Проблема сохранения здоровья студентов в условиях обучения в вузе является одной из актуальных в современной медицине. Воздействие таких неблагоприятных факторов, как неравномерность интеллектуальной и психологической нагрузки в течение учебного года и гиподинамия, может негативно сказываться на здоровье студентов [1]. Значительно возросший за последние десятилетия объем знаний часто требует от студента мобилизации всех его интеллектуальных и физических возможностей, что может обусловливать высокий уровень напряжения регуляторных систем организма [1].
Необходимость освоения большого объема информации в рамках фундаментальных медико-биологических дисциплин делает особенно напряженной учебу на младших курсах медицинских вузов. При этом возраст большинства обучающихся первого и второго курса – 18–20 лет, что соответствует периоду юности согласно современной возрастной периодизации [2]. Данный возрастной период характеризуется рядом особенностей физического и психического развития [2, 3]. Важной особенностью физического развития учащихся данного возраста является, в основном, завершение формирования всех физиологических систем организма [2, 3]. Психологической особенностью данного периода является становление самосознания и образа собственного «я». Именно в этот период формируется система ценностей, происходит профессиональное самоопределение, закладывается программа будущего поведения и социальной зрелости [3].
В то же время указанные физиологические и психологические особенности могут иметь значительную индивидуальную и гендерную вариабельность [2, 3]. В частности, по ряду показателей физического и психического развития девушки могут опережать юношей [3, 4]. Это обусловливает необходимость учета фактора пола при проведении нейро- и патофизиологических исследований с участием студентов [3, 4].
В настоящее время одним из наиболее широко используемых объективных методов в определении адаптационных возможностей организма как в норме, так и при различных видах патологии является оценка вариабельности сердечного ритма [5, 6, 7]. Наличие вегетативных симпатических и парасимпатических механизмов регуляции делает сердце весьма чувствительным индикатором всех происходящих в организме изменений, включая стрессорные воздействия [5]. Рядом отечественных и зарубежных исследований показано наличие гендерных и возрастных особенностей показателей вариабельности сердечного ритма как в состоянии покоя, так и при выполнении физических и интеллектуальных нагрузок [1, 6, 8]. В то же время в современной литературе по кардиоинтервалографии отсутствуют данные, отражающие гендерные особенности показателей вегетативного гомеостаза в условиях длительного воздействия информационной нагрузки.
Новизна проведенного авторами статьи исследования заключается в комплексной патофизиологической оценке показателей вегетативного гомеостаза с точки зрения современных представлений об информационном стрессе и информационной патологии высшей нервной деятельности.
Цель исследования: изучение гендерных особенностей протекания информационного стресса, обусловленного учебной нагрузкой, у студентов-медиков по данным показателей вегетативного гомеостаза.
Материалы и методы исследования
Исследование было проведено на кафедре нормальной физиологии с курсом психофизиологии ФГБОУ ВО Рязанский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова в период с марта по май 2023 г.
В исследовании приняли участие 60 здоровых испытуемых, правшей, студентов 2-го курса лечебного факультета, разделенных по гендерному признаку на две подгруппы – 30 юношей (медианный возраст 19,7 года) и 30 девушек (медианный возраст 19,9 года). Различия по возрасту между подгруппами статистически не достоверны (p>0,1).
Исследование проведено с соблюдением существующих норм биомедицинской этики.
Испытуемыми предварительно подписывалось информированное добровольное согласие на участие в исследовании. В дальнейшем все испытуемые имели возможность ознакомиться с личными результатами показателей вегетативного гомеостаза.
Исследование проводилось в один этап, включающий в себя оценку ведущей руки согласно общепринятым методикам [9] и регистрацию кардиоинтервалограммы.
Оценка показателей вегетативного гомеостаза у испытуемых осуществлялась на основе анализа вариабельности сердечного ритма с использованием аппаратно-программного комплекса «Варикард 2.6» (ООО «Рамена», Россия). Запись кардиоинтервалограммы проводилась во II стандартном отведении в течение 5 минут у испытуемых в состоянии спокойного бодрствования с закрытыми глазами. Определялись ЧСС испытуемых и показатели вариационной пульсометрии: мода (Mo), амплитуда моды (Amo 50%), вариационный размах (MxDMn), индекс напряжения регуляторных систем (стресс-индекс, SI). Также были изучены показатели спектрального анализа вариабельности сердечного ритма, полученные на основе быстрого преобразования Фурье: суммарная мощность спектра (TP) и выраженные в процентах от суммарной мощности высокочастотный (PHF), низкочастотный (PLF) и «сверх»-низкочастотный (PVLF) компоненты спектра; рассчитаны соотношение низко- и высокочастотных компонентов спектра (LF/HF), а также индекс централизации IC, представляющий собой соотношение (LF+VLF)/HF [5].
