Журнал «Психология образования в поликультурном пространстве»

Выпуск №3 (51) (2020)

УДК 159.91
DOI 10.24888/2073-8439-2020-51-3-23-41

КАРДИОВАСКУЛЯРНЫЕ И ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ У КУРСАНТОВ ВОЕННО-МОРСКОГО ИНСТИТУТА

Автор(ы): Павлов К.И., Петренко М.И., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Астахова С.А., Андиева Н.М.

Цель работы: изучить кардиоваскулярные и электроэнцефалографические проявления познавательных процессов у курсантов военно-морского института с опытом довузовской военной подготовки, связанные с эффективностью их адаптации к условиям обучения в военном вузе. Обследовано 44 курсанта первого курса Военного института (военно-морского) ВУНЦ ВМФ ВМА «Военно-морская академия», являющихся выпускниками суворовских училищ, средний возраст 18.0±0.7 лет. Применялись психологические и психофизиологические методики, электрофизиологические методы анализа вариабельности сердечного ритма, пальцевой фотоплетизмографии и электроэнцефалографии. Использовались статистические методы: расчет среднего значения и среднеквадратического отклонения, автоматизированные нейронные сети Кохонена, однофакторный дисперсионный анализ и эксплораторный факторный анализ. Установлено, что курсанты, продемонстрировавшие относительно высокий уровень когнитивных функций: высокий уровень развития кратковременной памяти, выраженные способности к решению пространственных и арифметических задач,- показали результаты, указывающие на сбалансированность нервных процессов возбуждения и торможения. Эти курсанты также характеризовались средним уровнем выраженности частоты сердечных сокращений, более низкими значениями относительной мощности модуляций сердечного ритма в диапазоне низких частот, средне выраженными показателями вариабельности сердечного ритма и сосудистого тонуса. Данный психофизиологический профиль правомерно рассматривать как оптимальный для эффективной когнитивной деятельности и адаптации к условиям обучения в военном вузе. Показано, что с низкой эффективностью когнитивных функций связаны как высокие, так и низкие значения уровней выраженности вариабельности сердечного ритма и сосудистого тонуса. Во всей выборке обследуемых экспериментально установлена статистически значимая отрицательная связь между активностью сенсомоторной коры головного мозга и величиной относительной мощности модуляций сердечного ритма в диапазоне низких частот.

Ключевые слова
когнитивные функции; адаптация; вариабельность сердечного ритма; электрокардиография; фотоплетизмограмма; ЭЭГ; уровень десинхронизации ЭЭГ; активность сенсомоторной коры; cognitive functions; adaptation; heart rate variability; electrocardiography; photoplethy

CARDIOVASCULAR AND ELECTROENCEPHALOGRAPHIC MANIFESTATION OF COGNITIVE PROCESS IN CADETS OF THE NAVAL INSTITUTE

Author: Pavlov K.I., Petrenko M.I., Syrtsev A.V., Archimuk A.N., Astahova S.A., Andieva N.M.

The aim of our research is to study cardiovascular and electroencephalographic characteristics of cognitive process in cadets of the naval institute with previous military-training experience which are connected with the efficiency of their adaptation to studying at a military institute. We studied 44 first-year cadets of the Military Institute (Naval), N.G. Kuznetsov Naval Academy who finished Suvorov Military High Schools. The mean age is 18.0±0.7 years. We used physiological and psychophysiological tests, methods of analysis of heart rate variability, finger photoplethysmography and electroencephalography. We used statistical methods: the calculation of mean value and mean square deviation, Kohonen’s automated neural networks, single-factor analysis of variance and factor analysis. Cadets with high level of development of short-term memory and high level of abilities for solving spatial and arithmetic tasks showed the balance of nervous excitative and inhibition processes. These cadets had an average level of heart rate, low level of relative spectral power of heart rate modulations in the low frequency range, average levels of heart rate variability and vascular tone. This psychophysiological profile is optimum for effective cognitive activity and adaptation to training at a naval institute. High and low values of heart rate variability and vascular tone had negatively effects for cognitive functions. We have established the negative correlation between the activity of sensor-motor cortex of the brain and relative spectral power of heart rate modulations in the low frequency range in all samplings.

