Исследование некоторых психофизиологических процессов в организме участников экспедиции «Арктический плавучий университет 2014» показало отчётливую комплексную реакцию организма на экстремальные условия внешней среды – низкие температуры воздуха, полярный день (высокая освещённость в течение суток), неблагоприятные погодные условия (волнение моря до 6 баллов).
Цель исследования состояла в выявлении отклонении физиологических и психофизиологических показателей, а также в установлении динамики этих отклонений в ходе 30-дневного нахождения в арктических широтах.
Задачи исследования:
1) Измерение параметров деятельности сердечно-сосудистой системы – в начальный период, в середине рейса (нахождение в самых северных рубежах плавания у архипелага Шпицберген) и в конце рейса;
2) Определение уровня вестибулярной устойчивости;
3) Оценка степени утомляемости зрительного анализатора и связанных с ним структур
Методы исследования:
1) Хронокардиоинтервалометрия - BioMouse KPF-01b;
2) Стабилометрия (стабилотренажёр ST-150);
3) Измерение артериального давления.
Этапы проведения психофизиологических наблюдений:
1) начальный этап плавания (первые 4 дня);
2) середина плавания (15-17 день);
3) конец плавания (27-30 день).
Группа обследованных включала 31 человек – студенты САФУ имени М.В.Ломоносова (возраст 19-27 лет), относящихся к первой группе здоровья по результатам медицинского освидетельствования (члены экипажа в испытуемую группу не входили). Исследования проводились с согласия обследованных и с соблюдением правил физиологической этики (Declaration of Helsinki and European Community directives, 8/609 ЕС). Среди испытуемых 14 юношей и 17 девушек.
В ходе экспедиции отмечались видимые общие изменения физиологического состояния у большинства членов экспедиции, выражающиеся в сонливости, заторможенности реакции, снижении работоспособности, в некоторых случаях – тошноты и рвоты, вызванные укачиванием. Все перечисленные признаки говорят о низком уровне вестибулярной устойчивости участников экспедиции. Для установления динамики уровня вестибулярной устойчивости проведено исследование с помощью стабилотренажёра для установления стабило-индекса. Следует отметить, что снятие стабилограммы проводилось в начале и середине рейса (так как только в это время можно было наблюдать приближённые условия – волнение моря 1,5-2 балла), в конце рейса волнения практически не наблюдалось. При снятии стабилограммы испытуемые вставали на платформу и находились на ней в вертикальном положении в течение двух минут – сначала с открытыми глазами, потом – с закрытыми. В результате измерений получилась чёткая картина уменьшения стабило-индекса у всех испытуемых, средняя величина которого в начале рейса у девушек составила 1792, а в середине 697; у юношей 1554 и 1035 соответственно. Снизился и показатель энергозатрат на поддержание равновесия, что свидетельствует о начале развития адаптации вестибулярного аппарата к постоянному укачиванию. Если в начале рейса средний показатель энергозатрат составлял у девушек 27 Дж/мин., то к середине рейса он снизился до 9,5 Дж/мин. У юношей также произошло снижение с 49,5 Дж/мин. до 22,5, что соответствует 65 % улучшению у девушек и 50 % улучшению у юношей. Заметно снизилась площадь стабилограммы у абсолютно всех испытуемых, особенно в положении стоя с закрытыми глазами, где у девушек она составляла в среднем 3250 мм2 в начале и 1240 мм2 в середине, а у юношей 3100 мм2 в начале и 2150 мм2 в середине рейса.
Рис.1. Динамика стабило-индекса у участников экспедиции в начале и в середине рейса, усл. ед.
