RELATIONSHIP BETWEEN INHIBITION CONTROL FACTORS, SUCCESSFUL TRAINING AND HEALTH OF STUDENTS IN THE CONDITIONS OF STRESS LOADS OF THE EDUCATIONAL PROCESS

Full Text

Функции тормозного контроля включают не только самоконтроль инициации или подавления разнообразных поведенческих реакций, но и интерференционный контроль селективного внимания и воспроизведения информации, и вегетативную регуляцию систем организма, направленную на приспособление к окружающей среде и сохранение здоровья [21, 30]. Как центральное звено системы исполнительного 46 Экология человека 2019.12 Ментальная экология внимания тормозной контроль отражает готовность к школьному обучению и его дальнейшие успехи [111, 15, 24]. Существует мнение, что понимание того, как исполнительные функции способствуют обучению, позволит выявлять когнитивный дефицит на его ранней стадии и разрабатывать соответствующие программы профилактики и реабилитации [25]. Установлено, что организацию торможения обеспечивают нервные пути между базальными ганглиями и медиальной фронтальной и вентролатеральной префронтальной областями коры [18, 26]. Принятие решения формируется на основе конкуренции параллельно протекающих процессов в дорзальной и вентральной частях зрительной системы. Обучение приводит к быстрой трансформации сенсорной информации в стереотипные команды двигательной реакции. В новой ситуации приоритет переходит к детальной обработке информации в системе «вентральный зрительный пучок - нижневисочная кора - вентролатеральная префронтальная кора» и сознательному контролю поведения. В возрасте 17-23 лет и функциональные связи префронтальной коры [14], и исполнительные функции [10] продолжают развиваться, что является основой личностного роста и адаптации к новой образовательной и социальной среде. Лучшие показатели самооценки исполнительных функций являются детерминантом университетского обучения: у студентов с низким уровнем контроля внимания и самоконтроля имеются проблемы в планировании учебной деятельности, и для повышения мотивации к занятиям и улучшению академической успеваемости требуется тренинг этих функций [9]. Автономный компонент как часть более крупной системы саморегуляции поведения и адаптации к меняющимся требованиям окружающей среды представлен реципрокным взаимодействием симпатической и парасимпатической систем в регуляции сердечной деятельности и находится под контролем кортикальноподкорковой сети, включающей префронтальную кору и амигдалу [30]. Показатели вариабельности частоты сердечных сокращений широко используются для изучения механизмов когнитивной и эмоциональной регуляции поведения и оценки функциональных резервов организма [например, 3, 5, 12, 19, 29]. Сниженная вариабельность сердечного ритма (ВСР) ассоциируется c эмоциональным напряжением и многими патологическими процессами вследствие ослабления регуляторных возможностей нервной системы [2, 3, 21]. Используется ВСР и как показатель индивидуальной реактивности на разные виды стресса, в том числе стресса, связанного с работой, обучением или экзаменационным напряжением. Несмотря на многочисленные исследования функционального состояния и адаптационных возможностей организма студентов в разные периоды обучения в вузе, в том числе в период экзаменационного стресса [1, 27], вопрос о соотношении центрального и автономного компонентов саморегуляции поведения, обеспечивающем максимальную эффективность усвоения информации при сохранении здоровья студентов остается до сих пор дискуссионным. Согласно результатам анализа имитации учебного стресса студентов-медиков, только в ситуации отчетности о взаимодействии с пациентами высокочастотный компонент ВСР снижается, а соотношение низкочастотного к высокочастотному возрастает [23]. Подобные изменения ВСР отмечены при изучении влияния экзаменационного стресса на изменения сердечной деятельности: показано усиление вклада симпатической регуляции и вследствие этого уменьшение числа студенток-медиков с преобладанием парасимпатического тонуса [8]. Усиление мобилизации