II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ И АДАПТИВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ОРГАНИЗМА ВЫПУСКНИКОВ СРЕДНЕЙ ШКОЛЫ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Емельянова А.Е. 1

---

1

Пожидаева С.А. 1

---

1

Работа в формате PDF

860.8 KB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

 СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВОДНАЯ ЧАСТЬ	Страницы
1.1. Актуальностьтемы	4
1.2. Цель и задачи исследования	4
1.3. Литературный обзор	4
1.3.1. Здоровье и адаптивные возможности организма	4
1.3.2. Классификация функциональных состояний	5
1.3.3.Виды утомления	7
1.3.4. Стресс, изменения в функционировании систем органов в стрессовых ситуациях	8
1.4. Методика исследования	9
1.4.1. Определение состояния сердечно-сосудистой системы с помощью пробы Мартине	9
1.4.2. Оценка общего состояния здоровья с помощью теста МПК	10
1.4.3. Определение стрессоустойчивости организма после нервного и физического напряжения	12
1.4.4. Определение функционального состояния и адаптивных возможностей организма	12
2. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Результаты исследования	14
3. ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Выводы	20
3.2. Рекомендации	20
4. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	21
5. ПРИЛОЖЕНИЯ	22

ВВОДНАЯ ЧАСТЬ

Одним из факторов риска для здоровья является стресс, который возникает под влиянием разных факторов среды, предъявляющих организму повышенное требование. Наиболее распространен эмоциональный стресс. Выпускники одиннадцатых классов испытывают колоссальную эмоциональную нагрузку: учебные занятия, выполнение домашнего задания, курсы по подготовке к единому государственному экзамену, самостоятельная работа, внеклассные мероприятия. Всё это приводит к ухудшению функционального состояния организма. В своей работе мы попытались оценить адаптивные возможности организма в начале и конце первого полугодия 2015-2016 учебного года.

Цель: оценить функциональное состояние систем органов выпускников средней школы в условиях постоянной стрессовой ситуации.

Задачи:

1. Определить состояние сердечнососудистой системы с помощью пробы Мартине.

2. Оценить общее состояние здоровья с помощью теста МПК (максимального потребления кислорода).

3. Определить стрессоустойчивость организма после нервного напряжения.

4. Выявить степень развития дыхательной и сердечнососудистой систем организма.

5. Сравнить данные, полученные в начале учебного года и в конце первого полугодия.

Объект исследования: выпускники средней школы.

Предмет исследования: функциональное состояние организма в условиях постоянной стрессовой нагрузки.

Гипотеза: если человек испытывает постоянное стрессовое напряжение, то у него изменятся функциональное состояние его систем органов.

Литературный обзор

Согласно Уставу Всемирной организации здравоохранения, здоровье — это состояние полного физического, психического и социального благополучия, не только отсутствие болезней или физических недугов. Это означает, что здоровье - это такое качественное состояние организма, которое позволяет ему в конкретных климатогеографических, экологических и социальных условиях чувствовать себя с физической, психической, социальной и нравственной точек зрения наиболее комфортно. На оптимальном уровне здоровья у человека в соответствии с возрастными и индивидуальными нормами осуществляются все его физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции (рождение, рост и развитие, создание и воспитание потомства, физическая, духовная, профессиональная и социальная адаптация). [1]

Способность организма бороться за поддержание или восстановление здоровья может быть обобщена в термин «адаптационные резервы» — предназначенные для обеспечения:

• нормальных жизненных процессов, несмотря на изменения функций организма или во внешней среде;

• адаптивных изменений в клеточных структурах, количестве молекул фермента, чтобы достигнуть устойчивой и непрерывной адаптации к хронически действующему раздражителю. [2]

Специфика функционального состояния зависит от множества различных причин. Однако среди многообразия случаев достаточно отчетливо выделяются некоторые общие классы состояний.

При классификации функциональных состояний выделяют 3 группы признаков (критериев):

1. Надежность и цена деятельности.

2. Здоровье человека.

