V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Проблемы сна у подростков

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Фомина Я.А. 1

---

1МАОУ «Средняя школа № 149»

Легостаева В.А. 1

---

1МАОУ «Средняя школа № 149»

Работа в формате PDF

627 KB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В прошлом учебном году я училась в первую смену и просыпаться по утрам было мучением! При этом если я ещё и поздно легла, то на первых уроках сидеть и воспринимать информацию мне было довольно сложно. В этом году мы уже учимся во вторую смену и я стала реже замечать у себя недостаток концентрации, хотя иногда это и случается. Так же я заметила за своей мамой, что после выходных она очень энергична, а ближе к пятнице становится ленивее и раздражительнее. Мне стало интересно, как сон влияет на нашу жизнь и я решила изучить эту проблему. Как оказалось, сон изучает сомнология – раздел медицины и нейробиологии.

Цель работы провести исследование в своём классе для того чтобы выяснить хронотипы учеников и их связь с успеваемостью.

Задачи:

Изучить и проанализировать литературу о природе сна.

Подобрать методики исследования.

Провести исследования в группе подростков.

Актуальность темы работы:

В 2017 году лауреатами Нобелевской премии по физиологии и медицине стали американские биологи за своё открытие молекулярного механизма работы биологических часов.

За миллионы лет жизнь адаптировалась к вращению планеты. Давным-давно известно, что у нас есть внутренние биологические часы, которые предвосхищают и адаптируются ко времени суток. Вечером хочется заснуть, а утром — проснуться. Гормоны выбрасываются в кровь строго по расписанию, а способности/поведение человека — координация, скорость реакции — тоже зависят от времени дня. Но как работают эти внутренние часы?

Французский астроном Жан-Жаку де Меран в 18 веке обратил внимание, что листья мимозы раскрываются к Солнцу днём и закрываются ночью. Он задался вопросом, как будет вести себя растение, если поместить его в кромешную темноту. Оказалось, что даже в темноте мимоза следовала плану — у неё как будто были внутренние часы. Позже такие биоритмы нашли у других растений, животных и человека.

Нобелевские лауреаты изолировали ген, который контролирует дневной биологический ритм, у мух-дрозофил. Открытый ген назвали period. В 1994 году Майкл Янг открыл ещё один ген timeless. Доказано, что если эти два гена соединяются, то составляют механизм, который с изысканной точностью адаптирует наши внутренние часы ко времени суток. Он регулирует разные критические функции организма, в том числе поведение человека, уровни гормонов, сон, температуру тела и метаболизм. Человек плохо себя чувствует, если наблюдается временное несоответствие между внешними условиями и его внутренними биологическими часами, например, при путешествии на большие расстояния в разные часовые пояса. Есть также доказательства, что хроническое несоответствие образа жизни и внутренних часов связано с повышенным риском возникновения различных заболеваний, в том числе диабета, ожирения, рака и сердечно-сосудистых заболеваний.

Исследование механизма внутренних часов ещё далеко не закончено. Циркадная биология — изучение внутренних часов и циркадного ритма — выделилась в отдельное бурно развивающееся направление исследований. [1]

Мне было бы интересно найти практическое применение ритмов для жизни школьников. Оказалось, что в США это уже обсуждается даже на законодательном уровне! В апреле 2017 года в Калифорнии был вынесен на обсуждение сената законопроект SB 328, который запрещает средним школам начинать занятия ранее 8:30 утра, так как по статистике две трети подростков страдают от недостатка сна. Изменения связаны со сдвигами в их циркадных ритмах в начале полового созревания.

СОН ЧЕЛОВЕКА

Ученые пришли к выводу, что сон – это физиологический процесс, который повторяется периодично и характеризуется полным или частичным отсутствием реакции человека на раздражители из окружающей среды. Раньше считалось, что если мы спим, то организм полностью отдыхает. Однако с появлением современных методик исследования было выявлено, что мозговая активность не прекращается, а на некоторых этапах бывает даже выше, чем днем.

Сон у здорового человека происходит циклически, приблизительно каждые 24 часа, что связано со сменой дня и ночи. Наиболее важным фактором, оказывающим влияние на данный процесс, является степень освещенности. Регуляция процессов сна и бодрствования имеет сложный механизм, где структуры мозга тесно взаимодействуют со зрительным анализатором и с эндокринной системой.

Существует две основные фазы сна – медленная и быстрая. Медленную фазу еще называют глубокой, ортодоксальной или синхронизированной, а быструю – поверхностной, парадоксальной или не синхронизированной. Каждая из них имеет свои отличия, так как влияет по-разному на организм и запускает в мозге определенные механизмы.

