SCHOOLCHILDREN’S FUNCTIONAL STATE UNDER INTENSIVE INFORMATION LOAD AT THE INITIAL ADAPTATION PERIOD TO EDUCATIONAL ENVIRONMENT

Full Text

Криволапчук И.А., Чернова М.Б. Функциональное состояние школьников при напряженной информационной нагрузке в начальный период адаптации к образовательной среде // Экология человека. 2017. № 9. С. 18-27. Krivolapchuk I.A., Chernova M.B. Schoolchildren's Functional State under Intensive Informational Load at the Initial Adaptation Period to Educational Environment. Ekologiya cheloveka [Human Ecology]. 2017, 9, pp. 18-27. Научно-технический прогресс подготовил фундамент для перехода человечества от общества индустриального к обществу информационному. Сегодня в контексте бурного развития информационного общества происходят системные изменения процесса обучения в школе [4, 6, 7]. Современные школьники растут и развиваются в век информационно-комму никационных технологий в условиях постоянного использования сети Интернет, телефонии, радио, телевидения, традиционных и электронных средств массовой информации [7]. Нарастающая информатизация всех сфер общественной жизни оказывает неоднозначное влияние на здоровье и функциональное состояние (ФС) детей. Если суммарная величина 18 Экология человека 2018.09 Экология детства информационной нагрузки превосходит возможности школьников по ее переработке на фоне высокой мотивации деятельности, может возникнуть информационная перегрузка, следствием которой является развитие психологического стресса, рост школьной патологии и увеличение заболеваемости [7, 8, 15]. В этой связи среди актуальных проблем экологии человека особое значение приобретает проблема исследования влияния возрастающих информационных нагрузок на ФС организма школьников. Это наиболее важно в критические периоды развития, наблюдаемые в школьном возрасте, когда стресс-реализующие и стресс-ограничивающие системы организма особенно уязвимы к неблагоприятным внешним воздействиям [2, 11, 15, 18, 19]. Одним из таких периодов является начало систематического обучения в школе. Поступление в школу связано с выраженным функциональным напряжением, низкой и неустойчивой работоспособностью, высокой психофизиологической ценой учебной деятельности [4, 6, 10]. Напряженность этого периода определяется прежде всего тем, что на ребенка начинает интенсивно воздействовать комплекс «непривычных» факторов образовательной среды, адаптация к которым требует максимальной мобилизации социальных и биологических резервов организма [4]. На этом фоне высокие информационные нагрузки, сложные задания, не соответствующие возрастным и индивидуальным возможностям первоклассников, ситуации «наказания» и публичных выступлений, оценки и критики могут способствовать формированию у них хронического психологического стресса, повышению тревожности, ухудшению ФС, развитию школьной дезадаптации и увеличению заболеваемости [4, 6, 17]. Вместе с тем вопрос о влиянии информационных нагрузок разной интенсивности на ФС детей в процессе их адаптации к современной образовательной среде по-прежнему остается открытым. Цель исследования - выявить особенности ФС учащихся первых классов при напряженной информационной нагрузке в различные фазы адаптации к образовательной среде. Методы В исследовании принимали участие первоклассники (n = 137), отнесенные по состоянию здоровья к основной медицинской группе. Оно проходило в рамках традиционной организации учебного процесса в соответствии с требованиями Хельсинкской декларации. Учебный труд школьников по всем показателям соответствовал второму классу напряженности [7]. Исследование осуществлялось в три этапа с учетом особенностей физиологической адаптации первоклассников к систематическому обучению в школе: I этап - фаза ориентировочного приспособления; II этап - фаза неустойчивого приспособления; III этап - фаза относительно устойчивого приспособления [1, 4]. Изучение ФС детей проводили соответственно на 2-3, 6-7 и 15- 16-й неделях обучения в школе. Моделью информационной нагрузки служил компьютеризированный вариант работы с буквенными таблицами В. Я. Анфимова. Задание состояло в зрительном поиске на экране и идентификации условных раздражителей и тормозных агентов, в качестве которых использовались буквы, имеющие одинаковую