3. Адекватность ответной реакции организма требованиям выполняемой деятельности.

Полноценное выполнение трудового задания предполагает нормальный режим функционирования всех звеньев системы “человек - машина - производственная среда”. Для оценки эффективности работы этой системы в эргономических исследованиях обычно используется понятие “надежность”. Под надежностью в этом случае понимается вероятность выполнения поставленной задачи в течение определенного времени и с допустимой точностью при сохранении в заданных пределах параметров функционирования работающей системы. Критериями надежности являются безотказность, безошибочность и своевременность выполнения необходимых функций каждым элементом работающей системы. Поскольку самым сложным элементом этой системы является человек, то труднее всего разработать критерии надежности и, соответственно, определить условия “надежной” работы именно этого звена.

С этой точки зрения, наиболее важным оказывается понятие цены деятельности. При этом имеется в виду величина физиологических и психологических затрат, обеспечивающих выполнение работы на заданном уровне. Непосредственным следствием оценки этой величины является вывод о степени напряженности деятельности и допустимости затраченных усилий, а также прогноз относительно изменений в уровне надежности функционирования системы.

Использование понятий надежности и цены деятельности служат основанием для создания наиболее общей классификации функциональных состояний. С помощью критериев надежности функциональное состояние характеризуется с точки зрения способности человека выполнять деятельность на заданном уровне. По показателям цены деятельности дается оценка функционального состояния со стороны степени истощения сил организма и, в конечном итоге, влияние его на здоровье человека.

Чрезмерное напряжение физиологических и психологических ресурсов человека является потенциальным источником развития различных заболеваний. С этой точки зрения можно выделить нормальные и патологические состояния. Работа с последним классом состояний относится к области медицины. Однако существует обширная группа предпатологических (пограничных) состояний, возникновение которых может привести к болезни. Их специальное выделение и анализ должны привлекать внимание психологов, а также других специалистов, работающих в области оптимизации трудовой деятельности.

Каждое из этих состояний имеет характерное для него физиологическое явление и технико-экономические показатели.

Нормальное состояние означает, что человек находится в благоприятных условиях труда, они не вызывает серьезных изменений в здоровье работника. В этом состоянии расход энергетических веществ не выходит за пределы работоспособности. Но поскольку энергетические ресурсы все равно постоянно используются, то и восстановительная функциональная система находится под непрерывной стимуляцией. Однако процесс возбуждения в этой системе не достигает той силы, которая необходимы для формирования тормозящего блока.

Пограничное состояние формируется при выполнении работ средней тяжести труда. Вследствие значительного расхода энергетических веществ, вышедшего за пределы работоспособности, возбуждения восстановительной функциональной системы имеет такую силу, при которой формируется процесс торможения. Торможение является средством саморегуляции, которая стремится снизить нагрузку на работоспособность на нейрофизиологическом уровне, т.е. уменьшить приток нервных импульсов к нервным центрам, функционирующим во время трудовой деятельности человеческого организма. Вследствие этого требуется больше времени для выполнения рабочей операции. Сама работа характеризуется тем, что накапливаются патологические изменения, но благодаря различным мероприятиям они носят обратимый характер, т.е. с ними можно бороться. Для этого применяют рациональные режимы труда и отдыха, которые позволяют не накапливать усталость и поддерживать работоспособность на высоком уровне. [3]

Повышенная утомляемость и постоянное чувство усталости – распространенные жалобы, предъявляемые пациентами на приемах врачей различных специальностей. Хроническую усталость можно охарактеризовать, как состояние потери активности и способности продолжать какую–либо деятельность. Она влияет на физические и интеллектуальные способности, снижая качество жизни. Пациенты, ощущающие хроническую усталость, часто жалуются на нарушения сна, раздражительность, снижение памяти, внимания, трудность усвоения информации, сексуальные нарушения. Определяющими феноменами состояния хронической усталости являются физиологическое и патологическое утомление.

