии. Показатели мозгового кровотока у детей с исходно низкой степенью асимметрии были значительно более вариабельны, а мозговой кровоток после снижения в 3 четверти к концу года резко нарастал.
Рис. 25. Изменение коэффициента асимметрии (КА) мозгового пульсового кровотока у школьников 1 - 3 классов с исходно высокой (1) и исходно низкой (2) асимметрией
Наибольшие сдвиги в величине показателей мозгового кровотока происходили в период между концом 2 и началом 3 четверти. РЭГ-исследования тонуса и реактивности мозговых сосудов проводились параллельно с биомикрофотоскопией сосудов бульбоконъюнктивы. Изменения мозгового кровотока вызывались с помощью дыхательных проб. При сопоставлении данных по изменению величины пульсового кровотока в каждом полушарии и диаметра микрососудов бульбоконъюнктивы выявлено, что в конце 2 четверти задержка дыхания вызывала увеличение мозгового кровотока на 16%, тогда как артериолы увеличивали свой и показателями пульсового кровотока в левом полушарии (р=0,98; р<0,05 ... <0,01). Более тесная корреляция артериолярного звена микрососудов правой бульбоконъюнктивы с кровотоком в левом полушарии, вероятно, является отражением перекрестного кровоснабжения глазного яблока. Венозный отток из сосудов глазного яблока осуществляется ипсилатерально, поэтому диаметр венул слабо отрицательно (р = -0,44; р<0,05 ... <0,01) коррелировал с величиной пульсового кровотока в обоих полушариях.
Таким образом, применение витальной биомикрофотоскопии позволило выявить изменения сосудистого тонуса у детей в течение учебного года и установить корреляционные отношения между показателями мозгового кровотока и микроциркуляторного русла бульбоконъюнктивы.
Во 2 классе повышение степени асимметрии у детей с исходно низкой асимметрией, начавшееся с конца 3 четверти 1 класса, продолжалось до конца 1 четверти 2 класса. Таким образом, максимальные значения КА, наблюдавшиеся у тех же детей в 1 классе после зимних каникул, во 2 классе появились в конце 1 четверти. У детей с исходно высокой асимметрией наблюдался тот же процесс, но значительно менее выраженный (см. рис. 25). Уже со 2 четверти КА изменяется незначительно в течение всего второго года обучения, что может свидетельствовать о наступившей адаптации к учебной нагрузке.
Динамика амплитуды пульсовых колебаний мозгового полушарного кровотока во 2 классе была вполне закономерной. У всех детей мозговой кровоток к концу четверти понижался, однако больше у детей с исходно менее выраженной межполушарной асимметрией.
Стабилизация показателей четвертной и годовой динамики мозгового кровообращения указывает на наступившую адаптацию к учебной нагрузке. Реакции кровотока в ответ на дыхательные пробы во 2 классе чаще, а со второго полугодия всегда адекватна и выражается в его возрастании. Заслуживает внимание факт, что в это же время практически всегда мозговой полушарный кровоток возрастал в ответ на ритмическое световое раздражение, а степень асимметрии при этом изменялась мало. По-видимому, тип реакции, при котором изменения мозгового кровотока происходят в основном за счет увеличения пульсового кровотока, а не межполушарной асимметрии, наиболее экономен и адекватен, что указывает на зрелость местных механизмов регуляции.
При исследовании динамики асимметрии и величины пульсовых колебаний мозгового кровотока у третьеклассников оказалось, что лево- и правосторонняя асимметрия наблюдалась в одинаковом числе случаев, причем, как и в 1 - 2 классах, выявилось 2 группы детей: с исходно высокой и исходно низкой степенью асимметрии. Динамика изменений КА в течение года была неодинакова. Наиболее существенные изменения КА выявлены в конце первого и второго полугодий, когда показатели асимметрии для обеих групп детей сближаются. Необходимо отметить существенную особенность мозгового кровообращения у третьеклассников, выражающуюся в возрастании мозгового кровотока и уменьшении степени его асимметрии к концу учебного года. Вероятней всего такой тип реакции свидетельствует об адаптивных изменениях мозгового кровообращения у детей этого возраста. Функциональные пробы у детей 9 - 10 лет обычно вызывают адекватные сдвиги внутричерепной гемодинамики, выражающиеся в увеличении кровотока и снижении асимметрии, причем выраженность этих изменений менее интенсивна, чем у младших детей. Мозговое кровообращение у третьеклассников, совершеннее, чем у первоклассников.
Таким образом, установлено, что основной особенностью мозгового кровообращения у детей 7 - 10 лет является межполушарная амплитудная асимметрия пульсового кровотока. Этот факт не вызывает сомнений, так как в исследовании применен реоплетизмограф РПГ-2-02, который позволяет измерять базисное сопротивление на каждом канале с точностью до 1 Ома. До сих пор подавляющее большинство исследователей использовали другие типы реографов, измеряющие базисное сопротивление в лучшем случае с точностью +-10%. Именно это не позволило ранее говорить о достоверности асимметрии полушарного кровотока.
Феномен межполушарной асимметрии имеет два основных аспекта: морфологический и функциональный.
Интересны работы, доказавшие преобладание височной доли левого полушария. Исследовалась интенсивность кровоснабжения полушарий головного мозга и онтогенезе. Согласно этим данным, в возрасте до 3 лет в равном числе случаев встречается увеличенная плотность сосудов в одном из полушарий. В 6 - 8 лет в 60% случаев преобладает развитие сосудов в правом полушарии, а в 40% - в левом. У 18-летних это соотношение изменяется на обратное.
Другим, значительно более важным является функциональный аспект асимметрии. Общепринято положение о корреляции метаболизма и функции головного мозга. В настоящее время появилось достаточное количество нейрофизиологических исследований взрослых здоровых и больных людей, в которых выявлена функциональная асимметрия полушарий головного мозга. Четко показано наличие функциональной асимметрии полушарий при зрительном и слуховом восприятии, а также при решении наглядных и словесных задач. В целом проблема функциональной асимметрии рассматривается как проявление сложных межполушарных взаимодействий головного мозга.
В свете полученных нами данных представляют интерес работы, в которых изучалось проявление функциональной асимметрии у детей 5 - 8 лет методом электроэнцефалографии. Использовались функциональные нагрузки: первосигнальные и второсигнальные. Установлено наличие функциональной асимметрии (по показателям интегральной активности альфа-, бета- и тетаритмов) как в покое, так и при функциональных нагрузках во всех возрастных группах. При этом у детей 5 - 6 лет преобладающей была правосторонняя асимметрия, а у 8-летних - левосторонняя. У 7-летних детей наиболее распространенным оказался смешанный тип асимметрии. Сопоставляя наши данные с этими результатами, можно предположить, что изменение знака асимметрии связано с функциональными перестройками головного мозга у детей этого возраста и становлением доминантности левого полушария.
В ряде работ высказывается мнение о том, что функциональная асимметрия является существенным критерием адаптации и может стать показателем не только состояния организма, но и мерой адаптации ЦНС ребенка к внешним условиям среды.
Сопоставляя изменения мозгового кровообращения и сердечной деятельности в динамике учебного года, можно наглядно видеть, что периоды напряженного функционирования миокарда и всей сердечно-сосудистой системы в целом совпадают с увеличением функциональной асимметрии полушарий головного мозга, проявляющейся в межполушарной амплитудной асимметрии мозгового кровотока. Таким образом, обучение в школе, являясь диссимметрирующим фактором внешней среды и оказывая специфическое влияние на кровоснабжение головного мозга младших школьников, обусловливает возникновение функциональной асимметрии полушарий головного мозга и приводит к изменению функционального состояния сердечно-сосудистой системы детей.
Исходя из общепризнанного в настоящее время факта, что в состоянии покоя адаптационные сдвиги, если они не являются реакцией на экстремальные воздействия, могут обнаруживаться только при дополнительных возмущающих воздействиях на систему, были применены дозированные физические и умственные нагрузки во все периоды учебного года (начало и конец каждой четверти, начало и конец полугодия и учебного года). Регистрация показателей функции сердца и сосудов в различные периоды учебного года до нагрузок, в ряде исследований во время нагрузок и во всех исследованиях с первых секунд восстановительного периода позволила выявить ряд существенных закономерностей, характеризующих адаптацию и дезадаптацию к суммарной учебной нагрузке, а также признаки утомления. Выявлены различия в реакциях между мальчиками и девочками, между возрастными группами 7 - 8 и 9 - 10 лет.
Исследование сократительной функции миокарда у одних и тех же детей в течение 2 лет показало, что наименее благоприятно соотношение фаз систолы, характеризующееся укорочением Т и удлинением Е, особенно выявляемое в восстановительном периоде после динамической нагрузки. Удлинение Е к концу учебного года должно быть оценено как критерий утомления. Соответственно Д была наибольшей после зимних каникул, а к концу года укорачивалась. Удлинение Т к концу учебного года свидетельствовало о некотором кислородном долге миокарда. Заслуживает внимания факт худшего уровня регуляции функции сердца у девочек 9 - 10 лет, реагирующих на динамическую нагрузку более резким, чем у мальчиков, учащением ритма сердечных сокращений, укорочением Т и удлинением Е в восстановительном периоде.
Изучение содержания АТФ и общих нуклеотидов у обследованных детей подтвердило, что гипердинамический тип сократительной функции миокарда сопровождается снижением уровня АТФ в эритроцитах, свидетельствуя о дефиците клеточных энергетических ресурсов. Сопровождающее этот тип реакции сократительного миокарда усиление экскреции катехоламинов свидетельствует о напряженном функционировании САС, что, как известно, сопровождается повышенной утилизацией кислорода миокардом, вызывая его кислородный долг. Изучение гемодинамических сдвигов в динамике учебного года показало понижение всех видов АД к концу учебного года. Одновременно было выявлено, что статическая нагрузка на мышцы предплечья вызывает повышение всех видов АД, более выраженное к концу учебного года и происходящее главным образом за счет повышения УПС кровотоку.
Существенные закономерности выявлены в изменениях мозгового кровотока в процессе адаптации к учебной нагрузке. Показано снижение мозгового кровотока и усиление межполушарной асимметрии в сочетании с изменением ее локализации - переход левосторонней в правостороннюю и наоборот. Механизмы указанных изменений кровотока были раскрыты благодаря микрофотосъемке сосудов бульбоконъюнктивы, позволившей выявить наклонность к спастическим реакциям артериол к концу учебного года. Полученные закономерности подтверждают наши прежние данные о высокой реактивности артериолярного звена детей и подростков, что обусловливает его активное участие в процессе адаптации школьников к учебной нагрузке. При этом ведущим фактором в динамике уровня АД у младших школьников являются изменения УПС кровотоку.