встречаемость по всей таблице. Обследование осуществлялось в состоянии покоя и в двух режимах работы: 1) автотемпа; 2) максимального темпа при наличии «угрозы наказания». Непосредственно перед реализацией заданий испытуемым давалась инструкция, содержащая требование безошибочно работать с оптимальной и максимально возможной скоростью. Основными факторами, вызывающими психическую напряженность в этих условиях, являлись: дефицит времени, высокие требования к скорости и точности выполнения заданий, отвлечение внимания, «угроза наказания». Продолжительность отдельных периодов работы и отдыха составляла 2 минуты. Изучение динамики ФС при информационной нагрузке в разные фазы адаптации к образовательной среде проводилось в группе детей (n = 48), сформированной методом рандомизации из общего числа испытуемых, участвующих в исследовании. Регистрация œ-потенциала (ОП), характеризующего ФС центральной нервной системы (ЦНС), осуществлялась в отведении вертекс-тенар по методике В. А. Илюхиной [5] посредством портативной установки с высоким входным сопротивлением (100 МОм), предназначенной для исследования сверхмедленных физиологических процессов головного мозга. Рабочий электрод располагался на коже головы испытуемого, референтный контактировал с тенором левой руки. Q-потенциал измеряли в состоянии покоя и при выполнении тестовых нагрузок [5]. Для выявления степени напряженности регуляторных систем использовали вариационный анализ сердечного ритма по методике Р. М. Баевского. Реализация метода осуществлялась с помощью автоматизированного комплекса на базе персонального компьютера. В состоянии покоя записывали 300-500, а при тестовых нагрузках - 100-150 кардиоинтервалов. Определяли частоту сердечных сокращений (ЧСС), среднюю продолжительность R-R интервала (RRNN), моду (Мо), амплитуду моды (АМо), разброс кардиоинтервалов (MxDMn), среднеквадратическое отклонение (SDNN), стресс-индекс (SI). Систолическое (СД) и диастолическое (ДД) артериальное давление крови регистрировали в соответствии с рекомендациями Society for Psychophysical Research (1996). Применяли адекватную возрасту детскую манжету. На основании проведенных измерений рассчитывали среднее артериальное давление (САД) крови, двойное произведение (ДП) и показатели психофизиологической цены деятельности: Q/ЧСС, Q/SI, Q/ДП, A/ЧСС, A/SI, A/ДП. В состоянии покоя и после введения инструкции перед реализацией информационной нагрузки у испытуемых с помощью варианта 8-цветового теста 19 Экология детства Экология человека 2018.09 М. Люшера в модификации Л. Н. Собчик определяли уровень стресса (ситуативной тревожности - СТ). На этом этапе исследования статистическую обработку данных проводили с использованием пакета прикладных программ Microsoft Excel и Statistica 6.0. Результаты статистической обработки представлены в виде средних значений показателей и средней ошибки (M + m), средних значений разности между выборками с попарно связанными вариантами и их средней ошибки (d ± m). Статистическую значимость различий определяли на основе расчета t-критерия Стьюдента для связанных выборок. Различия считались статистически значимыми при p < 0,05. Результаты Известно, что фоновый уровень ФС с характерным для него взаимодействием регуляторных систем мозга определяет психофизиологическую реактивность при напряженной деятельности [3, 10, 16]. В этой связи представлялось целесообразным выявить особенности ФС первоклассников в условиях спокойного бодрствования в первые недели учебного года. Результаты исследования указывают на то, что у детей 6-7 лет на 2-3-й неделях обучения в школе наблюдается повышенный уровень фоновой активированности и эрготропная настройка вегетативной нервной системы (ВНС) (табл. 1). Средние значения большинства из рассматриваемых показателей ФС существенно отличались от установленных возрастных норм [5, 6, 11, 13]. Далее изучалась динамика психофизиологических показателей ФС в условиях информационной нагрузки. На 2-3-й неделях обучения в школе при выполнении тестового задания с удобной скоростью (автотемп) у первоклассников наблюдались выраженные сдвиги изучаемых показателей ФС по сравнению с состоянием спокойного бодрствования. В процессе работы возрастали ОП (p < 0,001), СД (p < 0,001), ДД (p < 