Смена условий окружающей среды обуславливает реакцию организма, которая впоследствии выливается в адаптацию организма к новым условиям. Однако об адаптации за 30 суток плавания говорить не приходится, но её начало вполне возможно зафиксировать. Наиболее ярко реактивность организма проявляется в работе сердечно-сосудистой системы, так как от её функционального состояния зависит жизнь всех остальных органов. В свою очередь деятельность сердца и кровеносных сосудов испытывает гуморальную и нервную регуляцию. Со стороны нервной системы сердце и сосуды контролируются высшими мозговыми центрами, сигналы от которых поступают в основном по блуждающему (парасимпатическому) и симпатическому нервам. Влияния их носят противоположный характер. Симпатические влияния вызывают учащение сердцебиения - положительный хронотропный эффект, усиление сокращений предсердий и желудочков - положительный инотропный эффект, улучшение проведения возбуждения в сердце - положительный дромотропный эффект повышение возбудимости сердца - положительный батмотропный эффект. Сигналы, поступающие к сердцу по блуждающему парасимпатическому нерву способствуют урежению сокращений и уменьшению их амплитуды. Кроме того, симпатические влияния на сосуды вызывают вазоконстрикционный эффект (сужение сосудов), парасимпатические же наоборот вызывают вазодилатацию (расширение сосудов) [4].
В роли интегративных показателей здоровья зарекомендовали себя параметры вариабельности сердечного ритма, которые дают информацию о нейровегетативном обеспечении пейсмекерной активности сердца [3].
В этом отношении целесообразно использовать показатель индекса напряжения (индекс Баевского или вегетативный индекс), отражающий централизацию управления сердечным ритмом и характеризующий активность симпатического отдела ВНС. В норме в спокойном состоянии индекс напряжения может составлять ниже 100 условных единиц, однако он повышается при патологических либо стрессовых состояниях, в периоды «жёсткого» ритма сердца с относительно одинаковыми интервалами, длительностью сокращений. Такой ритм, в свою очередь, может наблюдаться в условиях стресса, резкого изменения параметров внешней среды для организма [1].
Рис.2. Динамика показателя индекса напряжения в ходе рейса, усл. ед.
Из диаграммы отчётливо видно, что незначительное напряжение в работе регуляторных систем сердца развилось к середине рейса, но к концу плавания его величина снизилась в обоих группах.
Кроме того, необходимо учитывать и соотношение сил в регуляции ритма сердца со стороны симпатической и парасимпатической систем.
Рис.3. Динамика индекса вегетативного равновесия в ходе плавания, усл. ед.
Данные диаграммы показывают приблизительно равную величину ИВР в начале рейса как в группе девушек, так и в группе юношей, однако степень реактивности регуляторных систем (симпатической системы) выше у юношей, что отражено в резком возрастании показателя уже к середине рейса. У девушек эти изменения более плавные, медленно нарастающие к концу рейса. Такая картина может свидетельствовать о большем количестве энергозатрат на регуляцию сердечной деятельности у юношей и как следствие более быстрые признаки начавшейся адаптации. В условиях волнения моря, холодного климата юноши на судне выполняли больший объём физической работы, соотвественно организм испытывал больший стресс и как следствие компенсаторные механизмы отреагировали раньше и в большем объёме.
В настоящее время сведения об эндокринном обеспечении вегетативной регуляции ритма сердца в дискомфортных условиях среды обитания разноречивы и в большинстве случаев ограничиваются данными о влиянии отдельных эндокринных систем на ритм сердца. [3].
Функциональный смысл вариабельности сердечного ритма заключается в постоянной поднастройке сердечного ритма на резонансный режим, вызванный изменение внешних условий. Современные данные свидетельствуют о том, что автономная нервная система, используя различные нейропептиды, осуществляет точную настройку в непосредственном контроле клеточных функций.
Очень показательной является динамика артериального давления, средняя величина которого у всех членов экспедиции снизилась. Соответственно претерпели изменения и другие гемодинамические показатели. Так выявлена явная тенденция у абсолютного большинства испытуемых к снижению уровня артериального давления, как систолического (САД), так и диастолического (ДАД). Существенно снижается и среднее динамическое давлении (СДД). Ударный объём (УО), минутный объём крови (МОК) и периферическое сопротивление сосудов имеют различные тенденции у юношей и девушек, так как на формирование этих показателей оказывает влияние возраст, вязкость крови (которая может изменяться под действием различных гормонов, количества эритроцитов, тромбоцитов, лейкоцитов) [2].
