На правах рукописи

Даирбаева Салтанат Жумабаевна

МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ И НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ

ДЕТЕЙ И ПОДРОСТКОВ 7-15 ЛЕТ г. ПАВЛОДАРА

(СЕВЕРНЫЙ КАЗАХСТАН)

03.03.01- физиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Челябинск -2010 Диссертация выполнена в ГОУ ВПО «Новосибирский государственный педагогический университет» (г. Новосибирск) и РГКП «Павлодарский государственный педагогический институт» (г. Павлодар)

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Рубанович Виктор Борисович

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук, профессор Быков Евгений Витальевич доктор биологических наук, профессор Васильев Владимир Николаевич

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Красноярский государственный медицинский университет»

Защита диссертации состоится «19» февраля 2010 года в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.295.03 при ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина,69 конференц-зал (ауд.116).

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Челябинский государственный педагогический университет»

Автореферат разослан «_» января 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор биологических наук, доцент Н.В.Ефимова

Общая характеристика работы

Актуальность. Состояние здоровья народа является не только важным индикатором общественного развития, но и мощным экономическим, культурным и общественным потенциалом страны. В связи с этим здоровью детей и подростков, как потенциалу нации, должно уделяться пристальное внимание. В стратегии развития государства одной из важнейших задач является воспитание всесторонне развитого и физически крепкого молодого поколения (Сонькин В.Д. с соавт., 2000;

Дорохов Р.Н., 2000; Безруких М.М., Фарбер Д.А., 2000; Быков Е.В., 2001;

Ненашева А.В., 2001; Казин Э.М. с соавт., 2002; Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004; Шибкова Д.З., 2004; 2006).

Современные социально-экономические, экологические условия, высокие учебные нагрузки, эмоциональные переживания предъявляют к организму ребенка высокие требования, что вызывает неблагоприятные сдвиги в организме и приводит к ухудшению состояния здоровья, снижению работоспособности и адаптивных возможностей (Айзман Р.И., 1999; Сонькин В.Д. с соавт., 2000; Суховеркова Г.В., 2002; Красильникова В.А., 2006).

В последние годы большое внимание уделяется изучению индивидуальнотипологических, этнических особенностей развития организма (Клиорин А.И., Чтецов В.П., 1979; Миклашевская Н.Н. с соавт., 1988; Никитюк Б.А., 1991; Vivani F.et al., 1993; Ыжикова Е.А., 2000; Суботялов М.А., 2002; Гиренко Л.А., 2003;

Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004; Беспалова Н.Н., 2004; Пятунина О.И., 2004;

Красильникова В.А., 2006; Выставкина В.Ф., 2006), поскольку знание индивидуальных возможностей ребенка является необходимой предпосылкой для успешного обучения и воспитания без ущерба для здоровья (Айзман Р.И., 1999;

Сонькин с соавт., 2000; Дорохов Р.Н., 2000; Безруких М.М., Фарбер Д.А., 2000).

Вместе с тем литература содержит лишь некоторые данные по соматометрическим и функциональным параметрам школьников Северного Казахстана отдельных возрастных групп (Куц А.С., 1975; Казакевич Н.В. с соавт., 1980; Касенова Л.Ж., 2002; Нурутдинова А.А., 2004; Камматов К.К., 2005; Абишева М.Н., Абдишева З.В., 2007). Работ по изучению онтогенетического развития детей различных конституциональных типов, разных национальностей в Республике Казахстан недостаточно (Алиакбарова З.М., 1984; Глущенко С.Ю. с соавт., 2007), а по Павлодарской области нет.

В связи с выше изложенным изучение индивидуально-типологических, психофизиологических особенностей организма школьников Северного Казахстана представляется актуальным.

Цель исследования: выявить индивидуально-типологические особенности морфофункционального и психофизиологического развития мальчиков 7-15 лет казахской и русской национальностей г. Павлодара (Северный Казахстан).