0,001), САД (p < 0,001), ЧСС (p < 0,001), ДП (p < 0,001), АМо (p = 0,009), SI (p < 0,001), СТ (p = 0,003) и понижались RRNN (p = 0,036), Мо (p = 0,023), MxDMn (p < 0,001). Важно отметить, что в сопоставлении с фоном изменения большинства переменных носили статистически значимый характер (см. табл. 1). При реализации информационной нагрузки в режиме максимального темпа в условиях дефицита времени и «угрозы наказания» отмечались наиболее значительные изменения ФС (см. табл. 1). Нагрузка в максимальном темпе вызывала у всех детей дальнейшее повышение уровня общей активации ЦНС, сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатического отдела ВНС, усиление центральных регуляторных влияний на сердечный ритм, стимуляцию системной гемодинамики, возрастание уровня ситуативной тревожности. Это проявилось в «резком» возрастании уровня ОП (p < 0,001), СД (p < 0,001), ДД (p < 0,001), САД (p < 0,001), ЧСС (p < 0,001), ДП (p < 0,001), АМо (p = 0,002), SI (p < 0,001), СТ (p < 0,001) и снижении уровня RRNN (p < 0,001), Мо (p = 0,002), MxDMn (p < 0,001). Сопоставление данных о результативности выполнения тестовых заданий при разных режимах деятельности показало, что скорость работы (А; p = 0,005) в максимальном темпе в большинстве случаев возрастала, тогда как ее продуктивность (Q; p < 0,001) уменьшалась (табл. 2) вследствие возрастания числа общих ошибок и ошибок на дифференцировку. Соответственно проявилась тенденция уменьшения данных продуктивности деятельности: Q/ЧСС (p = 0,008), Q/ДП (p = 0,189), Q/SI (p = 0,52), А/ЧСС (p = 0,236), А/ДП (p = 0,007), А/Si (p = 0,479) (см. Таблица 1 Изменения показателей функционального состояния школьников при напряженной информационной нагрузке в начальный период адаптации к образовательной среде (2-3-я недели обучения) Состояние Автотемп Максимальный темп Показатель покоя А С А С M±m M+m d+m t P M+m d+m t P ОП, мВ 22,40+1,75 40,60 + 1,81 18,20 + 1,54 11,82 0,001 45,00 + 1,84 22,60+1,62 13,92 0,001 СД, мм рт. ст. 97,20±1,85 103,80 + 1,97 6,60+1,35 4,89 0,001 108,80 + 1,97 11,60 + 1,50 7,73 0,001 ДД, мм рт. ст. 61,80 + 1,59 67,40 + 1,66 5,60 + 1,14 4,91 0,001 68,80 + 1,66 7,00 + 1,22 5,74 0,001 САД, мм рт. ст. 76,30 + 1,39 81,40 + 1,48 5,10 + 1,24 4,11 0,001 84,40 + 1,42 8,10 + 1,18 6,86 0,001 ЧСС, уд./мин 96,50 + 1,64 106,20 + 1,78 9,70+1,05 9,23 0,001 107,80 + 1,76 11,30 + 1,12 10,09 0,001 ДП, отн. ед. 91,00+2,21 102,50+2,56 11,50 + 1,65 6,97 0,001 108,90+2,83 17,90 + 1,77 10,11 0,001 RRNN, мс 615,4 + 12,0 586,3 + 14,5 29,1 + 13,5 2,16 0,036 568,0 + 12,9 47,4 + 12,1 3,92 0,001 Мо, мс 596,7 + 12,6 567,1 + 12,9 29,6+12,6 2,35 0,023 556,7+12,1 40,0 + 12,2 3,28 0,002 MxDMn, мс 206,5 + 18,4 140,5 + 16,5 66,0 + 14,1 4,68 0,001 138,4 + 16,5 68,1 + 13,5 5,04 0,001 SDNN, мс 52,90+2,24 51,30+2,16 1,60 + 1,84 0,87 0,389 48,50+2,16 3,50 + 1,92 1,82 0,075 АМо, % 54,30+3,21 58,50+2,81 4,20+1,52 2,76 0,009 59,80+2,22 5,50 + 1,69 3,25 0,002 SI, отн. ед. 224,6+20,7 308,0+26,5 83,4+14,3 5,83 0,001 385,0+24,9 160,4 + 19,6 8,18 0,001 Тревога, баллы 3,36+0,24 4,11+0,27 0,75+0,24 3,13 0,003 4,53+0,32 1,17+0,28 4,18 0,001 Примечание: А - абсолютные значения показателя; С - сдвиг показателя. 20 Экология человека 2018.09 Экология детства табл. 2). Смена первого режима работы на второй сопровождается существенным увеличением психофизиологических «затрат» на переработку одного и того же объёма значимой информации. Таблица 2 Изменения показателей эффективности реализации напряженной информационной нагрузки у школьников в начальный период адаптации к образовательной среде (2-3-я недели обучения) Показа- Автотемп Максимальный темп Сдвиг t P M±m M±m d±m А, знаки 81,60 ± 4,24 91,6 ± 4,3 10,00 ± 3,42 2,92 0,005 А/ЧСС, отн. ед. 0,73 ± 0,05 0,67 ± 0,07 -0,06 ± 0,05 1,20 0,236 А/SI, отн. ед. 0,25 ± 0,08 0,20 ± 0,09 -0,05 ± 0,07 0,71 0,479 А/ДП, отн. ед. 0,78 ± 0,07 0,61 ± 0,06 -0,17 ± 0,06 2,83 0,007 Q, отн. ед. 6,73 ± 0,30 5,24 ± 0,36 -1,49 ± 0,31 4,81 0,001 Q/ЧСС, отн. ед. 0,058 ± 0,004 0,047 ± 0,005 -0,011 ± 0,004 2,75 0,008 Q/SI, отн. ед. 0,022 ± 0,003 0,016 ± 0,005 -0,006 ± 0,003 2,00 0,052 Q/ДП, отн. ед. 0,055 ± 0,005 0,051 ± 0,005 -0,004 ± 0,003 1,33 0,189 С увеличением продолжительности обучения уровень активированности в состоянии спокойного