Однако первые три показателя – САД, ДАД и ЧСС (частота сердечных сокращений) свидетельствуют о явном действии парасимпатического отдела нервной системы.
Таблица 1
Основные гемодинамические показатели участников экспедиции
Показатели |
Юноши, n=14 |
Девушки, n=17 |
||||
начало рейса |
середина рейса |
конец рейса |
начало рейса |
середина рейса |
конец рейса |
|
САД, мм рт. ст |
127,2 |
127,8 |
117,7 |
117,2 |
116,0 |
107,8 |
ДАД, мм рт. ст. |
71,7 |
73,8 |
67,3 |
76,3 |
73,4 |
68,1 |
ЧСС, уд/мин. |
80,5 |
72,1 |
71,0 |
79,0 |
83,8 |
78,8 |
СДД, мм рт. ст. |
90,2 |
91,8 |
84,1 |
89,9 |
88,0 |
81,3 |
УО, мл |
67,1 |
65,1 |
66,8 |
56,0 |
59,2 |
60,1 |
МОК, мл |
5429,1 |
4698,8 |
4760,5 |
4383,3 |
4978,4 |
4716,4 |
ПСС, дин*с*см-5 |
1387,2 |
1593,6 |
1435,5 |
1695,0 |
1449,8 |
1408,7 |
САД – систолическое артериальное давление; ДАД – диастолическое артериальное давление; ЧСС – частота сердечных сокращений; СДД – среднее динамическое давление; УО – ударный объём крови; МОК – минутный объём крови; ПСС – периферическое сопротивление сосудов.
В ходе проведённых исследований выявлены признаки начала адаптации организма к условиям плавания в арктических широтах, проявляющаяся в увеличении напряжения нейро-гуморальной регуляции;
В динамике рейса наблюдалось улучшение функционального состояния организма в обоих группах с более быстрым положительным темпом у юношей.
На основании результатов, можно заключить, что юноши более устойчивы к влиянию негативных факторов, что подтверждается более стабильным течением показателей исследуемых систем. У девушек наблюдаются более резкие изменения показателей, свидетельствующие о меньшей стрессоустойчивости. Кроме того, в ходе рейса менее устойчивыми к морской качке оказались девушки, среди которых большинство переносили сильное волнение моря хуже юношей, что проявлялось такими симптомами, как головокружение, тошнота, которые существенно снижали работоспособность.
Таким образом, можно сделать вывод о том, что для более быстрой адаптации и более лёгкому перенесению неблагоприятных условий моря необходимо ввести комплекс мер по подготовке участников морских плаваний к суровым условиям. Это могут быть методы общей физической подготовки, направленные на тренировку вестибулярного аппарата. Кроме того, физическая подготовка должна проводиться и на судне в периоды длительных плаваний, особенно в периоды отсутствия штормов [1].
Изменить возбудимость вестибулярного анализатора можно путем адекватного его раздражения, достигаемого целеустремленными изменениями положения головы. Известно, что у моряков и летчиков вестибулярный анализатор адаптируется к постоянному надпороговому раздражению, что проявляется определенными ответными реакциями (нарушение устойчивости), которые ослабляются или совершенно исчезают. Это следствие тренировки вестибулярного анализатора и выработки новых условных статокинетических рефлексов.
Список литературы:
1) Агаджанян Н.А. Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. Физиология человека. М.: Медицинская книга, 2003. – 528 с.
2) Баевский Р.М. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. М.:Медицина, 1979. - 298 с.
3) Поскотинова Л.В. Вегетативная регуляция ритма сердца и эндокринный статус молодёжи в условиях Европейского Севера России. Екатеринбург: УрО РАН, 2010. – 229 с.
4) Солодкова А.С. Руководство к практическим занятиям по физиологии человека . – М.: Советский спорт, 2011, 196 с.