Работоспособность и функциональное состояние центральной нервной системы у студентов технического колледжа

Введение. Уровень функциональных возможностей в юношеском возрасте обуславливает то, насколько эффективно протекают адаптационные процессы, а также определяет когнитивные способности в образовательной среде. Данный возрастной этап является заключительным в развитии физиологических и психических способностей человеческого организма. Регулярное и своевременное исследование состояния центральной нервной системы (ЦНС) студентов представляется необходимой мерой, потребность в которой обусловлена также растущей психоэмоциональной нагрузкой вследствие повышения интенсивности процесса обучения [1–7]. Кроме того, работоспособность и функциональное состояние ЦНС влияет на процесс освоения профессиональных навыков и впоследствии трудовую деятельность.

В отличие от студентов вузов, студенты колледжей представляют собой группу, характеризующуюся гетерогенностью по социально-демографическим и социально-психологическим признакам. Часть студентов первого курса учатся после девятого класса, и их возраст является переходным между подростковым и юношеским, что характеризуется диспропорциями в уровне и темпах развития, а также несоответствием возможностей и притязаний. Вышеупомянутое явление может сказаться на процессах социализации и успешности адаптации к новым условиям обучения [8].

Среднее профессиональное техническое образование имеет свои особенности и связано с повышенной физической нагрузкой, работой с машинами и механизмами, производственной практикой на промышленных предприятиях. Данные факторы делают процесс изучения психофизиологических параметров студентов и соответствующее планирование учебной нагрузки в техническом колледже довольно специфичным. ЦНС обеспечивает реализацию системно-приспособленческих механизмов и играет ведущую роль в организации функциональной системы и удержании ее оптимальных характеристик, а также в осуществлении процессов деятельности, связанной с познанием. Это обусловлено характерными чертами реализации нервных процессов, одной из которых является зрительно-моторная реакция (ЗМР). С помощью ЗМР можно определить скорость процессов возбуждения и торможения, которые происходят в центральной нервной системе, а также способность к точности реализуемых действий и возможность осуществления условно-рефлекторного внутреннего торможения [5][6].

Способность студентов к обучению и их работоспособность напрямую зависят от физиологического состояния. Важным фактором, влияющим на работоспособность студентов ТИУ, является качество и продолжительность сна. Недостаточный сон может вызвать усталость, раздражительность и снижение внимания. Кроме того, жилищные условия играют ключевую роль в адаптации к новым задачам. Особенно это актуально для первокурсников, переживающих период адаптации к жизни в общежитии или студгородке.

Следствием уменьшения способности человеческого организма сопротивляться неблагоприятным факторам среды (как носящим внутренний характер, так и свойственным окружающему миру) может стать значительное уменьшение результативности обучающего процесса и связанное с ним низкое качество подготовки к дальнейшей деятельности по специальности. Снижение сопротивляемости организма является крайне нежелательным в период юношества явлением, и обучение студентов должно сопровождаться мерами по его обнаружению, а также мероприятиями, направленными на коррекцию выявленных в процессе поиска проблем и негативных тенденций [9–15].

Новизна настоящего исследования обусловлена тем, что впервые изучена работоспособность и функциональное состояние ЦНС у студентов технических специальностей колледжа.

Результаты исследования представляют особую значимость при разработке учебных программ и распределении нагрузки у студентов 1–3-го курсов. Исследование позволяет сделать выводы об актуальном состоянии познавательной деятельности учащихся и об их готовности к учебному процессу.

Цель исследования – изучить свойственные учащимся технического колледжа особенности функционирования ЦНС, а также характерные для них показатели работоспособности.

Материалы и методы. Базой данного исследования стал многопрофильный колледж ФГБОУ ВО «Тюменский индустриальный университет» (ТИУ). Для исследования были отобраны учащиеся с I по III курс (средний возраст 17,5 ± 1,4 года) в количестве 215 человек: 54,9 % испытуемых мужского пола (118 человек) и 45,1 % – женского (97 человек).

Изучение показателей работоспособности и состояния ЦНС осуществлялось в осенне-зимний период с ноября по декабрь 2022 года. в середине недели в утренние часы. Для проведения исследования выбрано изолированное помещение колледжа ТИУ, исключены стрессовые факторы в виде зачетов, экзаменов и соревнований, которые оказывают негативное влияние на ЦНС учащихся. Все испытуемые дали письменное информированное согласие на исследование.