В рамках поставленной цели решались следующие задачи:

1. Оценить морфофункциональное и половое развитие мальчиков 7-15 лет.

2. Выявить особенности морфофункционального развития и полового созревания детей и подростков 7-15 лет разных типов конституции.

3. Выявить особенности морфофункционального и полового созревания детей и подростков 7-15 лет казахской и русской национальностей с учетом типов конституции.

4. Оценить психофизиологические показатели детей и подростков 7-15 лет казахской и русской национальностей.

Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование морфофункциональных и психофизиологических показателей мальчиков 7- лет, проживающих в г. Павлодаре (Северный Казахстан), с учетом индивидуально-типологических и национально-этнических особенностей.

Выявлено отсутствие различий между обследуемыми казахской и русской национальностей по величинам морфологических и функциональных показателей, за исключением подростков мышечного и дигестивного типов 13лет. Установлено, что мальчики русской национальности мышечного типа отличаются от казахских сверстников того же типа конституции более широкой грудной клеткой, большей общей и активной массой тела, величиной индекса Кетле, мышечной силой и меньшим содержанием резервного жира. Школьники казахской национальности дигестивного типа характеризуются более экономичной и эффективной деятельностью аппарата кровообращения в условиях нагрузки по сравнению с русскими сверстниками (меньше ЧСС, САД, ДП, МОК/ФР170/кг).

Получены новые данные об особенностях физического развития современных школьников г. Павлодара, свидетельствуют о долихоморфии развития по сравнению со сверстниками 70-х годов.

Установлено, что показатели умственной работоспособности и памяти детей и подростков 7-15 лет г. Павлодара не зависят от национальноэтнических особенностей.

Выявлено, что большинство школьников г. Павлодара характеризуются левополушарной функциональной асимметрией мозга (в среднем от 57,9 до 89% среди казахов и от 50 до 82,3%- у русских). Среди остальной части детей и подростков казахской национальности встречаются правополушарные (в среднем от 5,5 до 22,2%), а среди русских – амбидекстры (в среднем от 5 до 45%).

Теоретическая и практическая значимость исследования. Результаты исследования расширяют и углубляют представление об индивидуальнотипологических особенностей организма различных этносов в процессе их морфофункциональных и психофизиологических показателей могут быть использованы в спортивно-оздоровительных и образовательных учреждениях, служить научной основой в разработке медико-педагогических программ укрепления здоровья детей.

Выводы и фактический материал исследования используются при чтении лекций и проведении практических занятий по курсу «Возрастная физиология»

на кафедре анатомии и физиологии Павлодарского государственного педагогического института и на кафедре анатомии, физиологии и БЖД Новосибирского государственного педагогического университета.

Положения, выносимые на защиту:

1. Морфофункциональное развитие и половое созревание детей и подростков зависит от индивидуально-типологических особенностей организма и региона проживания.

2. Национальные особенности морфофункционального развития детей и подростков 7-15 лет г. Павлодара проявляются лишь в возрасте 13-15 лет у лиц мышечного и дигестивного типа.

3. Обследованные школьники 7-15 лет г. Павлодара преимущественно характеризуются левополушарной функциональной асимметрией мозга. Среди детей и подростков 7-15 лет казахской национальности встречаются правополушарные, а среди русских - амбидекстры.

4. Умственная работоспособность и память не определяются национально-этническими особенностями школьников данного региона.

Апробация работы: Материалы диссертации обсуждались на VI Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008), на VI съезде физиологов Казахстана с международным участием (Караганда, 2007), на международной конференции «Актуальные проблемы современной физиологической науки», посвященной 100летию д.б.н., проф. засл. деят. науки КазССР Авазбакиевой М.Ф. (Алматы, 2007), на конференции студентов и молодых ученых НГПУ (Новосибирск, 2006), на международной научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «VII Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2007), на республиканской научнотеоретической конференции «II Торайгыровские чтения» (Павлодар, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, из них 2 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ в которых изложены основные положения диссертации.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы «организация и методы исследования», главы результатов собственного исследования, обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций и списка основной использованной литературы.