Список литературы

Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Чирейкин Л.В. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем // Вестник аритмологии. 2001. № 24. С. 65-87.
Власова С.П., Ильченко М.Ю., Казакова Е.Б., Калакутский Л.И., Комарова М.В., Лебедев П.А., Лебедева Е.П., Максимова Л.Н., Соболева Е.В. Дисфункция эндотелия и артериальная гипертензия. Самара: ООО «Офорт». 2010.
Джебраилова Т.Д., Коробейникова И.И., Каратыгин Н.А., Дудник Е.Н. Взаимосвязь параметров тета и бета-активности ЭЭГ и вариабельности сердечного ритма при интеллектуальной деятельности человека // Физиология человека. 2017. Т. 43. № 2. С. 91-105.
Зенков Л.Р., Ронкин М.А. Функциональная диагностика нервных болезней: руководство для врачей. М.: «Медпресс-информ», 2013.
Мухин В.Н., Яковлев Н.М., Клименко В.М. Связь вариабельности сердечного ритма с уровнем активации лобной коры // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2011. Т. 97. № 11. С. 1281-1288.
Павлов К.И., Мухин В.Н., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Андиева Н.М., Петренко М.И. Связь периодических модуляций сердечного ритма с уровнем активности сенсомоторной коры // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2020. Т. 106. № 2. С. 205-223.
Павлов К.И., Мухин В.Н., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Сысоев В.Н., Петренко М.И. Вариабельность сердечного ритма в изучении когнитивных функций и военно-профессиональной адаптации // Медицинский академический журнал. 2017. Т. 17. № 4. С. 7-16.
Павлов К.И., Петренко М.И., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Михеева Е.А., Николаева С.В., Андиева Н.М., Мухин В.Н., Сысоев В.Н. Влияние довузовской военной подготовки на психофизиологические и кардиоваскулярные характеристики когнитивных функций // Медицинский академический журнал. 2019a. Т. 19. № 2. С. 43-52.
Павлов К.И., Петренко М.И., Сырцев А.В., Архимук А.Н., Михеева Е.А., Николаева С.В., Андиева Н.М., Михеев А.В., Копытова Ю.С., Хамитова Е.А. Влияние опыта довузовской военной подготовки на личностные особенности и когнитивные функции курсантов Военно-морского института // Вестник Российской Военно-медицинской академии. 2019b. № 4 (68). С. 91-94.
Павлов К.И., Сырцев А.В., Мухин В.Н., Архимук А.Н., Михеев А.В., Копытова Ю.С., Хамитова Е.А., Сысоев В.Н., Петренко М.И. Определение информативности электрофизиологических показателей для оценки военно-профессиональной адаптации курсантов военно-морского института // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019c. Т. 53. № 3. С. 57-66.
Павлов К.И., Сырцев А.В., Мухин В.Н., Архимук А.Н., Михеев А.В., Копытова Ю.С., Хамитова Е.А., Сысоев В.Н., Петренко М.И. Периферическая гемодинамика и вазорегуляция у курсантов в условиях военно-профессиональной адаптации // Авиакосмическая и экологическая медицина. 2019d. Т. 53. № 5. С. 39-48.
Павлов К.И., Сырцев А.В., Мухин В.Н., Архимук А.Н., Михеева Е.А., Николаева С.В., Андиева Н.М., Каменская В.Г., Петренко М.И. Влияние экологических факторов на когнитивные функции курсантов военного вуза // Геофизические процессы и биосфера. 2019e. Т. 18. № 3. С. 5-28.
Полищук В.И., Терехова Л.Г. Техника и методика реографии и реоплетизмографии. М.: Медицина. 1983.
Савицкий Н.Н. Биофизические основы кровообращения и клинические методы изучения гемодинамики. Л.: «Медицина», 1974.
Флейшман А.Н., Мартынов И.Д., Петровский С.А., Кораблина Т.В. Ортостатическая тахикардия: диагностическое и прогностическое значение Very low frequency вариабельности ритма сердца // Бюллетень сибирской медицины. 2014. Т. 13. № 4. С. 136-148.
Armour J.A. Peripheral autonomic interactions in cardiac regulation // Neurocardiology. Ed. by J. B. Armour, J.L. Ardell. New York: Oxford University Press, 1994. P. 219-244.
Bernardi L., Valle F., Coco M., Calciati A., Sleight P. Physical activity influences heart rate variability and very-low-frequency components in Holter electrocardiograms // Cardiovascular Research. 1996. Vol. 32(2). P. 234-237. DOI: 10.1016/0008-6363(96)00081-8
Critchley H.D., Corfield D.R., Chandler M.P., Mathias C.J., Dolan R.J. Cerebral correlates of autonomic cardiovascular arousal: a functional neuroimaging investigation in humans // Journal of Physiology. 2000. Vol. 523(1). P. 259-270. DOI: 10.1111/j.1469-7793.2000.t01-1-00259.x
Delgado-Moreno R., Robles-Pérez J.J., Clemente-Suárez V.J. Combat Stress Decreases Memory of Warfighters in Action // Journal of Medical Systems. 2017. Vol. 41(8). P. 124. DOI: 10.1007/s10916-017-0772-x
Gazzellini S., Dettori M., Amadori F., Paoli B., Napolitano A., Mancini F., Ottaviani C. Association between Attention and Heart Rate Fluctuations in Pathological Worriers // Frontiers in Human Neuroscience. 2016. Vol. 10. P. 648. DOI: 10.3389/fnhum.2016.00648
Lacey B.C., Lacey J.I. Studies of heart rate and other bodily processes in sensorimotor behavior // Cardiovascular psychophysiology. Ed. by P.A. Obrist, A.H. Black, J. Brener, L.V. DiCara. Chicago: Aldine, 1974. P. 538-564.
Mahinrad S., Jukema J.W., van Heemst D., Macfarlane P.W., Clark E.N., de Craen A.J., Sabayan B. 10-Second heart rate variability and cognitive function in old age // Neurology. 2016. Vol. 86(12). P. 1120-1127. DOI: 10.1212/WNL.0000000000002499
Mahinrad S., Van Heemst D., Macfarlane P.W., Stott D.J., Jukema J.W., De Craen A.J., Sabayan B. Short-term heart rate variability and cognitive function in older subjects at risk of cardiovascular disease // Journal of Hypertension. 2015. Vol. 33, e-Supplement 1. DOI: 10.1097/01.hjh.0000467497.22224.3b
McCraty R., Shaffer F. Heart Rate Variability: New Perspectives on Physiological Mechanisms, Assessment of Self-regulatory Capacity, and Health risk // Global Advances in Health and Medicine. 2015. Vol. 4(1). P. 46-61.
Wölk C., Velden M. Revision of the baroreceptor hypothesis on the basis of the new cardiac cycle effect // Psychobiology: issues and applications. Amsterdam: Elsevier Science Publishers B.V., 1989. P. 371-379.