Общее количество учебных часов в соответствии с утвержденным в учебном заведении учебным планом составляло 36–40 часов в неделю, что соответствует гигиенической норме для данной категории студентов¹. Студенты в колледже следуют учебному графику, который меняется каждую неделю. В течение дня у них от 3 до 4 занятий продолжительностью 1 час 30 минут каждое. Паузы между уроками длятся от 10 до 15 минут, а после двух или трех уроков предусмотрен большой перерыв продолжительностью 30 минут. Особенностью является то, что в субботу проводится учебный день с упрощенной программой. Важно отметить, что график занятий в колледже соответствует учебной нагрузке и разработан в соответствии с учебными планами по специальности.

Изучение функционального состояния ЦНС производилось в соответствии с методикой выявления продолжительности латентного периода протекания ПЗМР – простой зрительно-моторной реакции. Данная методика предоставляет возможность выявить продолжительность психомоторных процессов, имеющих первостепенную значимость [1]. Исследование сенсорно-моторных реакций ЦНС имеет большое значение в контексте исследования процессов адаптации к окружающей действительности у студентов [5]. Латентный период ПЗМР, его особенности и продолжительность являются признаками, по которым можно оценить степень возбудимости ЦНС и исследовать ее функциональное состояние, что является важным для анализа личностных особенностей² [16].

Функциональные возможности ЦНС определялись с помощью вариационной хронорефлексометрии, которая рассчитывалась на основе значений деятельности ПЗМР. По этим данным также исследовался уровень функционирования и устойчивость протекания реакций нервной системы.

В качестве основы данного исследования выбран метод М.П. Мороз³, который был разработан Институтом практической психологии (г. Санкт-Петербург) для осуществления быстрого диагностирования состояния ЦНС и работоспособности человека.

У всех опрошенных анализировались следующие параметры: УФВ – уровень функциональных возможностей; ФУС – функциональный уровень нервной системы, УР – устойчивость реакции. Анализ данных параметров осуществлялся на основе показателей работоспособности правой и левой рук; были выявлены средние значения. Используемая методика применялась для анализа вышеперечисленных показателей путем воздействия световым сигналом и при помощи расчета параметров протекания процесса зрительно-моторной реакции. В рамках данного исследования световое стимулирование подавалось случайным образом, но регулярно, что давало возможность предотвратить появление условного рефлекса.

Методический прием М.П. Мороз облегчает исследование актуального состояния функционирования нервной системы респондентов, которое можно условно разделить на следующие категории работоспособности: «нормальная», «незначительно пониженная», «сниженная», «существенно сниженная»⁴.

Оценка скорости, с которой реакция возбуждения перемещается по рефлекторной дуге, дает возможность выяснить, насколько активной является центральная нервная система и насколько высок уровень ее работоспособности.

Оценить это позволяет простая зрительно-моторная реакция [4][17]. Длительность моторно-сенсорной реакции зависит от того, как импульс перемещается по анализаторам, насколько быстро его обрабатывают кора головного мозга и двигательные проводящие пути головного мозга [8][18]. Способность к созданию соответствующей заданию функциональной системы и обеспечению постоянства ее параметров позволяет показатель УФВ [1]. Опираясь на уровень функциональных возможностей, можно определить, насколько работоспособной является ЦНС.

Изменение стабильности характера и особенностей протекания нервных процессов, вызванные изменениями, отмеченными на ранней стадии в деятельности ЦНС, можно определить путем исследования УР [11]. Критерий УР информирует об ухудшении реакций, происходящих в ЦНС, свидетельствуя о начальном этапе развития процесса утомления [2][3].

Простая зрительно-моторная реакция студентов осуществлялась с помощью оценки времени, за которое в ответ на раздражитель в виде света возникает реакция движения. Участник исследования должен был максимально быстро нажимать соответствующую кнопку, как только заметит световую индикацию. Измерения производились в миллисекундах на основе медианных значений латентного периода простого зрительно-моторного реагирования: чем ниже была протяженность латентного протекания периода ПЗМР, тем более высокая скорость моторно-сенсорного реагирования ему соответствовала. С помощью данной методики можно исследовать индивидуальные характеристики работоспособности испытуемого, так как значение периода латентного протекания ПЗМР позволяет адекватно оценивать функциональные показатели ЦНС.

Был проведен анализ частоты потребления продуктов с использованием опросника, разработанного авторами статьи на основе самооценки, который включал в себя вопросы о частоте потребления основных продуктов питания: свежих овощей, фруктов и кисломолочной продуктов, а также об отношении к алкоголю и курению.