сердечно-сосудистой регуляции в пределах адаптационных резервов отмечено при сравнении функционального состояния студентов 1 и 4 курсов [1] или дневного и вечернего форм обучения [6]. Для изучения эффектов стрессоров, связанных с деятельностью, предложены две модели: рассогласования награды и ожидаемого успеха [28] и несоответствия контроля и нагрузки при работе [16]. Эти модели могут рассматриваться и при анализе факторов, влияющих на эффективность учебной деятельности студентов при условии сохранения здоровья, что требует адекватной оценки своих возможностей и планирования такого поведения, которое обеспечивало бы оптимальное соотношение когнитивного и физического напряжения. Таким образом, целью нашего исследования стало сопоставление значения функций исполнительного внимания как центрального компонента тормозного контроля поведения и показателей ВСР как автономного компонента регуляции в отношении успеваемости студентов университета с учетом самооценки состояния их здоровья. Мы предположили, что для высокой успеваемости характерно доминирование центрального компонента контроля, а для более низкой - автономного, сопровождающегося более высокой самооценкой здоровья. Методы В исследовании приняли участие 58 студентов (средний возраст (19 ± 3) года, 41 девушка и 17 юношей), обучающихся на факультете гуманитарного образования Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) по специальности «психология» на 1-2 курсах (второй и третий семестр). Для определения функций исполнительного контроля внимания использовали разработанную нами компьютерную версию хорошо известной методики ANT (attention network test) [13]. Целевым стимулом при тестировании является центральная стрелка (рис. 1 А1), направление которой требуется определить в разных условиях селекции этого сигнала. Всего было использовано 96 стимулов. Время их предъявления варьировало в пределах 400-1 600 мс; предупреждающий намек появлялся на экране за 100 мс до появления стимула. Регистрировали время реакции (ВР) и количество ошибок для всех вариантов предъявления стимула с использованием специаль 47 Ментальная экология Экология человека 2019.12 но разработанного программного обеспечения (А.с. 2012617379 от 16.08.2012 г.). На основе полученных данных вычисляли показатели функций трех систем внимания: для исполнительной системы (ВРисп) - это была разница между временем реакции на целевой стимул в ситуациях предъявления неконгруэнтных (рис. 1 А3) (ВРнк) и конгруэнтных стимулов (рис. 1 А2) (ВРк), для системы бдительности (ВРбдит) - разница во времени реакции на стимул без намека и с двойным намеком (рис. 1 Б1 и Б3 соответственно), и ориентационного внимания (ВРор) - разница скорости селекции стимулов в ситуации с центральным намеком и с пространственным намеком (рис. 1 Б2, Б4). Рис. 1. Пример нейтральных (А1), конгруэнтных (А2) и неконгруэнтных (А3) стимулов, предъявляемых в ситуациях без намека (Б1), с центральным (Б2), двойным (Б3) и пространственным (Б4) намеком согласно методике ANT Регистрацию частоты сердечных сокращений (ЧСС) проводили в течение 5 минут в состоянии покоя в положении «сидя» с использованием аппаратно-диагностического комплекса (АПДК) (Сертификат № 053-95 Бурятского сертификационного центра; Разрешение Минздрава РБ на использование прибора и методики в медицинских учреждениях и научных лабораториях). Для анализа регуляции ВСР использовали показатели, предложенные Р. М. Баевским: индекс вегетативного равновесия (ИВР), вегетативный показатель ритма (ВПР), показатель адекватности процессов регуляции (ПАПР) и индекс напряжения регуляторных систем (ИНРС), вычисляемые согласно программному обеспечению АПДК [3, 4]. На рис. 2 показана часть скрин-шота результатов индивидуального анализа ВСР Рис. 2. Пример скрин-шота результатов индивидуального анализа вариабельности сердечного ритма Для определения самооценки состояния здоровья использовали опросник SF-36, который включает восемь шкал: физическое функционирование, ролевое функционирование, боль, общее