бодрствования снижается на фоне смещения вегетативного баланса в сторону повышения активности парасимпатического отдела ВНС. Изучение динамики ФС показало, что на 6-7-й неделях систематического обучения в школе отмечены менее выраженные изменения ФС детей по сравнению со 2-3-й неделями. В состоянии спокойного бодрствования выявлены статистически значимые различия в отношении ОП (p = 0,042), СД (p = 0,033), ДД (p < 0,001), САД (p < 0,001), ЧСС (p = 0,032), MxDMn (p = 0,007), SDNN (p = 0,018), АМо (p < 0,001), SI (p < 0,001) (табл. 3). На 15-16-й неделях обучения в целом наблюдалось дальнейшее снижение фоновой активирован-ности. Статистически значимые различия по сравнению со 2-3-й неделями обучения обнаружены в отношении СД (p = 0,003), ДД (p = 0,43), САД (p < 0,001), ЧСС (p < 0,001), RRNN (p = 0,011), Мо (p = 0,045), MxDMn (p = 0,047), АМо (p < 0,001), SI (p < 0,001), СТ (p = 0,012) (см. табл. 3). На 15-16-й неделях обучения у школьников 6-7 лет изучаемые параметры ФС в целом приближаются к характерным для этого возраста средним значениям [5, 6, 11, 13]. Таким образом, в состоянии спокойного бодрствования по мере развертывания процессов адаптации детей к обучению в школе наблюдаются снижение фоновой активированности, сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания активности парасимпатического отдела ВНС и уменьшение уровня ситуативной тревожности. Динамика сдвигов показателей ФС в условиях тестовых информационных нагрузок носила волнообразный характер (табл. 4, 5). На 6-7-й неделях в условиях информационной нагрузки, реализуемой в режиме автотемпа, значимые различия по сравнению со 2-3-й неделями обучения обнаружены в отношении всех рассматриваемых показателей ФС, за исключением ОП (p = 0,014) и SDNN (p = 0,347), а на 15-16-й неделях - SDNN (p = 0,164) (см. табл. 4). При работе в максимальном темпе на 6-7-й неделях обучения значимые различия по сравнению со 2-3-й неделями обнаружены в отношении ЧСС (p = 0,013), САД (p = 0,020), АМо (p < 0,001), SI (p < 0,001), A (p < 0,001), А/ЧСС (p < 0,001), А/ ДП (p = 0,013), А/SI (p = 0,012), Q (p = 0,045), Таблица 3 Динамика показателей функционального состояния школьников в условиях спокойного бодрствования в процессе адаптации к образовательной среде Показатель 2-3 нед. 6-7 нед. Cдвиг t P 15-16 нед. Cдвиг t P M±m M±m d±m M±m d±m ОП, мВ 22,40±1,75 19,70±1,82 -2,70±1,29 2,09 0,042 21,70±1,71 -0,70±1,15 0,61 0,546 СД, мм рт. ст. 97,20±1,85 94,30±1,76 -2,90±1,32 2,20 0,033 93,50±1,89 -3,70±1,19 3,11 0,003 ДД, мм рт. ст. 61,80±1,59 56,90±1,65 -4,90±1,25 3,92 0,001 59,80±1,98 -2,00±0,96 2,08 0,043 САД, мм рт. ст. 76,30±1,39 72,50±1,41 -3,80±1,12 3,39 0,001 72,00±1,45 -4,30±1,24 3,47 0,001 ЧСС, уд./мин 96,50±1,64 94,58±1,60 -1,90±0,86 2,21 0,032 92,30±1,54 -3,90±1,03 3,79 0,001 ДП, отн. ед. 91,00±2,21 90,01±2,37 -1,00±1,41 0,71 0,482 90,40±2,12 -0,60±1,28 0,47 0,642 RRNN, мс 615,4±12,0 621,9±14,1 +6,3±8,2 0,77 0,446 643,0±12,8 +24,9±9,4 2,65 0,011 Мо, мс 596,7±12,6 602,0±12,4 + 5,7±7,3 0,78 0,439 623,1±12,6 +24,1±11,7 2,06 0,045 MxDMn, мс 206,5±18,4 231,5+12,4 +24,2±8,5 2,85 0,007 223,9±13,5 + 18,2±8,9 2,05 0,047 SDNN, мс 52,90±2,24 57,10±2,08 +4,20±1,72 2,44 0,018 54,58±2,12 + 1,70±1,59 1,07 0,290 АМо, % 54,30±3,21 45,60±1,64 -8,70±1,88 4,63 0,001 43,40±1,46 -10,90±1,73 6,30 0,001 SI, отн. ед. 224,6±20,7 123,5±18,4 -101,1±24,7 4,09 0,001 155,1±19,2 -69,5±23,6 5,62 0,001 Тревога, баллы 3,36±0,24 3,09±0,22 - 0,27±0,14 1,93 0,060 2,89±0,24 - 0,47±0,18 2,61 0,012 21 Экология детства Экология человека 2018.09 Таблица 4 Динамика показателей функционального состояния школьников при реализации информационной нагрузки в режиме автотемпа в процессе адаптации к образовательной среде Показатель 2 - 3 нед. 6-7 нед. Cдвиг t P 15-16 нед. Cдвиг t P M±m M±m d±m M±m d±m ОП, мВ 40,63±1,21 38,60±1,15 -2,03±1,26 1,61 0,114 37,40±1,08 - 3,10±1,41 2,20 0,033 СД, мм рт. ст. 103,80±1,47 99,70±1,25 -4,10±1,86 2,20 0,032 97,70±1,34 - 6,10±1,59 3,84 0,001 ДД, мм рт. ст. 67,40±1,16 64,00±1,12 -3,40±1,09 3,12 0,003 62,50±1,16 -4,90±1,25 3,93 0,001 САД, мм рт. ст. 81,40±1,08 77,30±1,04 -4,10±1,02 3,42 0,001 76,30±0,97 - 5,10±1,21 4,22 0,001 ЧСС, уд./мин 106,20±1,28 101,90±1,28 -4,30±1,15 3,74 0,001 100,10±1,03 -5,1±0,9 5,67 0,001 ДП, отн. ед. 