ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЯВЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСА В ВЫЯВЛЕНИИИ ГЕНДЕРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ РЕГУЛЯЦИИ АРТЕРИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ У СТУДЕНТОВ ПРИ КОГНИТИВНОЙ НАГРУЗКЕ

При когнитивной нагрузке активируются различные отделы мозга, что может проявляться особенностями регуляции системы кровообращения. Регуляторные механизмы можно условно объединить в понятие единой функциональной системы вегетативного управления. При этом данная система является детерминированно-хаотичной

Цель исследования: выявить гендерные особенности динамики регуляции артериального давления в условиях когнитивной нагрузки у студентов с применением явления гистерезиса.

Задачи исследования:

1. Оценить перспективы применения явления гистерезиса для оценки вегетативного баланса в условиях когнитивной нагрузки.

2. С использованием явления гистерезиса выявить варианты реагирования сердечно-сосудистой системы у студентов в условиях когнитивной нагрузки.

3. Провести анализ гендерных вариантов изменения основных показателей сердечно-сосудистой системы (АД, частоты сердечных сокращений (ЧСС)) на различных этапах когнитивной нагрузки.

В исследовании приняли участие 35 человек из них – 18 юношей, средний возраст 19,4±0,1 лет, 17 девушек, средний возраст 19,0±0,05 лет, все участники студенты второго курса, педиатрического факультета медицинского университета г. Новосибирска. Исследование проводилось весной. В качестве нагрузки применялся тест Амтхауэра (устное решение арифметических задач)

На первом этапе нашего исследования мы оценили показатели ПД, и ЧСС в общей группе обследуемых, в группах юношей и девушек в 4-х измерениях (табл.1,2), и проследили динамику зависимости этих показателей относительно друг друга с применением явления гистерезиса (рис. 1,2). Юноши и девушки одного возраста 19±0,07 лет, в группе девушек фаза менструального цикла не учитывалась.

Как видно из представленных данных в таблице 1 в общей группе обследуемых достоверных отличий показателей ПД в 4-х измерениях не выявлено. ПД – это числовое различие между систолическим и диастолическим давлением. ПД при прочих равных условиях пропорционально количеству крови, выбрасываемой сердцем при каждой систоле. Динамика ПД – оценка инотропного эффекта работы сердца. Значения ЧСС достоверно (р<0,05) увеличиваются в точках исследования - 2 – проведение нагрузки, и 3 – сразу после нагрузки, относительно исходного уровня ЧСС-1, также показатели ЧСС-2, ЧСС-3 достоверно выше уровня ЧСС-4 – восстановление после нагрузки. Эти изменения свидетельствует о значительном влиянии симпатического отдела вегетативной нервной системы (ВНС), которое проявляется хронотропным эффектом работы сердца.

Рисунок 1 - Динамика ПД и ЧСС в четырех точках исследования в общей группе обследуемых

DOI:10.23670/IRJ.2023.129.54.2

Для построения петли гистерезиса учитывали одновременно показатели ЧСС и ПД в четырех точках исследования в системе координат х и у. В точке 2 – пик нагрузки, максимально увеличивается ЧСС (хронотропный эффект), в точке 3 сразу после нагрузки, ЧСС уменьшается, при максимальном показателе ПД (инотропный эффект). В нашем исследовании наибольшее внимание мы уделили механизмам регуляции работы сердечнососудистой системы (ССС) в период восстановления после нагрузки (фрагмент петли гистерезиса, выделенный черной прямой, соединяющей точки 3 и 4). В точке 4 – 5 мин. после, проведенной нагрузки уровень ПД и ЧСС – возвращаются практически к исходным значениям. Восстановление этих показателей происходит прямо пропорционально относительно друг друга. Траектория петли гистерезиса в общей группе обследуемых отражает процесс восстановления механизмов регуляции работы сердца после выполненной нагрузки.

Как видно из представленных данных в таблице 2 в группе юношей выявлено достоверное отличие показателя ПД, в точке-3, этот показатель максимально высок и достоверно выше (р<0,05) уровня ПД в точке-4 – восстановление после нагрузки. В группе девушек достоверных отличий показателей ПД в 4-х измерениях не выявлено. В ходе исследования изменение ЧСС в группах девушек и юношей не отличается. ЧСС-2 и ЧСС-3 достоверно (р<0,05) выше исходного уровня (ЧСС-1). Также показатели ЧСС-2, ЧСС-3 достоверно выше уровня ЧСС-4 – восстановление после нагрузки. При оценке значений ПД и ЧСС между группами юношей и девушек выявлены достоверные отличия показателя ПД-1 и ПД-3. Исходный уровень ПД у юношей выше, этот показатель увеличивается во время нагрузки и достигает максимума сразу же после ее завершения.