здоровье, жизнеспособность, социальное функционирование, эмоциональное функционирование и психическое здо ровье. Среднее суммарное значение четырех первых шкал представляет интегральную оценку физического здоровья (ИФЗ), а четырех последующих - психического здоровья (ИПЗ) [7]. Тестирование функций систем внимания, ВСР и самооценки состояния здоровья выполнялось на практических занятиях согласно программам курсов «Общая психология» и «Психология здоровья». Показатели успеваемости студентов получены согласно базе данных деканата факультета гуманитарного образования НГТУ. Статистический анализ данных, полученных на нерандомизированной выборке в поперечном исследовании, выполняли с использованием программы IBM SPSS Statistics Base 22. При нормальном распределении данных использовали параметрические методы корреляционного и регрессионного анализа, в случае отклонения от нормального - непараметрический критерий Манна - Уитни для сравнения двух независимых выборок. Результаты Описательная статистика для показателей успеваемости студентов, функций систем внимания и самооценки состояния здоровья представлена в табл. 1, а для ЧСС и ВСР - в табл. 2. Таблица 1 Показатели успеваемости, функций систем внимания и самооценки состояния здоровья Балл ВРк ВРнк ВРисп ВРбдит ВРор СЗфиз СЗпсих Сред нее 3,8 524 615 91 27 30 74,3 59,6 SD 0,5 67 90 44 24 24 17,1 21,8 Примечание. Балл - средний балл успеваемости студентов; ВРк, ВРнк - время реакции при селекции конгруэнтных и не-конгрунтных стимулов; ВРисп, ВРбдит, ВРор - при оценке функций исполнительной системы внимания, бдительности и ориентационного внимания соответственно (все показатели ВР в мс); СЗфиз - интегральный показатель самооценки состояния физического здоровья согласно SF-36, СЗпсих - психического (в %). Таблица 2 Показатели сердечного ритма и его вариабельности ЧСС Мо Амп Мо Вари ац ИВР ПАПР ВПР ИНСР Сред нее 76,6 0,75 38,0 0,19 228,4 55,6 10,3 169,1 SD 12,3 0,16 14,4 0,10 134,1 32,8 5,2 114,8 Примечание. ЧСС - частота сердечных сокращений (уд/мин), Мо - мода, АмпМо - амплитуда моды, Вариац - вариационный размах, ИВР - индекс вегетативного равновесия, ВПР - вегетативный показатель ритма, ПАПР - показатель адекватности процессов регуляции, ИНСР - индекс напряжения регуляторных систем. При корреляционном анализе успеваемости и показателей функций систем внимания установлены ее статистически значимые негативные связи со скоростью селекции информации в исполнительной системе (г = -0,33; p = 0,04) и скоростью селекции и конгруэнтных, и неконгруэнтных стимулов (-0,62 < 48 Экология человека 2019.12 Ментальная экология ВРнк 700 - ПАПР 180 г 160 140 120 100 3^0 32. 3,4 3;6 3,8 4.0 42 4.4 4.6 4.8 (оз • • •• • • • • • *• .-■-' • .....’ • • -•..... • • ••• • • • • н • • • • • • J 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,2 (5Ш1ЛЫ Рис. 3. Взаимосвязь успеваемости (ось Х) и времени реакции при селекции неконгруэнтных стимулов (ВРнк) - А и показателя адекватности процессов регуляции (ПАПР) - Б Рис. 4. Взаимосвязь показателей сердечного ритма и самооценки состояния здоровья: А - ЧСС и СЗфиз, Б -ИВР и СЗпсих. Обозначения как в табл. 1 и 2. r < -0,66; p < 0,0001), а также между успеваемостью и ПАПР (г = 0,32; p = 0,043). Рис. 3 иллюстрирует взаимосвязь успеваемости и ВРнк (3А) или ПАПР (3Б). Тенденция к негативной связи ВРисп и показателей ВСР была обнаружена для амплитуды моды (АмпМо), ПАПР, ВПР и ИНРС (0,06 < р < 0,09). Таблица 3 Основные параметры регрессионных уравнений для показателя успеваемости студентов Характери стика F df R2% b p Центральный тормозный контроль ВРк 6,51 1,45 12,6 -0,36 0,014 ВРнк 10,63 1,45 19,1 -0,44 0,002 ВРисп 4,90 1,45 9,8 -0,31 0,032 Автономный тормозный контроль ПАПР 5,16 1,46 10,0 0,32 0,028 Примечание. Обозначения как в табл. 1 и 2. Для выяснения вклада центрального и автономного компонентов тормозного контроля в успеваемость был выполнен линейный регрессионный анализ. Основные параметры статистически значимых регрессий для успеваемости как зависимой переменной