Физиологическое утомление – это состояние, субъективно ощущаемое как чувство «слабости, вялости», вызываемое тяжелой нагрузкой и характеризующееся пониженной работоспособностью. Оно может быть физическим (мышечным) и нейропсихическим (центральным). Обе формы утомления проявляются при физической и интеллектуальной деятельности, и нельзя отделить одну от другой. Тяжелая физическая работа приводит в первую очередь к мышечному утомлению, а усиленная или монотонная умственная нагрузка вызывает преимущественно утомление центрального типа.

Физическое утомление развивается вследствие таких изменений в скелетной мышце, как опустошение энергетических запасов и накопление молочной кислоты и ионов аммония, что обусловливает снижение работоспособности. Во время фазы восстановления, следующей за физической работой, запасы энергии возобновляются, а молочная кислота и ионы аммония удаляются. Если восстановление запасов энергии и удаление молочной кислоты происходит не полностью, возникает накопление «остаточного утомления».

В процессе дальнейшей активности в условиях остаточного утомления мышца продолжает использовать свои макроэргические субстраты и накапливать конечные продукты метаболизма, что приводит к еще большему нарастанию утомления. Мышечная утомляемость – неспособность мышц поддерживать мышечное сокращение заданной интенсивности – связано с присутствием избытка аммиака, усиливающего анаэробный гликолиз, блокируя выход молочной кислоты. Повышение уровня аммиака и ацидоз лежат в основе метаболических нарушений при мышечной утомляемости. Эти процессы играют определяющую роль в формировании усталости, связанной с физиологическим утомлением.

Нейропсихическое утомление ведет к снижению трудоспособности вследствие нарушений центральной нервной регуляции, связанных, в первую очередь, с функциональным состоянием ретикулярной формации – «энергетическим центром» головного мозга, отвечающим за активное бодрствование. Однако энергетические аспекты, связанные с метаболизмом и «веществами утомления», также очень важны и в случае нейропсихического утомления, так как мозг человека потребляет до 25% всех энергетических ресурсов организма, и его активность постоянно высока как в дневное, так и ночное время (деятельность мозга во сне). При нейропсихическом утомлении происходит замедление процессов передачи информации, ослабление сенсорного восприятия и моторной функции. Нейропсихическое утомление может сопровождаться депрессивными и тревожными реакциями, раздражительностью, эмоциональной подвижностью и снижением психомоторной активности.

Если остаточное утомление в течение длительного времени не компенсируется полным восстановлением, возникает синдром перегрузки. Следом за перегрузкой развивается состояние истощения. Истощение возникает в тех случаях, когда физическая и/или умственная работа, превышающая предел утомления, не прерывается на срок, достаточный для восстановления.

Субъективно ощущаемое чувство утомления – это сигнал о перегрузке центральных регуляторных систем, неудовлетворительном состоянии энергетических ресурсов организма и аутоинтоксикации продуктами метаболизма. Этот сигнал тревоги информирует регуляторные системы мозга о необходимости временного прекращения умственной или физической деятельности.

Длительное утомление, приводящее к истощению, по сути своей является результатом стрессогенного воздействия на организм, вызывающим нарушение функций регуляторных систем – вегетативной, эндокринной и иммунной. Стресс – особое состояние, характеризующееся мобилизацией всех неспецифических, защитных и приспособительных сил, приводящих к повышению устойчивости организма, сохранению его гомеостаза. Возникновение и развитие стресса не зависит от типа повреждающих стрессорных факторов (психических, социальных, болевых), угрожающих гомеостатическому балансу организма. Стресс, если действие стрессора продолжается или повторяется, проходит 3 основные стадии.

Первая стадия тревоги – немедленная мобилизация всех адаптационных и защитных функций организма и подавление других, не играющих значимой роли в условиях действия стрессорного фактора. В этой стадии происходит мобилизация энергетических ресурсов, кардиоваскулярной, дыхательной и других систем. При этом гомеостатические константы могут значительно отклоняться от своего исходного уровня покоя.

Методики исследования [5]

1. Определение состояния сердечно-сосудистой системы с помощью пробы Мартине.

Оборудование: секундомер.