Рисунок 2 - Динамика ПД и ЧСС в четырех точках исследования в группах юношей и девушек

DOI:10.23670/IRJ.2023.129.54.4

При анализе динамики показателей ПД и ЧСС с применением явления гистерезиса в группе юношей выявлено максимальное увеличение ЧСС в точке 2, в точке 3 ЧСС начинает снижаться, при максимальном росте уровня ПД, за счет преобладания симпатического отдела ВНС, но при этом меняется вектор механизма регуляции – хронотропное влияние меняется на инотропное. В период восстановления после нагрузки (фрагмент петли гистерезиса, выделенный черной прямой, соединяющей точки 3 и 4), наблюдается смена регуляторных механизмов, точка-3 – точка «перегиба» отражает фазовый переход к доминирующему влиянию парасимпатического отдела ВНС в регуляции работы сердца. В точке 4 – ЧСС возвращается к исходному уровню, а уровень ПД – снижается. В группе девушек максимальное значение ЧСС и ПД наблюдается в точке-2 – ведущее значение симпатического отдела ВНС, проявляющееся хронотропным эффектом. В точке-3 эти показатели синхронно снижаются, при этом уровень ПД приближается к исходному значению, в период восстановления после нагрузки, в точке 4 – ЧСС возвращается к исходному уровню, а уровень ПД – увеличивается. Ведущая роль симпатического отдела ВНС сохраняется.

На втором этапе исследования проводился корреляционный анализ показателей ПД и ЧСС в общей группе обследуемых, в группах юношей и девушек в 4-х измерениях. Юноши и девушки одного возраста 19±0,07 лет, в группе девушек фаза менструального цикла не учитывалась.

В общей группе обследуемых выявлена достоверная (р < 0,05) отрицательная корреляционная зависимость между показателями ЧСС-2 и ПД-4 (-0,38), и ЧСС-3 и ПД-4 (-0,40). В группе девушек, так же как в общей группе выявлена достоверная отрицательная корреляционная зависимость между показателями ЧСС-2 и ПД-4 (-0,39), и ЧСС-3 и ПД-4 (-0,48). Отрицательные корреляции в общей группе и группе девушек между исследуемыми параметрами выявленные на этапе восстановления после нагрузки отражают нелинейность механизмов регуляции работы сердца. Активность симпатического отдела ВНС, проявляется хронотропным эффектом на сердце. В группе юношей достоверной корреляционной зависимости между исследуемыми показателями не выявлено.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что в общей группе обследуемых в условиях цикла – состояния покоя – когнитивная нагрузка – восстановление после нагрузки выявлено однонаправленное изменение показателей – ПД и ЧСС, эти показатели максимальны при проведении нагрузки и сразу же по ее окончанию, при этом достоверно увеличивается только показатель ЧСС. Также выявлена достоверная отрицательная корреляция между показателями ПД и ЧСС в процессе восстановления после нагрузки. Таким образом, в общей группе обследуемых регуляция АД во время нагрузки и при восстановлении после нее обеспечивается симпатическим отделом ВНС, который в большей степени проявляется положительным хронотропным влиянием на сердце.

Больший интерес вызывает динамика регуляции АД в группах юношей и девушек в условиях когнитивной нагрузки. Исходный уровень ПД в группе юношей достоверно выше этого показателя в группе девушек. По мнению исследователей

Достоверно высокий показатель ПД-3 у юношей относительно ПД-3 группы девушек, позволяет предположить, что ведущим звеном регуляции АД во время когнитивной нагрузки является симпатическое влияние ВНС, проявляющееся выраженным инотропным эффектом на сердце. В период восстановления доминирует парасимпатическое влияние – отрицательный инотропный эффект, показатель ПД-4 достоверно ниже ПД-3 (инактивация кальциевых и активация калиевых каналов – ацетилхолинактивируемый K+-ток IK (ACh))

В группе девушек, как и в группе юношей выявлены достоверное увеличение ЧСС точках 2 и 3 цикла исследования относительно ЧСС-1 – исходное состояние и ЧСС-4 – восстановление. Изменений показателя ПД – не выявлено. При анализе петли гистерезиса точка 2 является точкой «перегиба», в этой точке максимальные показатели ПД и ЧСС. В регуляции АД во время когнитивной нагрузки преобладает симпатический отдел ВНС, наблюдается хронотропный эффект. Мы полагаем, что у девушек на пике когнитивной нагрузки симпатическое влияние более выражено на клетки SA-узла, возможно связанное с активацией натриевых, кальциевых и фанни каналов – f-каналы

На основании полученных данных можно говорить о том, что в гендерных группах в условиях когнитивной нагрузки в регуляции АД превалирует значение симпатического отдела ВНС, что является адаптирующим и мобилизующим механизмом в регуляции системы кровообращения. При этом у юношей адаптационный потенциал определяется за счет инотропного, а у девушек хронотропного эффектов на сердце. В период восстановления у девушек адаптирующее влияние симпатического отдела сохраняется, а юношей меняется регуляторный контур АД – преобладает парасимпатическое влияние, но вектор регуляции остается – инотропный (отрицательный) эффект на сердце.

1. Использование явления гистерезиса позволяет выявить варианты реакции сердечно-сосудистой системы (АД и ЧСС) как в условиях проведения когнитивной нагрузки, так и при состоянии выхода (реакция восстановления).

2. Реакция артериального давления и ЧСС в условиях проведения когнитивной нагрузки характеризуется нелинейными закономерностями с характерными точками фазовых переходов.

3. С использованием явления гистерезиса выявлены гендерные варианты реакции АД и ЧСС в условиях выхода из когнитивной нагрузки, которые у юношей, в отличие от девушек, проявляются в смене симпатических на парасимпатические влияния.