представлены в табл. 3. Согласно полученным результатам предикторами успеваемости студентов являются ВРк или ВРнк, которые позволяет объяснить 13-19 % ее вариабельности, и ВРисп или ПАПР - около 10 % дисперсии. Мы не обнаружили значимых связей между успеваемостью и интегральными показателями состояния здоровья, однако негативные связи были характерны для показателей сердечного ритма. Рис. 4А иллюстрирует взаимосвязь СЗфиз и ЧСС (г = -0,461, p < 0,003), а рис. 4Б - СЗпсих и ИВР (г = -0,352, p = 0,032). Учитывая данные о половых различиях во ВР и ВСР [17], мы проанализировали возможное влияние этих факторов для нашей выборки. Значимые различия были обнаружены только для успеваемости: у девушек более высокий балл, чем у юношей (соответственно 3,9 и 3,5 при p <0,01 согласно критерию Манна - Уитни). Для проверки нашей гипотезы мы выделили 2 группы студентов: с более высокой (выше 3,8 балла, n = 30) (ГР1) и низкой (менее 3,8 балла, n = 24) (ГР0) успеваемостью. Межгрупповое сравнение показало, что ГР1 отличается от ГР0 более быстрой селекцией информации при более высоких значениях показателей АмпМо и ПАПР (табл. 4). Для ГР1 характерна также тенденция к большему значению ИНСР и других показателей ВСР при сравнительно низкой самооценке состояния здоровья, хотя эти различия 49 Ментальная экология Экология человека 2019.12 не достигли необходимого уровня статистической значимости. Обе группы различались также дисперсией показателей исполнительного и автономного компонентов тормозного контроля с меньшей вариабельностью показателей ВРнк и ВРисп, но большей - АмпМо и ПАПР в ГР1, чем в ГР0 (см. табл. 4). Таблица 4 Средние значения показателей функций центрального и автономного компонентов тормозного контроля и самооценки состояния здоровья в группах студентов с высокой (ГР1) и низкой (ГР0) успеваемостью уп- а у & ВРнк ВРисп Амп Мо ИВР ПАПР ИНСР СЗфиз СЗпсих ГР1 584 74 43,1 247,8 68,1 199,7 73,7 57,5 SD 75 33 17,4 136,7 42,7 122,6 16,8 20,7 ГР0 630** 96** 34** 210,3 46,0** 144,6* 75,1 62,2 SD 85# 39# 10,1# 135,1 20,1# 107,9 17,0 16,8 Примечания: обозначения как в табл. 2; ** - межгрупповые различия при 0,001 < р < 0,04; * - р < 0,09 согласно критерию Манна - Уитни; # - 0,03 < р < 0,05 для SD. Обсуждение результатов Показатели ВСР в нашей выборке студентов согласно принятым нормам [3] указывают на повышенный тонус симпатического отдела регуляции сердечного ритма при слабой централизации его управления. Эти данные соответствуют результатам многочисленных исследований функционального состояния, зафиксированного на разных этапах обучения студентов разных специальностей [1, 5]. Результаты анализа исполнительного контроля при селекции зрительных стимулов в экспериментальных условиях соответствуют выводам, полученным в ходе изучения самооценки исполнительных функций, что эта характеристика является детерминантом университетского обучения [9, 20]. Обнаруженная нами негативная связь ВР и успеваемости, по-видимому, отражает не только полезную для обучения высокую скорость обработки информации, но и мотивацию к достижению успеха в разных сферах деятельности: как при обучении и сдаче экзаменов, так и при выполнении инструкции тестирования систем внимания. Отличалась ГР1от ГР0 не только средними значениями ВР, но и дисперсией этих показателей с большими значениями в ГР0 (см. табл. 4), указывающими на меньшую сосредоточенность при выполнении задания в ГР0. Следовательно, можно заключить, что первая часть нашей гипотезы - о доминировании центрального компонента тормозного контроля у студентов с более высокой успеваемостью подтвердилась. Результаты анализа ВСР свидетельствуют о том, что повышение успеваемости сопровождается усилением нагрузки на регуляторные компоненты центральной нервной системы: наиболее устойчивым предиктором этого эффекта является показатель ПАПР, который отражает соответствие между активностью симпатического отдела вегетативной нервной системы и ведущим уровнем функций синусового узла [2]. При сравнении групп также обнаружено, что ГР1 