Полученные с помощью перечисленных методик результаты исследования обработаны с применением программного обеспечения образца Statistica 10.0. Исследование нормальности распределения значений осуществлялось с применением методики Колмогорова – Смирнова. Распределение значений выборки не подчинялось закону нормального распределения. Рассчитаны медиана (Ме) и квартили (Q1–Q3) для каждого параметра.

Также определили достоверность (р) различий данных исследования при помощи U-критерия Манна – Уитни для несвязанных выборок. Студентов колледжа разделили на группы в зависимости от возраста и пола. Достоверность различий принята за значение p < 0,05.

Результаты. Для определения функционального состояния ЦНС у учащихся колледжа проведен анализ ПЗРМ: показатели, полученные на основе исследования простых зрительно-моторных реакций, продемонстрировали отсутствие значимых различий значений ПЗРМ между испытуемыми разного пола (табл. 1) и между значениями для правой и левой рук (табл. 2).

Скорость ПЗМР у испытуемых находилась ниже нормы (см. табл. 1). Значение ПЗМР 290 мс определялось как «сниженная работоспособность».

Поскольку значимых различий значений показателей ПЗМР в группах юношей и девушек не выявлено, последующий анализ результатов исследования проведен в обобщенном виде.

Результаты исследования показали, что медианные значения параметров скорости простой зрительно-моторной реакции находились в интервале «сниженной работоспособности». Функциональный уровень системы (ФУС), по которому можно сделать вывод о скорости протекания процесса произвольного реагирования, связанной с уровнем возбудимости ЦНС, у большинства испытуемых (98,40 %) расположен в значениях сниженной работоспособности; у оставшегося числа обследованных (1,60 %) ФУС характеризуется значениями, которые позволяют сделать вывод о существенном снижении уровня работоспособности (табл. 3).

Выявленное на основе данных исследований распределение по медиане показателей демонстрирует, что у 60,30 % испытуемых из числа студентов технического колледжа уровень работоспособности ЦНС снижен незначительно, что может свидетельствовать о появлении начальных признаков утомления; 25,40 % испытуемых продемонстрировали сниженный уровень работоспособности.

Произведена оценка уровня работоспособности ЦНС с целью выявления готовности и адаптации к учебной деятельности у студентов технического колледжа (см. табл. 3).

Исследуя данные анализа УР, можно сделать вывод о том, что распределение показателей по медиане у 17,50 % испытуемых свидетельствует о значительном снижении уровня УР, у 73,00 % – незначительном снижении устойчивости реакции.

Представленные выше данные свидетельствуют о присутствии лишь у 1,60 % испытуемых по показателю УР «ограниченного» уровня работоспособности, что характеризуется как чрезмерное эмоциональное перенапряжение центральной нервной системы в процессе обучения, преобладанием процессов возбуждения. По показателям ФУС и УФВ «ограниченный» уровень работоспособности у студентов не проявился. Можно предположить, что это связано с помещением исследуемых в условия отсутствия влияния внешних стрессовых факторов: ограничение подготовки к зачетам, экзаменам и соревнованиям.

Уровень функциональных возможностей влияет на успех в учебной деятельности, устойчивость к стрессу, адаптацию к изменяющимся условиям. Так, лица с низкими значениями данных параметров отличаются быстрой утомляемостью, что приводит к десинхронизации физиологических процессов. На графике наглядно представлены уровни работоспособности у студентов колледжа (рис. 1).

Большинство исследуемых имели низкий уровень работоспособности и, соответственно, повышенный уровень утомляемости.

Для выявления различий значений показателей работоспособности и функционального состояния ЦНС по возрастному признаку оценили их величины в каждой возрастной группе обследованных студентов (см. табл. 4).

Во всех исследуемых возрастных группах значения медиан скорости ПЗМР отмечены в пределах значений «сниженной» работоспособности и не характеризуются наличием отличий, значимых статистически.

Параметры значений УФВ, ФУС и УР в исследуемых возрастных группах также не имели статистически значимых различий.

Исследование психофизиологических характеристик студентов на основе метода хронорефлексометрии позволяет сделать вывод об ухудшении работоспособности (сниженном и незначительно сниженном уровне), что также находит отражение в признаках утомления, реагировании организма на стресс и особенностях торможения ЦНС; все вышеперечисленное может свидетельствовать о снижении уровня осуществления психомоторного контроля и процессов перцепции.

На основе информации, полученной в результате опроса, у студентов колледжа отмечены несколько возможных причин снижения работоспособности: отсутствие свежих овощей, фруктов и кисломолочной продукции в рационе – это привело к снижению работоспособности у 72,20 % молодых людей и 64,00 % девушек. Значительная часть студентов демонстрирует положительное отношение к алкоголю – 52,9 0 % юношей и 51,30 % девушек признались в этом. Также выявлено, что на вопрос «Курите ли вы в настоящее время?» положительно ответили 23,40 % юношей и 7,20 % девушек (рис. 2).