Библиографический список включает 332 источника, из них 293 - на русском языке и 39 зарубежных. Диссертация иллюстрирована 24 рисунками и содержит 15 таблиц.

Для достижения поставленной цели было обследовано 349 мальчиков в возрасте 7-15 лет, обучающихся в общеобразовательной школе №39 г.

Павлодара (Северный Казахстан). Проведено комплексное исследование морфофункциональных, психофизиологических и типологических особенностей детей и подростков. Все учащиеся относились к основной медицинской группе и не занимались в спортивных секциях. Обследуемые были распределены на группы по возрасту, типу конституции и национальному признаку.

Работа выполнялась с сентября 2005 года по май 2007 года.

Исследования проводили в первую половину дня с исключением физической нагрузки в предыдущий день.

Антропометрические измерения проводили по методике В.В. Бунака (1941) и включали определение массы, длины тела, окружности грудной клетки, силы мышц сгибателей кистей рук и разгибателей спины (кистевая и становая динамометрия), а также рассчитывали массо-ростовой показатель - индекс Кетле (кг/м2). Содержание резервного жира определяли непрямым методом калиперометрии (Рarizkova J.., 1970). С помощью специального инструмента калипера в 10 точках на правой стороне тела измеряли толщину кожно-жировых складок. Затем по разработанным таблицам для разных возрастных групп (Шварц В.Б., Хрущв СВ., 1984; Шварц В.Б.,1991) определяли процентное содержание резервного жира в организме обследуемых. Это, в свою очередь, позволяло рассчитывать жировую и активную массу тела (ЖМТ и АМТ).

Степень полового созревания определяли по методике А.Б. Ставицкой с соавт. (1959) и Д.В. Колесова, Н.Б. Сельверовой (1978) с учетом выраженности вторичных половых признаков, т.е. развития волос на лобке (Риbis) и в подмышечной области (Ахillaris).

Для определения типа конституции у детей и подростков использовали методику В.Г. Штефко и А.Д. Островского (1929) в модификации С.С. Дарской (1975) на основании соматоскопических признаков с выделением четырех основных типов - астеноидного, торакального, мышечного и дигестивного Функцию внешнего дыхания оценивали по показателю жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с помощью спирометра «ССП». Для более объективной характеристики функции внешнего дыхания, помимо абсолютных значений, рассчитывали жизненный индекс (величина ЖЕЛ на 1 кг массы тела) (Мартынов И.Ф., 1971).

Состояние сердечно-сосудистой системы оценивали по частоте сердечных сокращений (ЧСС) в условиях относительного покоя и при физической нагрузке. ЧСС рассчитывали по интервалам электрокардиограммы, которую регистрировали по методике Л.А. Бутченко (1963) с помощью электрокардиографа «Аксион ЭК 1Т-07».

Артериальное давление (АД) измеряли аппаратом Рива-Роччи аускультативным методом Короткова с учтом ширины манжетки для детского возраста. Систолический объем крови (СОК) определяли по формуле Y. Старра (Stагг Y., 1954) в модификации Н.С. Пугиной и Я.Ф. Бомаш (1963) для детей 7- лет, а минутный объем кровообращения – как произведение СОК на ЧСС.

С целью изучения адаптации к физическим нагрузкам и оценки функциональных резервов организма проводили пробу PWC170 (Карпман В.Л. с соавт., 1988). Рассчитывали абсолютные и относительные показатели аэробной производительности (ФР170 и МПК) (Карпман В.Л. с соавт.,1988; Рубанович В.Б., 2003).

Экономичность деятельности сердечно-сосудистой системы при выполнении стандартной степ-эргометрической нагрузки оценивали по двойному произведению (ДП), равному произведению частоты сердечных сокращений на систолическое артериальное давление (Robinson В.F., 1967; Чурин В.Д., 1978). Об экономичности и эффективности аппарата кровообращения также судили по величине объема крови, обеспечивающего единицу физической работоспособности, равной МОК, л /ФР170/кг (Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004).