102,50±1,56 97,30±1,40 -5,20±1,79 2,91 0,006 96,50±1,76 - 6,00±1,57 3,82 0,001 RRNN, мс 586,3±14,5 609,9±15,3 +23,6±10,2 2,31 0,025 624,4±11,8 + 38,1±11,5 3,31 0,002 Мо, мс 567,1±12,9 595,4±13,7 +28,1±11,3 2,49 0,017 607,2±12,4 +40,1±12,3 3,26 0,002 MxDMn, мс 140,5±16,5 164,9±14,6 +24,4±11,7 2,09 0,042 163,2±13,5 +22,7±10,4 2,18 0,034 SDNN, мс 51,31±2,16 52,82±2,21 + 1,51±1,59 0,95 0,347 53,39±2,50 +2,08±1,47 1,42 0,164 АМо, % 58,50±2,21 47,00±2,01 - 11,50±2,14 5,37 0,001 43,70±1,98 - 14,80±2,68 5,52 0,001 SI, отн. ед. 308,0±22,5 197,1±20,5 - 110,9±26,5 4,19 0,001 193,3±16,5 - 114,7±18,0 6,37 0,001 Тревога, баллы 4,11±0,20 3,74±0,22 -0,37±0,16 2,31 0,025 3,71±0,21 - 0,40±0,19 2,11 0,041 А, знаки 86,10±4,24 112,80±4,20 +26,70±3,91 6,83 0,001 127,2±4,1 +41,1±5,3 7,76 0,001 А/ЧСС, отн. ед. 0,73±0,05 0,98±0,05 +0,25±0,06 4,17 0,001 1,11±0,04 + 0,38±0,06 6,35 0,001 А/SI, отн. ед. 0,25±0,08 0,45±0,07 +0,20±0,07 2,86 0,006 0,52±0,09 + 0,27±0,07 3,86 0,001 А/ДП, отн. ед. 0,78±0,07 1,02±0,06 +0,24±0,07 3,44 0,001 1,12±0,06 + 0,34±0,08 4,26 0,001 Q, отн. ед. 6,73±0,30 7,87±0,33 + 1,14±0,38 3,00 0,004 8,21±0,33 + 1,48±0,41 3,61 0,001 Q/ЧСС, отн. ед. 0,058±0,004 0,071±0,005 +0,013±0,004 3,25 0,002 0,074±0,004 +0,016±0,004 4,06 0,001 Q/SI, отн. ед. 0,022±0,003 0,036±0,003 +0,014±0,003 4,67 0,001 0,038±0,005 +0,016±0,070 2,29 0,027 Q/ДП, отн. ед. 0,055±0,005 0,066±0,004 +0,011±0,005 2,20 0,033 0,072±0,006 +0,017±0,005 3,46 0,001 Таблица 5 Динамика показателей функционального состояния школьников при реализации информационной нагрузки в режиме максимального темпа в процессе адаптации к образовательной среде Показатель 2 - 3 нед. 6-7 нед. Cдвиг t P 15-16 нед. Cдвиг t P M±m M±m d±m M±m d±m ОП, мВ 44,95±1,84 43,15±1,58 - 1,80±1,38 1,30 0,199 44,06±1,28 - 0,89±1,36 0,65 0,516 СД, мм рт. ст. 108,80±1,47 107,70±1,25 - 1,10±1,63 0,68 0,503 106,70±1,46 -2,10±1,74 1,21 0,234 ДД, мм рт. ст. 68,80±1,22 66,70±1,13 - 1,10±1,15 0,96 0,344 66,30±1,22 -2,50±1,09 2,29 0,026 САД, мм рт. ст. 84,40±1,08 81,90±1,10 -2,50±1,04 2,40 0,020 78,60±1,16 - 5,80±1,29 4,50 0,001 ЧСС, уд./мин 107,80±1,16 105,60±1,21 -2,20±0,85 2,59 0,013 105,00±1,29 -2,80±1,04 2,69 0,010 ДП, отн. ед. 108,90±1,83 106,70±1,63 - 1,70±1,76 1,02 0,312 105,70±1,57 - 3,20±1,83 1,75 0,087 RRNN, мс 568,0±12,9 574,4±14,3 +6,4±10,9 0,60 0,554 588,0±12,4 +20,0±12,6 1,59 0,119 Мо, мс 556,7±12,1 562,3±9,9 + 5,6±11,2 0,50 0,617 569,5±11,8 + 12,8±9,4 1,36 0,180 MxDMn, мс 138,4±14,3 145,1±10,5 - 6,7±10,8 0,62 0,538 156,6±13,3 + 18,2±11,0 1,66 0,105 SDNN, мс 48,50±2,16 49,00±2,02 +0,50±1,33 0,38 0,709 47,40±2,23 + 1,10±1,62 0,68 0,501 АМо, % 59,80±2,22 52,00±1,96 - 7,80±1,66 4,70 0,001 46,70±1,84 - 13,10±2,51 5,22 0,001 SI, отн. ед. 385,0±24,9 319,6±20,5 - 65,4±19,1 3,42 0,001 271,6±28,6 - 113,4±20,6 5,51 0,001 Тревога, баллы 4,53±0,22 4,30±0,21 -0,23±0,14 1,64 0,107 4,13±0,24 - 0,40±0,18 2,22 0,031 А, знаки 91,6±4,3 118,2±4,3 +26,60±3,56 7,47 0,001 130,50±4,21 + 38,90±4,95 7,86 0,001 А/ЧСС, отн. ед. 0,67±0,05 0,95±0,04 +0,28±0,06 4,67 0,001 0,99±0,05 + 0,32±0,06 5,33 0,001 А/SI, отн. ед. 0,20±0,05 0,33±0,05 +0,13±0,05 2,62 0,012 0,36±0,08 +0,16±0,07 2,29 0,027 А/ДП, отн. ед. 0,61±0,06 0,79±0,05 +0,18±0,07 2,57 0,013 0,80±0,05 +0,19±0,05 5,84 0,001 Q, отн. ед. 5,24±0,36 5,61±0,32 +0,37±0,18 2,06 0,045 5,70±0,40 +0,46±0,21 2,19 0,034 Q/ЧСС, отн. ед. 0,047±0,005 0,054±0,005 +0,007±0,004 1,81 0,077 0,056±0,006 +0,009±0,004 2,28 0,027 Q/SI, отн. ед. 0,016±0,005 0,020±0,005 +0,004±0,003 1,33 0,189 0,021±0,007 +0,005±0,003 1,67 0,102 Q/ДП, отн. ед. 0,051 ±0,005 0,059±0,005 +0,008±0,004 2,03 0,048 0,059±0,006 +0,008±0,005 1,62 0,112 Q/ДП (p = 0,048), а на 15-16-й неделях - ЧСС (p = 0,010), ДД (p = 0,026), САД (p < 0,001), АМо (p < 0,001), SI (p < 0,001), СТ (p = 0,031), A (p < 0,001), А/ЧСС (p < 0,001), А/ДП (p < 0,001), А/ SI (p = 0,027), Q (p = 0,034), Q/ЧСС (p = 0,027) (см. табл. 5). Таким образом, установлено, что в разные фазы адаптации детей к обучению в школе дополнительные информационные нагрузки вызывают у них в целом сходные изменения используемых психофизиологических показателей. Их сдвиги при выполнении тестовых заданий имели одинаковую направленность как на 22 Экология человека 2018.09 Экология детства 2-3, так и