Оценили физическую работоспособность каждого учащегося по приросту пульса после нагрузки в процентах от нормального пульса.

1. Подсчитайте пульс в спокойном состоянии в течение 1 минуты.

2. Выполнить приседания за 30 секунд. Снова подсчитать пульс в течение 1 минуты.

3. Выполнить расчеты. Оценка = Пульс _кон – Пульс _нач / Пульс _нач* 100%

4. Сравнить с данными таблицы, сделать вывод.

Таблица 1

Оценка физических показателей организма по пробе Мартине

1. Оценка общего состояния здоровья с помощью теста МПК (максимального потребления кислорода). [5]

Всемирная организация здравоохранения считает тест МПК объективным обобщенным показателям резервных возможностей организма и, как следствие, - показателем общего состояния здоровья.

Показатель максимального потребления кислорода (МПК) позволяет судить о резервных возможностях дыхательной, сердечно-сосудистой и других адаптационных систем организма. Величина МПК зависит от развития и функционального состояния этих систем. Всемирная организация здравоохранения считает тест МПК объективным обобщенным показателем резервных возможностей организма и, как следствие, - показателем общего состояния здоровья.

Наиболее часто используют метод определения МПК с помощью «степ-теста» (восхождения на ступеньку высотой 30-35 см для детей и 50 см – для взрослых).

Техника постановки эксперимента.

1. Измерить массу тела испытуемого с помощью весов.

2. По команде экспериментатора (он засекает время) испытуемые начинают восхождения на ступеньку в течение 4 минут в среднем темпе – 20 восхождений в минуту. Каждое восхождение выполняют на 4 счета: «раз» - шаг одной ногой на ступеньку, «два» - шаг другой ногой, «три» - одной ногой на пол, «четыре» - другой ногой на пол.

3. После завершения восхождений (на пятой минуте) подсчитывается пульс испытуемого.

4. Рассчитывается мощность работы по формуле:

N=m _* H _*n* K,

Где m- масса тела, H-высота скамейки, K-коэффициент, учитывающий величину работы при спуске со ступеньки, n-число восхождений.

Таблица 2

Коэффициент подъема и спуска для детей и взрослых

1. Рассчитать величину МПК по формуле Добельна.

МПК=(A _* N):(H –S) _* K _* 1000,

Где N – мощность работы, кг _* м/мин; Н – пульс на пятой минуте, ударов/мин; А – коэффициент поправки к формуле в зависимости от возраста и пола; S – коэффициент поправки к пульсу в зависимости от возраста и пола; K - возрастной коэффициент.

6. Рассчитать относительную величину МПК.

МПК_отн.=МПК: m, Где m – масса тела, кг.

Сравнивая полученные результаты с данными оценочной таблицы, оценить резервные возможности организма.

Поправочные коэффициенты к формуле Добельна

Таблица 3

Коэффициенты зависимости возраста и пола

Таблица 4

Возрастной коэффициент (К)

Таблица 5

Оценка резервных возможностей организма по относительной величине МПК

Если оценка резервных возможностей организма оказалась низкой, это свидетельствует о слабом здоровье человека и подверженности организма заболеваниям.

1. Определение стрессоустойчивости сердечно-сосудистой системы в условиях психоэмоционального напряжения. [6]

Оборудование: секундомер

1. Подсчитать пульс сидя за 10сек. (ЧП1)

2. Максимально быстро, проговаривая вслух, выполнить задание по последовательному вычитанию из целого нечетного трехзначного числа целое нечетное однозначное в течение 30 сек.

3. Сразу после выполнения задания подсчитать пульс сидя за 10 сек. (ЧП2).

4. Рассчитать показатель реакции (ПР) сердечно-сосудистой системы:

ПР= ЧП1/ЧП2

1. Если ЧП больше, чем 1,3, то сердечно-сосудистая система обладает низкой стрессоустойчивостью.

1. Определение функционального состояния и адаптивных возможностей организма. [5]

Оценка функционального состояния выявляет степень развития дыхательной и сердечно-сосудистой систем. В основу этой оценки положен учет изменения частоты пульса и дыхания в зависимости от положения тела или определенного мышечного напряжения.