Методы исследования психофизиологических показателей.

При определении профиля функциональной межполушарной асимметрии использовали методики, предложенные Н.Н. Брагиной и Т.А. Доброхотовой (1988). Объем краткосрочной механической памяти определяли с помощью таблицы с цифровыми рядами и с помощью логически связанных пар слов (Айзман Р.И. с соавт., 1999). Оценку уровня умственной работоспособности проводили при помощи 4-минутного дозированного задания по буквенным таблицам Анфимова (Айзман Р.И. с соавт., 1999), для каждой пробы подсчитывали коэффициент подвижности нервных процессов (К) и коэффициент продуктивности работы (Q). Школьную тревожность оценивали при помощи опросника школьной тревожности Филлипса (Микляева А.В. с соавт., 2004), а личностную -определяли по методике Ч. Спилбергера и Ю.Л.

Ханина (Айзман Р.И. с соавт., 1999).

Весь полученный материал обработан общепринятыми методами математической статистики. Различия показателей между группами оценивали методами вариационной и разностной статистики по t - критерию Стъюдента и по АNОVА для непараметрических независимых выборок и считались достоверными при р< 0,05 (Лакин Г.Ф., 1980).

морфофункциональных характеристик применяли метод морфокинетического синтеза, или количественного сравнения систем, разработанный С.Б.

Стефановым (1974).

Все расчеты проводили с использованием пакета статистических программ «STATISTIKA» для PC.

Результаты исследования и их обсуждение Морфофункциональная характеристика мальчиков 7-15 лет На начальном этапе представлялось интересным дать общую характеристику морфологического и функционального развития современных школьников 7-15 лет г. Павлодара (Северный Казахстан).

Установлено, что морфофункциональное развитие обследованных мальчиков подчинено общебиологическим закономерностям и характеризуется гетерохронностью и скачкообразностью. Анализ данных позволил установить, что в онтогенезе закономерно увеличиваются значения всех изученных показателей физического развития детей и подростков - длины и массы тела, окружности грудной клетки, активной массы тела, силы мышц кисти и спины. Наиболее высокий прирост данных показателей наблюдался в возрасте 13 лет, что согласуется со сведениями других авторов (Сальникова Г.П. с соавт., 1974; Колесов Д.В., Сельверова Н.Б., 1978; Козлов В.И., Фарбер Д.А., 1983; Сельверова Н.Б., 1985;

Шаханова А.В., Чвань И.И., 1991; Абросимова Л.И. с соавт., 1998; Сонькин В.Д. с соавт., 2000; Рубанович В.Б. с соавт., 2004).

Сравнение полученных нами показателей ДТ, МТ и ОГК с аналогичными данными школьников 70-х годов ХХ века г. Павлодара (Куц А.С., 1975) показало, что современные мальчики характеризовались более высокими показателя длины тела, но меньшими объемами грудной клетки. Полученные нами данные согласуются с мнением некоторых исследователей (В.И. Гурина, И.И. Ландина, 1996; Кучма В.Р., 1996; Суховеркова Г.В., 2002; Попова Е.В., 2006), которые считают, что в последние годы в физическом развитии подрастающего поколения наблюдается такое явление как «грацилизация»

телосложения, т.е. уменьшение всех широтных и обхватных размеров тела, особенно поперечного и сагиттального диаметра грудной клетки.

Показатели жизненной емкости легких у обследованных нами школьников в онтогенезе увеличивались, наибольший прирост ЖЕЛ наблюдался в 9 и лет (16,7 и 18,3%, соответственно). По сведениям А.С. Куца (1975), максимальный прирост ЖЕЛ у мальчиков Павлодарской области 70-х годов приходился также на 9 и 13 лет, однако был более значительным (22,9 и 21,3%, соответственно).