на 6-7 и 15-16-й неделях обучения в школе, при этом наиболее выраженное изменение комплекса показателей ФС приходилось на первые недели систематического обучения. В дальнейшем изменения этих показателей были менее существенными. Однако у значительной части учащихся первых классов переход физиологических систем организма на новый уровень регулирования в связи с началом систематического обучения затягивался до 6-7 и 15- 16-й недели учебного года. Важно отметить, что наиболее выраженное уменьшение степени напряжения ФС выявлено при работе в режиме автотемпа. Анализ динамики результативности деятельности позволил установить, что на 2-3-й неделях учебного года наблюдался наиболее низкий уровень ее количественных и качественных параметров, а наиболее высокий - на 15- 16-й неделях (см. табл. 4, 5), при этом самое значительное повышение эффективности и продуктивности деятельности также происходило при реализации информационной нагрузки в режиме автотемпа. Полученные результаты дают основание считать, что используемые в исследовании режимы информационной нагрузки характеризуют различные виды ФС. В процессе адаптации учащихся первых классов к комплексу факторов современной образовательной среды работу в режиме автотемпа можно использовать для оценки состояния функционального комфорта, а работу в режиме максимального темпа - для оценки состояния психологического стресса. Обсуждение результатов Хорошо известно, что поступление в школу вызывает необходимость адаптации ребенка к условиям современной образовательной среды. По данным физиолого-гигиенических и психологических исследований [1, 4, 6, 9, 15], наибольшее напряжение организм учащегося испытывает в первые месяцы пребывания в школе. Именно в это время неадекватные информационные и эмоциональные нагрузки могут привести к формированию негативного отношения к обучению, ухудшению ФС детей, развитию школьной дезадаптации и нарушению здоровья. Проведенное нами сопоставление ФС в различные периоды адаптации к школе показало, что в первые недели учебного года у большинства первоклассников в условиях спокойного бодрствования отмечается повышенный уровень фоновой активированности и эрготропная «настройка» ВНС. Известно, что при эрготропной настройке резко возрастает реактивность симпатической системы и одновременно снижается реактивность парасимпатической системы [16]. Следует подчеркнуть, что эти особенности вегетативного статуса организма в значительной мере определяют характер реагирования на дополнительные информационные нагрузки в процессе адаптации к образовательной среде. Полученные в нашем исследовании данные подтверждают представление о том, что особенности психофизиологической реактивности при напряжен ной информационной нагрузке связаны с уровнем активации в состоянии покоя. При этом чем больше фоновые показатели ФС, тем выше рабочий уровень активации при выполнении тестирующих заданий. В ряде работ показано, что величина предельной активированности у лиц с низким уровнем активации в состоянии покоя больше и этот предел достигается при более высокой интенсивности воздействия, а реактивность, наоборот, ниже. У лиц с низкой фоновой активированностью имеется больший «запас прочности», большая экономичность, поэтому достижение предела реагирования у них происходит при большей силе воздействия, чем у высоко активированных детей [4, 16, 19]. Вероятно, поэтому «стандартное» по своей величине внешнее воздействие вызывает у первоклассников в первую фазу адаптации к образовательной среде на фоне повышенного уровня активации в состоянии покоя больший физиологический эффект, чем та же по интенсивности стимуляция в фазу относительно устойчивого приспособления, когда уровень фоновой активации приближается к возрастной норме. У первоклассников на 2-3-й неделях обучения в школе при выполнении тестовых информационных нагрузок по сравнению с состоянием спокойного бодрствования наблюдались существенное повышение уровня неспецифической активации ЦНС, напряженность корково-стволовых и лимбико-ретикулярных механизмов регуляции ФС, сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатического отдела ВНС, усиление центральных регуляторных влияний на сердечный ритм, стимуляция системной гемодинамики, а также возрастание уровня