Техника постановки эксперимента

Оборудование: секундомер.

1. Сделать обычный вдох. Задержать дыхание (сколько сможете), зажав нос пальцами. Записать время задержки.

2. Сделать обычный выдох. Задержать дыхание (сколько сможете), зажав нос пальцами. Записать время задержки.

3. Выполнить дозированную нагрузку (низкие глубокие приседания в течение 30 сек.) Повторить задержку дыхания на выдохе. Зафиксировать время задержки.

4. Сделать вывод о функциональном состоянии дыхательной системы испытуемого, исходя из следующих данных:

А) у здоровых детей и подростков 6-18 лет время задержки дыхания на вдохе колеблется в интервале 30-55 сек;

Б) у здоровых школьников задержка дыхания на выдохе составляет 12-13 сек;

В) при дозированной физической нагрузке за норму обычно принимают уменьшение времени дыхания не более чем на 50%

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

В нашем исследовании участвовало 20 человек из 11 класса: 10 девушек и 10 юношей. (Приложение I) Каждому ученику мы присвоили свой индивидуальный номер. 1-7 номера – юноши, которые ведут активный образ жизни, занимаются спортом, хорошо учатся. 8-10 – юноши, хорошо учатся, но спорту предпочитают работу в компьютере, часами просиживают в сети Интернет. 11-14 – девушки, учатся отлично, свободного времени практически нет, спортом не занимаются. 15-20 – девушки, учатся хорошо, спортом не занимаются, но ведут активный образ жизни: фитнес, прогулки, бассейн. У всех учеников три раза в неделю курсы по подготовке к единому государственному экзамену.

Исследования проводились в начале учебного года (первая неделя сентября) и в конце первого полугодия (последняя неделя декабря). Все данные заносились в рабочий дневник.

По методике определения состояния сердечно-сосудистой системы с помощью пробы Мартине испытуемые подсчитывали пульс в спокойном состоянии, после глубоких приседаний в течение 30 секунд, подсчитывали разницу в процентах. Сводные данные занесены в таблицу 6. (Приложение II)

Таблица 6

Оценка физических показателей по пробе Мартине у учеников 11 классов

Исходя из результатов исследования можно сделать вывод, что у восьми человек из 20 изменились показатели сердечно-сосудистой системы в худшую сторону, уменьшилась работоспособность. При этом шесть человек из этих восьми не занимаются спортом, не ведут активный образ жизни.

Продолжив исследования, применили методику оценки общего состояния в помощью теста МПК. Испытуемые в течение 4 минут восходили на ступеньку высотой 40 см. После завершения подсчитали пульс. Рассчитали по выше приведенным формулам мощность работы, величину МПК, относительную величину МПК, оценили резервные возможности организма, сравнивая полученные данные с данными оценочной таблицы. (Приложение II)

Таблица 7

Оценка общего состояния здоровья с помощью теста МПК

Анализируя данные таблицы, можно отметить, что показатель максимального потребления кислорода у учеников, ведущий активный образ жизни выше, чем у сидящих постоянно за компьютером. Девять человек имеют низкие резервные возможности, подвержены заболеваниям. За первое полугодие произошло снижение показателя: у восьми человек уменьшился на одну позицию. Теперь 15 человек имеет низкую оценку резервных возможностей. Это говорит о слабом здоровье выпускников.

Определили стрессоустойчивость сердечно-сосудистой системы по реакции изменения пульса в условиях психо-эмоционального напряжения. Для этого подсчитали пульс в спокойном состоянии. Затем максимально быстро, проговаривая вслух, выполнили задание по последовательному вычитанию из целого нечетного трехзначного числа целое нечетное однозначное в течение 30 сек. Сосчитали пульс, вычислили показатель реакции. Подвели итоги: если показатель реакции больше, чем 1,3, то сердечно-сосудистая система обладает низкой стрессоустойчивостью. (Приложение II)

Таблица 8

Показатель стрессоустойчивости сердечно-сосудистой системы

Исходя из полученных данных можно сделать вывод о низкой стрессоустойчивости в начале учебного года у четырех учащихся, в конце первого полугодия уже у восьми. Можно предположить, что постоянное нервное напряжение ухудшило показатели устойчивости сердечно-сосудистой системы.