отлича ется от ГР0 усилением влияния центрального контура регуляции на автономный согласно более высоким значениям АмпМо в ГР1. Следовательно, можно заключить, что в соответствии с нашей гипотезой студенты, не стремящиеся к высокой академической успеваемости, характеризуются меньшим вкладом в регуляцию поведения центрального компонента тормозного контроля. Наблюдаемая тенденция к повышению практически всех показателей ВСР в ГР1 свидетельствует об усилении напряжения и в центральном, и в автономном компонентах регуляции сердечной деятельности по сравнению с показателями ГР0. При отсутствии значимых различий в самооценке состояния здоровья в этих группах можно предположить, что отмеченное в ГР1 напряжение в регуляции сердечно-сосудистой деятельности отражает характерную для обучения в вузе информационную и эмоциональную нагрузку, реакция на которую, однако, не выходит за адаптационные пределы. Принимая во внимание сравнительно большую, чем в ГР0, вариабельность показателей ВСР в ГР1 (см. табл. 4, рис. 3Б), можно заключить, что в ГР1 имеются такие студенты, у которых успешное обучение в вузе не вызывает стресса, либо они обладают достаточно высокой стрессоустойчивостью. Этот вопрос требует дальнейшего исследования. Обнаруженное согласно профилю ВСР напряжение в состоянии сердечной деятельности в ГР1 при наметившемся в этой группе снижении самооценки здоровья (см. табл. 4) указывает на необходимость применения профилактических мер для ослабления информационного и/или эмоционального стресса, вызванного образовательной деятельностью. Отсутствие такого напряжения в ГР0 позволяет предположить, что низкая успеваемость студентов является результатом суммации низкой скорости обработки информации и слабой мотивации к обучению, в том числе - как следствие несформированного центрального компонента исполнительного контроля. Следовательно, для таких студентов полезной будет дополнительная тренировка исполнительного контроля селективных процессов и психолого-педагогической коррекции самоконтроля поведения, как это предлагается согласно результатам других работ, посвященных соотношению исполнительных функций и эффективности образования [9, 20, 24]. Таким образом, установленная связь успеваемости студентов и функций систем исполнительного и автономного контроля показывает, что более высокой успеваемости соответствует эффективная селекция информации, однако при большем напряжении автономной регуляции сердечной деятельности. Показатели центрального компонента тормозного контроля сравнительно в большей степени объясняют вариабельность успеваемости, чем показатели автономного компонента. Наиболее информативными предикторами успеваемости студентов при анализе вариабельности их сердечного ритма являются показатель адекватности процессов регуляции, а самооценки состояния здоровья - частота пульса и индекс 50 Экология человека 2019.12 Ментальная экология вегетативного равновесия. Полученные результаты, в том числе обнаруженная взаимосвязь самооценки состояния здоровья и показателей вариабельности сердечного ритма, указывают на необходимость повышения стрессоустойчивости студентов с высокими экзаменационными баллами и тренинга исполнительного контроля поведения при низкой успеваемости. Благодарности Исследование выполнено при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 17-0600166 «Организация тормозного контроля в онтогенезе: значение для обучения и адаптации»). Авторы выражают благодарность студентке Нечунае-вой Н. В. за помощь в сборе данных с использованием АПДК. Авторы подтверждают отсутствие конфликта интересов. Авторство Разумникова О. М. разработала концепцию и дизайн исследования, выполнила анализ и интерпретацию данных и подготовила первый вариант статьи; Асанова Н. В. получила данные, выполнила их первичный анализ и участвовала в подготовке статьи.

About the authors

O. M. Razumnikova

Novosibirsk State Technical University

Email: razoum@mail.ru

N. V. Asanova

Novosibirsk State Technical University

References

Supplementary files