ситуативной тревожности. Эти данные согласуются с результатами других работ. В ряде исследований установлено, что в период адаптации первоклассников к образовательной среде отмечается существенное повышение стрессовой реактивности [2, 8, 13, 18], при этом наиболее значительные ее изменения наблюдаются в первые недели учебного года. Следствием этого является избыточная функциональная активность всех органов и систем, а также высокая психофизиологическая цена напряженной познавательной деятельности. Одной из основных причин высокой фоновой активированности и избыточной психофизиологической реактивности, наблюдаемой у учащихся первых классов, может быть временная разбалансировка механизмов регуляции ФС, обусловленная действием комплекса психосоциальных стрессоров, характерных для начального периода обучения в школе. Наряду с этим у детей на данном этапе развития происходят значительные перестройки в формировании модулирующей системы мозга, восходящие влияния которой опосредуют избирательную организацию когнитивных процессов за счет вовлечения механизмов локальной управляемой активации, а нисходящие регулируют активность систем вегетативного обеспечения деятельности и обменные процессы [10, 11]. 23 Экология детства Экология человека 2018.09 По-видимому, под влиянием комплекса факторов образовательной среды сложившаяся к началу обучения система корковых нейронных сетей, обеспечивающая оптимальные условия для анализа и переработки информации, временно «дезорганизуется», вследствие чего снижаются функциональные возможности модулирующей системы мозга, что находит отражение в значительной активизации субсистемы эмоционального реагирования [3, 10]. В ходе приспособления к обучению у первоклассников понижается напряжение физиологических систем организма в условиях интенсивной деятельности. Результаты сравнения сдвигов показателей ФС в разные фазы адаптации детей к образовательной среде свидетельствуют о том, что на 2-3-й неделях обучения уровень функциональной активности их организма при реализации дополнительной информационной нагрузки существенно выше, чем на 6-7-й и особенно 15-16-й неделях учебного года. В конце второй четверти в условиях тестовых информационных нагрузок отмечалась тенденция менее значительного повышения уровня рабочей активации ЦНС, снижения напряженности механизмов регуляции ФС, активности симпатического отдела ВНС и ситуативной тревожности на фоне существенного улучшения эффективности когнитивной деятельности. Повышение эффективности деятельности в сочетании со снижением степени выраженности физиологических и субъективных реакций организма на информационную нагрузку по мере увеличения продолжительности обучения в школе свидетельствует о существенном снижении физиологической цены адаптации первоклассников к образовательной среде. К 15-16-й неделям учебного года при работе с комфортной скоростью возвращается умеренное напряжение механизмов регуляции ФС у большинства школьников, что говорит о развитии у них продуктивной напряженности, для которой характерно преобладание системы неэмоциональной активации, связанной с энергетической составляющей деятельности [3, 8]. Поскольку наиболее выраженное снижение психофизиологической цены деятельности наблюдалось у детей при работе в режиме автотемпа, можно полагать, что к 15-16-й неделям обучения создаются благоприятные условия для формирования состояния функционального комфорта, характеризующегося достижением оптимального уровня активации, обеспечивающего высокую продуктивность познавательной деятельности при положительном к ней эмоциональном отношении [12]. Это состояние может служить индикатором соответствия условий образовательной среды функциональным возможностям ребенка, а также его психологическим особенностям. Вместе с тем при работе с максимальной скоростью у первоклассников на 15-16-й неделях обучения сохраняется выраженное напряжение механизмов регуляции ФС, характерное для состояния психологического стресса. Сходные психофизиологические изменения отмечают у детей и другие исследователи при выполнении деятельности в максимально быстром темпе. Анализируемые сдвиги показателей ФС указывают на то, что в процессе реализации информационной нагрузки с максимальной скоростью в условиях