При анализе результатов исследования сердечно-сосудистой системы в состоянии относительного покоя было установлено, что в онтогенезе у мальчиков 7-15 лет ЧСС уменьшалась с 92,2 ±1,6 до 81,0±1,3 уд/мин, средние величины систолического (САД) и пульсового (ПД) давления увеличивались на 17,8 и 13,8 мм. рт. ст., соответственно, показатели диастолического давления (ДАД) изменялись незначительно, значения СОК возрастали на 30,1 мл, а МОК - на 2 л.

Степень выраженности реакции сердечно-сосудистой системы на физическую нагрузку в различные возрастные периоды имеет большое значение в оценке функциональных резервов и приспособляемости организма к адекватному кровоснабжению организма (Дембо А.Г., 1988; Граевская Н.Д., 1993; Рубанович В.Б., 1997, 1998; Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004). У обследованных школьников всех возрастных групп после выполнения физической нагрузки наблюдалось существенное увеличение ЧСС, СОК, МОК и ДП по сравнению с показателями покоя. Так, СОК у мальчиков в период от до 15 лет увеличивался в среднем на 19,2 -26,9%, МОК - на 109,5-152%, ЧСС на 75,8-100,7%, а ДП - на 101,1-151,7%. При этом наиболее существенный прирост указанных показателей наблюдался в пубертатный период, что свидетельствует о снижении экономичности деятельности системы кровообращения в этом возрасте. Это подтверждается динамикой показателя МОК нагр./ФР170/кг, характеризующего величину кровообращения на единицу физической работоспособности. Оказалось, что в период полового созревания (13-15 лет) наблюдалось значительное его увеличение по сравнению с другими возрастными периодами.

В онтогенезе от 7 до 15 лет показатель абсолютной физической работоспособности увеличивался на 412,9 кгм/мин, тогда как относительный показатель ФР170/кг по сравнению с исходными данными изменялся незначительно. При анализе результатов исследования аэробной производительности наблюдалось значительное увеличение абсолютного показателя МПК (на 1,49 л/мин), тогда как величины относительных показателей максимального потребления кислорода, рассчитанные на 1 кг массы тела, в возрастные периоды 10-11 лет и 13-15 лет значительно уменьшались по сравнению с 7-8-летним возрастом, а в 12 лет увеличивались.

Это свидетельствует о значительном снижении аэробных возможностей организма школьников в период полового созревания.

По данным интегральной оценки (рис. 1), морфофункциональное развитие детей и подростков в онтогенезе от 7 до 15 лет протекало Рис. 1. Интегральная характеристика морфофункционального развития мальчиков 7-15 лет (КС- коэффициент связи между исследуемыми показателями в %) неравномерно, что видимо, связано с индивидуальными особенностями и влиянием различных социально-бытовых, климатических и других внешних факторов на обследуемый контингент и является проявлением основных закономерностей развития детского организма- скачкообразностью и гетерохроностью (Сонькин с соавт., 2000; Дорохов Р.Н., 2000; Безруких М.М., Фарбер Д.А., 2000; Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004 ). Согласно полученным данным, особенно интенсивно процесс развития организма детей и подростков протекал с 8 до 9 лет, с 10 до 11 лет и с 12 до 13 лет, что в целом согласуется с литературными данными (Антропова М.В. с соавт., 2000; Безруких М.М., Фарбер Д.А., 2000; Рубанович В.Б., Айзман Р.И., 2004).

Морфофункциональное развитие мальчиков 7-15 лет в зависимости от Особый интерес представляло проанализировать распределение детей и подростков на типы конституции, а также изучить их морфофункциональное развитие с учетом типа конституции и национальности.

Оказалось, что среди мальчиков всех возрастных групп меньше всего представителей дигестивного и мышечного типов (рис. 2). Представителей торакального и астеноидного типа конституции было больше всего (в среднем 47,8 и 26,3% соответственно), однако к 13-15 годам количество обследованных торакального типа уменьшалось (на 7,4%), а доля мальчиков астеноидного типа уменьшилась только к 10-12 годам (на 9,9%), а в подростковый период практически не отличалась от исходных данных в 7-9 лет.