Комплексная оценка адаптационных возможностей организма осуществлялась по интегральному показателю активности регуляторных систем – ПАРС (IARS), который рассчитывался по алгоритму, предложенному Р.М. Баевским [10]. Согласно Р.М. Баевскому, значения ПАРС, выраженные в баллах от 1 до 10, отражают различные степени напряжения регуляторных систем. При этом показатель ПАРС в интервале 1–3 балла (оптимальный и умеренный уровень напряжения регуляторных систем) соответствует физиологической норме, ПАРС в интервале 4–5 баллов (выраженное и резко выраженное функциональное напряжение) соответствует донозологическим состояниям, ПАРС в интервале 6–7 баллов (перенапряжение регуляторных систем) соответствует преморбидным состояниям, ПАРС в интервале 8–10 баллов указывает на истощение и срыв механизмов регуляции [10].
Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием пакетов программ MS Office Excel 2019 и Statistica 12.0. Описательная статистика включала в себя оценку внутригрупповых значений медианы (Me), верхнего и нижнего квартилей (UQ и LQ) показателей вариабельности сердечного ритма. Достоверность различий между подгруппами испытуемых оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна–Уитни (рассчитывались нормальная аппроксимация данного критерия Z и уровень значимости различий p). Различия считались статистически достоверными при уровне значимости p≤0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты сравнительной оценки показателей вариабельности сердечного ритма в подгруппах юношей и девушек отражены в таблице 1.
Таблица 1
Показатели вариабельности сердечного ритма у юношей и девушек
|
Показатель |
Юноши |
Девушки |
Z |
p |
||||
|
Me |
LQ |
UQ |
Me |
LQ |
UQ |
|||
|
ЧСС |
80 |
68 |
85 |
78 |
71 |
85 |
-0,329 |
0,774 |
|
Mo, мс |
759 |
672 |
873 |
760 |
702 |
842 |
-0,009 |
0,986 |
|
Amo 50, % |
40,5 |
30,6 |
54,6 |
40,7 |
34,2 |
60,5 |
-0,943 |
0,344 |
|
MxDMn |
241,5 |
190,9 |
287 |
231 |
189 |
274,9 |
0,908 |
0,362 |
|
SI |
118 |
56 |
195 |
109 |
69 |
219 |
-0,640 |
0,525 |
|
TP мс2 |
2235,77 |
1188,39 |
3155,47 |
1735,26 |
1163,71 |
2791,29 |
1,28 |
0,202 |
|
PHF, % |
25,5 |
19,6 |
41,3 |
39,1 |
29,1 |
65,8 |
-2,777 |
0,005 |
|
PLF, % |
48,5 |
37,4 |
59,9 |
35,1 |
22,3 |
46,0 |
3,114 |
0,0015 |
|
PVLF, % |
18,9 |
9,7 |
25,5 |
18,1 |
10,6 |
26,0 |
-0,121 |
0,904 |
|
LF/HF |
1,77 |
1,14 |
2,96 |
1,03 |
0,34 |
1,8 |
3,019 |
0,002 |
|
IC |
2,91 |
1,42 |
4,1 |
1,55 |
0,52 |
2,44 |
2,768 |
0,005 |
|
ПАРС |
4 |
3 |
7 |
4 |
2 |
5 |
1,886 |
0,05 |
Таким образом, по данным показателей вариационной пульсометрии, включая индекс напряжения регуляторных систем (SI), не было выявлено статистически достоверных гендерных различий. В то же время оценка показателей спектрального анализа каридиоинтервалограммы показала наличие существенных гендерных особенностей вариабельности сердечного ритма. В подгруппе юношей оказались достоверно более высокими по сравнению с девушками показатели мощности низкочастотной составляющей спектра кардиоинтервалограммы LF в процентах от суммарной мощности спектра TP, соотношение показателей мощности низкочастотной составляющей к высокочастотной (LF/HF) и индекс централизации (IC). Для подгруппы девушек по сравнению с юношами оказалась характерна более значительная доля высокочастотной составляющей спектра кардиоинтервалограммы HF в процентах от суммарной мощности спектра TP. Статистически достоверных гендерных различий по процентному отношению «сверх»-низкочастотной составляющей спектра VLF и показателю суммарной мощности спектра вариабельности сердечного ритма TP выявлено не было.
По данным непараметрического критерия Манна–Уитни были выявлены достоверно более высокие показатели ПАРС у юношей по сравнению с девушками. Распределение испытуемых девушек и юношей по показателю ПАРС отражено в таблице 2.
Таблица 2
Распределение испытуемых по интегральному показателю активности регуляторных систем (ПАРС)
|
ПАРС |
Юноши |
Девушки |
|
1–3 |
10 |
15 |
|
4–5 |
9 |
13 |
|
6–7 |
5 |
2 |
|
8–10 |
6 |
– |
Таким образом, в подгруппе девушек выявлено значительно большее количество испытуемых со значениями ПАРС, отражающими оптимальный и умеренный уровень напряжения регуляторных систем организма (1–3 балла), чем у юношей. При этом только в подгруппе юношей выявлены испытуемые (6 человек, 20% от подгруппы), у которых значения ПАРС отражают истощение и срыв регуляторных систем организма (8–10 баллов).
Выявленные в исследовании гендерные особенности вариабельности сердечного ритма, по-видимому, могут быть обусловлены различиями нервно-гуморальных механизмов регуляции деятельности сердца у мужчин и женщин в условиях информационной нагрузки [5]. Согласно современным представлениям, высокочастотная составляющая спектра кардиоинтервалограммы HF связана с дыхательным ритмом и активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы [5, 10]. Значительная доля HF-составляющей спектра (39,1%) у девушек, превышающая как среднестатистические показатели (15–25%), так и аналогичный показатель у юношей (25,5%), по-видимому, отражает выраженное преобладание у девушек автономного контура регуляции сердечного ритма, связанного с повышенным тонусом блуждающего нерва. Данный режим регуляции сердечного ритма происходит с минимальным участием центральных уровней управления и, по-видимому, может рассматриваться как компенсаторный механизм, направленный на сохранение энергетических ресурсов организма [5, 10].
По современным данным, низкочастотная составляющая спектра кардиоинтервалограммы LF отражает влияние сосудодвигательного (вазомоторного) центра продолговатого мозга на сердечный ритм и связана с активностью симпатического отдела вегетативной нервной системы. В состоянии покоя доля вазомоторных волн может составлять от 15% до 35–40% [5, 10]. Выявленные у юношей более высокие значения LF (48,5%), превышающие аналогичный показатель у девушек (35,1%) позволяют предположить более выраженные у юношей влияния симпатического отдела вегетативной нервной системы на вариабельность сердечного ритма. При этом более высокие показатели соотношения LF/HF и IC у юношей по сравнению с девушками, по-видимому, отражают подавление у юношей автономного контура регуляции деятельности сердца и активацию у них центральных сегментарных и надсегментарных структур, в том числе гипоталамо-гипофизарного уровня, в управлении сердечным ритмом [1, 5, 10]. Данный режим регуляции сердечного ритма, по современным представлениям, является в значительной степени энергозатратным и может наблюдаться при различных экстремальных воздействиях [5, 10].
Полученные в исследовании результаты можно рассматривать с позиции теории Г. Селье об общем адаптационном синдроме – стрессе [11, 12], а также представлений академика М.М. Хананашвили об информационном стрессе и информационной патологии высшей нервной деятельности [12, 13, 14].
Согласно Г. Селье, стресс представляет собой неспецифическую адаптационную реакцию организма, возникающую в ответ на воздействие факторов физической или психической природы, действующих в больших дозировках [11, 12]. По представлениям Г. Селье, стресс в процессе своего развития, как правило, проходит три стадии: стадию тревоги, стадию резистентности и стадию истощения [11, 12]. При этом стадия тревоги сопровождается мобилизацией всех ресурсов организма и характеризуется активацией симпатического отдела вегетативной нервной системы и мозгового слоя надпочечников, продуцирующего катехоламины. Стадия резистентности является «энергосберегающей». Она характеризуется повышением устойчивости организма к стрессору, что связано с активацией коркового вещества надпочечников, продуцирующего глюкокортикоиды, и повышением тонуса парасимпатического отдела вегетативной нервной системы. При длительном действии стрессора или чрезмерной его силе может наступить третья стадия – «истощения», когда исчерпываются адаптационные возможности организма, падает сопротивляемость организма к стрессогенному фактору, вновь нарастает тревожность и увеличивается вероятность развития психосоматических заболеваний [13].
В настоящее время показано, что период острой адаптации к обучению в вузе приходится на 1–2-й курсы [13]. Результаты современных исследований также выявили более высокий уровень тревоги и депрессии у студентов-медиков младших курсов по сравнению со старшекурсниками [15]. По мнению ряда авторов, одним из ведущих стрессогенных факторов, обусловливающих высокий уровень психоэмоционального напряжения у студентов, по-видимому, является информационный, связанный с учебной нагрузкой [12, 13].
Согласно представлениям акад. М.М. Хананашвили, информационный стресс представляет собой психогенное напряжение, возникающее в условиях неблагоприятного сочетания трех факторов: необходимости обработки большого объема информации при дефиците времени, отведенного для такой работы мозга, и высоком уровне мотивации поведения [12, 13, 14]. Данное сочетание факторов, достаточно часто повторяющееся в условиях обучения в вузе, по мнению акад. М.М. Хананашвили, может приводить к информационной патологии высшей нервной деятельности – нестабильному, пограничному между нормой и патологией состоянию организма [13, 14]. По представлениям данного автора, характерной особенностью указанного переходного состояния является его потенциальная обратимость, возможная благодаря одновременному включению как патологических, так и защитных механизмов в ответ на воздействие патогенного раздражителя, в данном случае – информационного [14]. В то же время важными условиями возвращения организма к исходному (до воздействия патогенного фактора) функциональному состоянию являются своевременная диагностика информационной патологии высшей нервной деятельности и последующая коррекция данного состояния [14]. Это делает актуальным применение оценки показателей вегетативного гомеостаза как одного из объективных методов диагностики информационной патологии высшей нервной деятельности.
Учитывая, что исследование было проведено в конце учебного года, выявленные авторами гендерные особенности вегетативного гомеостаза у студентов-медиков могут отражать различия протекания общего адаптационного синдрома у девушек и юношей в условиях длительного воздействия на них учебной нагрузки. При этом выраженное преобладание у девушек автономного контура регуляции деятельности сердца, связанного с активностью парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, позволяет предположить у них стадию резистентности, или «устойчивой адаптации», к такому стрессогенному фактору, как учебная нагрузка. В то же время преобладание у юношей активности симпатического отдела вегетативной нервной системы в сочетании с активацией центральных механизмов управления сердечным ритмом свидетельствует о высоком уровне напряжения у них регуляторных систем организма, по-видимому, обусловленном информационным стрессом. Результаты комплексной оценки вариабельности сердечного ритма по данным интегрального показателя ПАРС у значительной части юношей отражают перенапряжение и срыв регуляторных систем организма, что в меньшей степени характерно для девушек. Выявленные особенности вегетативного гомеостаза у юношей позволяют предположить наличие у них стадии «неустойчивой адаптации» с признаками стадии истощения информационного стресса.
В то же время выявленные нами изменения вегетативного гомеостаза у юношей в условиях длительного воздействия информационной нагрузки, по-видимому, выходящие за рамки физиологических, могут свидетельствовать о наличии у значительной части юношей признаков информационной патологии высшей нервной деятельности. Данное пограничное состояние, вероятно, в меньшей степени характерно для девушек. При этом показатели вегетативного гомеостаза у девушек могут отражать активацию у них защитных механизмов, играющих биологически положительную роль и направленных на повышение устойчивости организма к длительному воздействию информационного раздражителя [14].
Таким образом, комплексная оценка показателей вегетативного гомеостаза позволяет выявить гендерные особенности протекания информационного стресса у студентов-медиков. Учитывая современные представления об информационном стрессе и информационной патологии высшей нервной деятельности [12, 13, 14], полученные в исследовании результаты, по-видимому, отражают более высокие адаптационные возможности организма к информационным нагрузкам у девушек по сравнению с юношами.
Выводы
1. Оценка показателей вегетативного гомеостаза на основе анализа вариабельности сердечного ритма позволяет выявить гендерные особенности протекания информационного стресса у студентов-медиков в условиях длительного воздействия учебной нагрузки.
2. Выраженное преобладание у девушек автономного контура регуляции деятельности сердца, связанного с активацией парасимпатического отдела вегетативной нервной системы, позволяет предположить у них наличие стадии «резистентности», или «устойчивой адаптации» информационного стресса.
3. Преобладание у юношей тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы в сочетании с активацией центральных механизмов регуляции деятельности сердца, а также более высокого по сравнению с девушками уровня напряжения регуляторных систем организма позволяет предположить наличие у юношей стадии «неустойчивой адаптации» к информационной нагрузке с признаками стадии истощения.
4. Выявленные авторами особенности вегетативного гомеостаза у юношей могут свидетельствовать о наличии у них признаков информационной патологии высшей нервной деятельности, возможно, обусловленной длительным воздействием учебной нагрузки. Данное состояние, вероятно, в меньшей степени характерно для девушек, у которых показатели вегетативного гомеостаза могут отражать компенсаторные процессы, направленные на повышение устойчивости организма к информационным нагрузкам.
5. Полученные в исследовании результаты изучения вегетативной регуляции сердечной деятельности у студентов-медиков в условиях учебной нагрузки, по-видимому, отражают более высокие адаптационные возможности организма к информационному стрессу у девушек по сравнению с юношами.
6. Выявленные авторами гендерные особенности протекания информационного стресса и информационной патологии высшей нервной деятельности у студентов-медиков указывают на необходимость учета фактора пола как при назначении профилактических и лечебных мероприятий, так и при проведении нейро- и патофизиологических исследований с целью получения сопоставимых результатов.