В общей сложности почти половина студентов колледжа не соблюдает здоровый образ жизни, что отрицательно сказывается на их работоспособности.

Обсуждение. Работоспособность и функциональное состояние ЦНС оказывают влияние на формирование адаптивных психических и физиологических реакций и готовность к учебной деятельности студентов технического колледжа.

В настоящем исследовании сравнительный анализ параметров простой зрительно-моторной реакции у студентов технического колледжа показал отличия от значений, полученных другими авторами у обучающихся по нетехническим специальностям. Медианные значения ПЗМР указывают на более низкий уровень работоспособности у студентов в данном исследовании [3][6][7][19–21][24].

Результаты анализа особенностей ЦНС учащихся колледжа, полученные в рамках данного исследования, соответствуют проведенному О.Г. Литовченко у студентов первого и второго курсов Сургутского государственного университета анализа ЦНС [7], а также работам, проведенным С.С. Матвеевым, который изучал учащихся первых четырех курсов психологического факультета Уфимского университета. Большая часть испытуемых продемонстрировала некоторое уменьшение работоспособности, а также ее ухудшение в процессе обучения от младших курсов к старшим. Наиболее благоприятные показатели отмечены у студентов-первокурсников, что позволяет сделать автору следующий вывод: благодаря возможности получения специальных знаний в новой деятельности, индивид легко избегает утомления на протяжении длительного времени. Это происходит благодаря ограниченному количеству профессиональных дисциплин, связанных с данной деятельностью, по сравнению с последующими курсами. Таким образом, функциональные способности человеческого организма не подвержены значительному негативному воздействию [16].

В описанных Е.Н. Николаевой исследованиях ЦНС, проводимых у перво- и второкурсников- якутчан, обучающихся по медицинскому профилю, приводятся значения простой зрительно-моторной реакции в средних нормальных значениях, что расходится с информацией исследования в рамках данной работы [4].

В работе В.П. Мальцева прослеживается тенденция к увеличению функциональных параметров, свойственных нервной системе у студентов педагогических университетов [10].

По результатам исследований И.А. Черевиковой, проводимых у студентов Иркутского государственного университета, испытуемые показали наиболее благоприятное состояние ЦНС, так, 12 % студентов были с оптимальным уровнем работоспособности, 63 % с удовлетворительным уровнем работоспособности и 25 % с низким уровнем работоспособности. При этом у большей части обследованных девушек (45 %) обнаружено оптимальное функциональное состояние ЦНС, в отличие от юношей. Юноши (63 %) характеризовались удовлетворительным функциональным состоянием ЦНС [22]. Напротив, в исследовании А.С. Лакомкиной у юношей Сургутского педагогического университета выявлены более высокие показатели функционального состояния ЦНС, чем у девушек [23].

Исследования Т.В. Ивах, у студентов медицинского профиля Хакасского государственного университета имени Н.Ф. Катанова имели тенденцию снижения показателей ПЗМР к концу учебного года. Автор связывает увеличивающуюся утомляемость с тем, что в весенний период уменьшается уровень работоспособности и осцилляторные параметры циркадных ритмов понижаются по причине малой длительности светового дня. В начале учебного года функциональные возможности ЦНС соответствовали оптимальным, что можно объяснить «стабилизацией» работоспособности в начале учебного года [24].

Заключение. Проведенное исследование психофизиологических показателей студентов технического колледжа ТИУ позволило выявить, что у большинства учащихся наблюдалось снижение функционального состояния ЦНС, проявляющееся в значительной и умеренной нервно-психической напряженности. Несмотря на отсутствие стрессовых факторов в виде экзаменов и соревнований, студенты продемонстрировали признаки начального утомления, влияющие на уровень концентрации и внимания. Для поддержания учебной продуктивности крайне важно эффективное предотвращение адаптационных нарушений. В том числе: создание учебной среды, способствующей комфортному обучению; работа психолого-педагогического консилиума с учащимися, подверженными рискам неудач в учебе; разработка индивидуального образовательного пути для учеников с потенциальными проблемами в адаптации к обучению. Регулярный мониторинг состояния ЦНС, включая изучение простой зрительно-моторной реакции, необходим для оценки адаптационных возможностей студентов, эффективного планирования оздоровительных программ и мероприятий в образовательных учреждениях г. Тюмени; полученные результаты дополняют региональную базу данных функционального состояния студентов.