Рис. 2. Распределение мальчиков 7-15 лет по типам конституции в % (Аастеноидный тип, Т-торакальный тип, М-мышечный тип, Д-дигестивный тип) Аналогичная тенденция наблюдалась и среди обследованных нами мальчиков казахской и русской национальности. В онтогенезе от 7 до 15 лет среди детей и подростков казахской и русской национальностей доля мальчиков астеноидного типа к 10-12 годам уменьшалась (на 9,0 и 10,0%, соответственно), а к 13-15 годам вновь увеличилась до исходного уровня.

Количество обследованных торакального типа, среди мальчиков казахов уменьшилось на 12,1%, в связи, с чем доля мальчиков мышечного типа в 13лет стала больше (на 11,8%) по сравнению с младшим возрастом. Доля представителей торакального типа, среди русских мальчиков практически не отличалось от исходных данных в 7-9 лет, а мышечных увеличилось только в 10-12 лет (на 11,7%), а к 13-15 годам стало равно первоначальным данным.

При анализе результатов исследования мальчиков с учетом типа конституции выявлены значительные различия между обследуемыми разных типов конституции по величинам изученных показателей во всех возрастных периодах. Так, значения основных антропометрических показателей, содержание резервного жира, плотность телосложения, абсолютная мышечная сила, ЖЕЛ значительно увеличивались от астеноидного типа к дигестивному (табл. 1), тогда как по относительным показателям на 1 кг массы тела – кистевому, становому и жизненному индексам дети и подростки мышечного и дигестивного типов уступали своим сверстникам астеноидного и торакального типов конституции.

Максимальный прирост указанных показателей у мальчиков астеноидного, торакального и мышечного типа наблюдался в 13-15- летнем возрасте. У школьников дигестивного типа максимальный прирост указанных показателей приходится на возраст 10-12 лет, что обусловлено, видимо, более ранним их половым созреванием. Исследование уровня полового созревания показало, что в возрастной группе 10-12 лет большое количество обследованных с 0-ой стадией половой зрелости было среди астенического и торакального типов (91,3 и 81,9%), а с I-ой стадией – среди детей мышечного и дигестивного типов (32 и 30,8%). В группе же детей дигестивного типа даже оказалось около 8% детей с II-ей стадией половой зрелости. В возрастной группе 13-15 лет только среди астеников оказались подростки с 0-ой стадией половой зрелости (17,6 %). В то же время II и III стадии половой зрелости больше всего было обнаружено у 49% подростков торакального типа, у 65 % - мышечного и 60% - дигестивного типа конституции, тогда как среди астеников таких ребят оказалось 35,3%, причем с III-ей стадией половой зрелости среди представителей этого типа вообще не было.

Таким образом, более раннее половое созревание наблюдалось у подростков мышечного и дигестивного типа, а более позднее - у торакального и, особенно у астеноидного типа. Это отмечали и другие авторы (Никитюк Б.А., 1975; Бальмагия Т.А., 1975; Матвеева Н.А., 1982;

Додонова Л.П., 1994), называя одной из причин неодинаковую количественную продукцию половых гормонов у детей разных типов конституции. Исследование сердечно-сосудистой системы в условиях относительного покоя выявило более высокие величины ЧСС, САД, ДАД, ДП у обследуемых дигестивного типа всех возрастных групп по сравнению с представителями других типов. Существенно меньшие величины хроноинотропного показатели обнаружены у астеников и представителей торакального типов.

Существенные различия между мальчиками разных типов конституции обнаружены при исследовании аппарата кровообращения в условиях выполнения стандартной степ-эргометрической нагрузки мощностью кгм/минкг.

Показатели физического развития и кардио-респираторной системы мальчиков 7-15 лет разных типов конституции (М±m)

А Т М Д А Т М Д А Т М Д

Примечание. Достоверные различия средних величин по ANOVA для непараметрических независимых выборок: