Экология человека

Гора Елена Петровна

Сердечно-сосудистая система – основное звено в транспортировке кислорода к работающим мышцам. Именно предельными возможностями повышения минутного объема крови (МОК), в первую очередь ударного объема крови (УО), ограничивается увеличение доставки тканям кислорода при мышечной работе. При этом механизмы внешнего и тканевого дыхания оказываются использованными еще не до конца. Показано, что приспособление системы кровообращения к мышечной работе происходит путем перераспределения крови между работающими и неработающими органами. Увеличиваются МОК и артериальное давление. В самом начале работы циклического характера при сокращении большой группы мышц в результате работы «мышечного насоса» увеличивается приток крови к сердцу. В связи с этим увеличивается частота и сила сердечных сокращений

и соответственно возрастают УО и МОК. В работающих мышцах отмечается падение сосудистого тонуса, расширение сосудов, уменьшение сопротивления и увеличение кровотока, величина которого по современным представлениям определяется тремя основными факторами:

– местными вазодиляторными механизмами;

– работой мышечного насоса;

– препятствием току крови, создаваемым мышцами при сокращении.

Благодаря рефлекторным влияниям осуществляется регуляция просвета сосудов в неработающих областях, приводящая к перераспределению крови между органами. Имеются данные об отсутствии существенных различий в частоте пульса у детей при выполнении работы максимальной мощности. Если у 13-летних школьников частота пульса при достижении максимального потребления кислорода составляла 205 уд./мин, то у 14-15-летних – 200, а у 16-18-летних – 189 уд./мин.

При изучении переходных процессов от покоя к устойчивому состоянию при таких нагрузках, как бег, езда на велосипеде, отмечают более быстрое достижение максимальной для стандартной нагрузки ЧСС у младших школьников по сравнению со взрослыми. У детей способность к устойчивому поддержанию усиленных функций меньше, чем у взрослых. Интервал стабильности вегетативных функций ЧСС, ЧД, АД с возрастом (от 8 до 17 лет) увеличивается. В большей степени это зависит от неспособности организма ребенка функционировать при сдвигах гомеостаза. Однако данная способность нарастает с возрастом.

Для оценки у детей в ходе индивидуального развития реактивности вегетативных функций, в частности ЧСС при мышечной работе, представляет интерес концепция о потенциальной лабильности. Этот параметр связывает диапазон между естественным ритмом, в котором работает соответствующий орган или система органов, и максимально возможным. По мнению И. А. Аршавского, в результате повышения с возрастом тонуса вагуса происходит снижение интенсивности физиологических отправлений в условиях относительного покоя. Вместе с тем повышается максимально возможный ритм деятельности вегетативных систем. Отмеченное и определяет увеличение диапазона функциональных возможностей в ходе развития организма. Дети старших возрастных групп по сравнению с младшими обладают большей потенциальной лабильностью нервных механизмов, регулирующих кровообращение.

Многочисленными исследованиями показано увеличение с возрастом всех компонентов артериального давления (АД) – минимального, максимального и пульсового. При мышечной работе у детей школьного возраста наблюдается повышение максимального давления, снижение минимального. Среднее давление меняется незначительно. Выявлено, что чем старше дети, тем больше сдвиг показателей АД. Восстановление АД до исходных величин происходит тем быстрее, чем старше возраст. После физической нагрузки у детей отмечается появление феномена «бесконечного тона». Несмотря на частую констатацию этого явления, его механизм до сих пор не объяснен. Ряд исследователей расценивают такой тип реакций, как дистоничный, или дисрегуляторный.

Результаты изучения динамики потребления кислорода при выполнении нагрузок разной интенсивности свидетельствуют о том, что нагрузки, предельная продолжительность которых превышает 2,5 мин, обеспечиваются преимущественно аэробными процессами дыхания. При выполнении нагрузок, уравненных по интенсивности, эффективность кислородно-транспортной системы организма повышается с возрастом детей за счет снижения рабочего уровня ЧСС и ЧД.

Таким образом, физическая работоспособность во многом зависит у школьников от учебной деятельности и является показателем адаптации к этой деятельности.

7.2.4. Адаптация детей к умственным нагрузкам

ЦНС

В

процессе адаптации к учебным нагрузкам, к умственной деятельности у детей происходят сдвиги в функциональном состоянии нервной системы. Это проявляется в изменении скорости условно-рефлекторных реакций, увеличении нарушений взаимодействия между первой и второй сигнальными системами. Функциональная асимметрия головного мозга оказывается связанной с изменениями отдельных звеньев и всей системы кровообращения. Показано, что у детей основной особенностью мозгового кровообращения является асимметрия полушарного пульсового кровотока, характер которого тесно связан с уровнем нервной активности полушарий головного мозга. Сопоставление измерений функционального состояния сердечно-сосудистой системы и степени асимметрии мозгового полушарного кровотока показало, что напряженное функционирование системы кровообращения в отдельные периоды учебного года сочетается с периодами резкого увеличения степени асимметрии.

Организм ребенка, адаптируясь к учебным нагрузкам, реагирует значительной перестройкой вегетативных функций. Причем отмечаются проявления долгосрочной адаптации, возрастающие от класса к классу. Установлено, что под влиянием учебной нагрузки возникают закономерные изменения сердечного ритма, дыхания, температуры тела, а характер и интенсивность этих изменений различны в разные периоды года.

Кровеносная система

Известно, что состав крови детей – в достаточной степени чувствительный и точный показатель протекающих в организме физиологических процессов. Показано, что у большинства учащихся 8-12 лет к концу учебного года наблюдалось уменьшение количества эритроцитов в периферической крови. Общее число лейкоцитов у детей 10–12 лет и у девочек 15 лет под влиянием учебного дня нарастало за счет нейтрофилов и лимфоцитов. Скорость оседания эритроцитов у большинства учащихся 8-12 лет к концу учебного дня увеличивалась, менялась фосфатазная активность нейтрофилов, а также активность фибринстабилизирующего фактора.

Под влиянием учебной нагрузки определенным изменениям подвергалась коагуляционная способность крови: у большинства учащихся начальных классов к концу учебного дня время свертывания крови укорачивалось. К концу учебного года увеличивалась вязкость крови. В процессе адаптации исследования показали преимущественное увеличение количества гемоглобина и неизменность содержания эритроцитов в периферической крови учащихся.

Анализ индивидуальных данных гемодинамических показателей у детей выявил снижение сосудистого тонуса от начала к концу учебного года. В связи с этим артериальное давление в мае было ниже должных возрастных величин. Сниженными оказались УО и МОК, а повышенным – периферическое сопротивление. Этот комплекс гемодинамических реакций нельзя считать благоприятным и нужно расценивать как эффект утомления.

Дыхательная система

С возрастом существенно изменяется ритм дыхания, длительность дыхательного цикла, соотношение между фазами 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. Так, у первоклассников коэффициент вариации наиболее высок (62,0 %) на первых неделях обучения и наиболее низок в конце первого полугодия (11–15 %). 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 4 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.