дефицита времени у детей наблюдается доминирование субсистемы эмоциональной активации, связанной с гиппокампом и лимбическими структурами мозга [3, 8, 10]. Следует отметить, что изменения рассматриваемых психофизиологических переменных, зарегистрированных при работе в максимальном темпе, сопоставимы с изменениями, выявленными другими авторами у детей при психологическом стрессе, воспроизводимом в лабораторных условиях и в естественных ситуациях, вызывающих выраженное эмоциональное напряжение [13-15, 18, 19, 20]. Это дает основание полагать, что реализация информационной нагрузки с максимальной скоростью при наличии звуковых помех и в условиях «угрозы наказания» оказывает выраженное стрессогенное воздействие на детей 6-7 лет не только на фоне неустойчивого приспособления к обучению в школе, но и после наступления фазы относительно устойчивой адаптации. В заключение необходимо отметить, что, поскольку приспособительные возможности первоклассников весьма ограничены, стрессорное воздействие, обусловленное в первые недели обучения чрезмерно высокими информационными и эмоциональными нагрузками, может привести к замедлению процесса перехода физиологических систем на новый уровень регулирования на фоне большего функционального напряжения организма. Поэтому в целях улучшения ФС в условиях напряженных информационных нагрузок, укрепления здоровья и повышения эффективности познавательной деятельности детей необходимо с первых недель систематического обучения в школе применять комплекс мер физиолого-гигиенического, социально-педагогического и психопрофилактического характера, направленных на повышение экологичности образовательной среды и оптимизацию процесса адаптации к обучению в школе. Заключение Результаты исследования свидетельствуют о том, что в первые недели учебного года у первоклассников отмечается повышенный уровень фоновой активиро-ванности и эрготропная настройка ВНС. Показано, что в процессе адаптации к образовательной среде уровень активации в состоянии спокойного бодрствования постепенно снижается. Установлено, что в начале систематического обучения в школе дополнительные информационные нагрузки вызывают у детей 6-7 лет существенное повышение уровня общей активации ЦНС, напряженность корково-стволовых и лимбико-ретикулярных механизмов регуляции ФС, сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатического отдела ВНС, усиление центральных регу 24 Экология человека 2018.09 Экология детства ляторных влияний на сердечный ритм, стимуляцию системной гемодинамики, а также возрастание уровня ситуативной тревожности. Выявлено, что переход от выполнения тестовой информационной нагрузки с комфортной скоростью к работе с максимальной скоростью сопровождается снижением качественных показателей работоспособности, повышением активности симпатического отдела ВНС и психофизиологических затрат на переработку значимой информации. Это указывает на то, что физиологическая цена работы в комфортном режиме ниже, чем нагрузки, выполняемой в максимальном темпе. Полученные результаты свидетельствуют о том, что в фазу ориентировочного приспособления детей 6-7 лет к систематическому обучению в школе тестовая информационная нагрузка вызывает выраженные изменения ФС, характерные для стрессовой реакции. По мере развития процесса адаптации к образовательной среде у детей в условиях информационных нагрузок наблюдалась тенденция менее значительных изменений рассматриваемых вегетативных показателей ФС на фоне существенного улучшения эффективности когнитивной деятельности. Эта тенденция была наиболее выражена в условиях работы с комфортной скоростью. Вместе с тем на всех рассматриваемых этапах адаптации к образовательной среде информационные нагрузки, выполняемые с максимальной скоростью в условиях дефицита времени, носят стрессогенный характер. Это вызывает необходимость повышения экологичности образовательной среды за счет четкого нормирования интенсивных информационных нагрузок, особенно в первые недели адаптации к обучению в школе.

About the authors

I A Krivolapchuk

Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education

Email: i.krivolapchuk@mail.ru

M B Chernova

Institute of Developmental Physiology, Russian Academy of Education

References

Supplementary files