Оценили функциональное состояние организма на основе учета изменения частоты дыхания в зависимости от определенного мышечного напряжения. Для этого задерживали дыхание до дозированной нагрузки (приседания в течение 30 сек) и после на вдохе и выдохе. У здоровых школьников время задержки дыхания на вдохе колеблется в интервале 30-55 секунд, на выдохе – 12-13 секунд. (Приложение II)

Таблица 9

Оценка функционального состояния организма

Исходя из табличных данных, можно сделать вывод, что практически у всех учеников функциональное состояние организма в норме, но уменьшилось время задержки дыхания после дозированной нагрузки в середине учебного года (при норме 12-13с). У одного ученика – мальчика, не занимающегося спортом, уменьшение времени задержки произошло более чем на 50%. Т.е. снизилось функциональное состояние систем органов школьников.

Составили сводную таблицу показателей здоровья выпускников.

Таблица 9

Сводная таблица показателей здоровья выпускников

Анализируя данные сводной таблицы, можно сделать вывод, что у молодых людей (номера 1-7), которые занимаются спортом, ведут активный образ жизни, показатели состояния здоровья изменились незначительно. У мальчиков, предпочитающих компьютер активному образу жизни, эти показания сильно отклоняются от нормы. У трех девушек из четырех (номера 11-14), наблюдаем значительные изменения показателей по сравнению в началом учебного года: низкая стрессоустойчивость, низкий индекс МПК. У остальных девушек (в 50% случаев) также наблюдаются отклонения в состоянии здоровья. В целом, показатели функционального состояния претерпели изменения, ухудшились показатели индекса МПК, уменьшилась стрессоустойчивость организма к психо-эмоциональному напряжению.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНАЯ ЧАСТЬ

В нашей работе мы оценили функциональное состояние и адаптивные возможности организма выпускников средней школы в условиях постоянной стрессовой ситуации, сравнили данные, полученные в начале учебного года и в конце первого полугодия. Сделали выводы:

1. По методике определения состояния сердечно-сосудистой системы с помощью пробы Мартине у восьми человек из 20 изменились показатели в худшую сторону, уменьшилась работоспособность.

2. Показатель максимального потребления кислорода (МПК) у учеников, ведущий активный образ жизни выше, чем у сидящих постоянно за компьютером. За первое полугодие произошло снижение показателя: 15 человек имеет низкую оценку резервных возможностей. Это говорит о слабом здоровье выпускников.

3. Снизилась стрессоустойчивость учащихся от постоянного нервного напряжения.

4. В целом, показатели функционального состояния за первое полугодие учебного года претерпели изменения, ухудшились показатели индекса МПК, уменьшилась стрессоустойчивость организма к психо-эмоциональному напряжению.

ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСТОЧНИКИ

1. http://medinfa.ru/article/108/117340/

2. http://medinfa.ru/article/108/117340/

3. http://studopedia.ru/3_92045_vidi-funktsionalnih-sostoyaniy.html

4. http://www.medlinks.ru/article.php?sid=18612Проблема утомления, стресса и хронической усталости К.м.н. В.Ю. Окнин ММА имени И.М. Сеченова

5. Федорос Е.И., Нечаева Г.А., Экология в экспериментах: учебное пособие для учащихся 10-11 классов общеобразовательных учреждений. – М.: Вентана-Граф, 2007. -384с.

6. Федорова М.З., В.С. Кучменко, Г.А. Воронина Экология человека. Культура здоровья. 8 класс.Учебное пособие – М.:Вентана-Граф, 2008.- 144с.

ПРИЛОЖЕНИЕ I

Проведение эксперимента

ПРИЛОЖЕНИЕ II

25