За ночь у человека должно проходить четыре полноценных цикла: медленный сон, затем быстрый, и наоборот. По мере приближения к утру время, отведенное для глубокого сна, уменьшается, а для поверхностного – увеличивается. В последнем цикле может и вовсе отсутствовать четвертый этап ортодоксальной фазы. [2]

Количество времени, проведенного во сне, для каждого человека будет индивидуальным. Кроме того, потребность в ночном отдыхе у нас снижается с возрастом. Младенцы спят по 16-22 часа, в зависимости от особенностей организма. Чередование сна и бодрствования у них полностью зависит от кормления, после приема пищи ребенок может активничать еще один час, а потом снова засыпает до следующей трапезы. К годовалому возрасту для полноценного восстановления сил детям нужно уже всего 14 часов.

По мере взросления продолжительность бодрствования увеличивается. Малышам от 3 до 7 лет нужен ночной сон, также они нуждаются в обеденном сне на протяжении двух часов. Ребятам до 10 лет достаточно 13 часов сна в сутки для нормального восстановления сил, а детям с 10 лет – всего 10 часов. Взрослый человек должен спать в среднем 8 часов, но это не универсальный показатель.

Один полный цикл сна, состоящий из медленной и быстрой фазы, длится приблизительно 80 минут. Чем ближе время к утру, тем больше времени занимает парадоксальный сон. Большинство людей за 7-8 часов проходят 4 полных цикла сна, чего вполне достаточно для восстановления сил.

Однако за всю историю было немало исключений, люди могли спать всего по 4-5 часов в сутки, при этом отлично себя чувствовать и вести очень активный образ жизни. Также есть всего 5-10 человек на планете, которые якобы вообще не спят, физическое и психологическое их здоровье при этом пребывает в полной норме.

Подростки часто испытывают недостаток сна. Средняя продолжительность ночного сна у них колеблется от 7 до 8 часов. Хотя потребность организма составляет от 9 до 10 часов. То что подростки испытывают дефицит сна приводит к ряду проблем:

Снижение продуктивности. Недостаточный сон для этой возрастной группы связан с заниженной академической и спортивной успеваемостью.

Уязвимость. Могут возникнуть проблемы со здоровьем: подростки, которые не досыпают более склонны к развитию таких проблем со здоровьем, как ожирение, гипертония, диабет и депрессивные расстройства.

Падение мотивации. Постоянный недостаток сна разрушает мотивацию, как грунтовые воды размывают фундамент.

Вредные привычки и плохое настроение. При нехватке сна человек ищет внешние стимуляторы (никотин, кофеин, наркотики и так далее.

Плохой внешний вид. Недосыпание буквально отпечатывается на лице в виде синяков и мешков под глазами.

Что же делать с недосыпом? Высыпаться! 60% старшеклассников рассказывают, что на уроках им очень хочется спать. Их цикл сна — не такой, как у взрослых и детей. Даже если подросток ляжет спать рано, он не уснёт. В тех городах США где перенесли начало занятий на час позже, чтобы школьникам не приходись вставать слишком рано, успеваемость повысилась почти вдвое. Согласно исследованиям, для подростков вставать позже — это единственный способ высыпаться.

Но тело можно приучить засыпать вовремя. Есть несколько небольших хитростей, после которых заснуть будет легче, а сон станет долгим и крепким.

Гигиена. Перед сном следует умываться и чистить зубы. Можно принять тёплый душ. Это поможет расслабиться и настроиться на нужный лад. Пусть это станет ритуалом.

Ложитесь спать в одно и то же время. Наше тело — идеально настроенная машина. Она работает наиболее эффективно при рутинной последовательности цикла сна-бодрствования, который регулируется белком PER.

Никаких кофеиносодержащих напитков поле обеда. Кофеин выводится из организма 5–10 часов, что сильно мешает расслабиться.

Не стоит перед сном смотреть на экран. Не важно, работает ли человек или смотрит фильм. Мы больше хотим спать, когда темно.

В спальне должно быть темно и уютно. Гораздо легче заснуть в чистой, тёплой и при этом хорошо проветренной комнате, а не в душном пыльном помещении.

Сведите к минимуму отвлекающие факторы. Сну ничего не должно мешать. Тогда за ночь успеет пройти несколько циклов сна со всеми фазами и человек проснётся отдохнувшим.

Если у подростка нет возможности ложиться пораньше, то пусть постарается выкроить хотя бы полчаса на дневной сон. Это даст мозгу возможность «перезагрузиться», а справляться с повседневными задачами станет гораздо легче. [3]

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Тест Cambridge brain sciences

Сообщество Cambridge brain sciences [4] проводит он-лайн исследование на портале cambridgebrainsciences.com, чтобы ответить на вопросы о природе сна с помощью десятков тысяч людей со всего мира. До сих пор остается много вопросов, на которые можно ответить только с помощью масштабного исследования с участием людей со всего мира.

Я приняла участие в 3-дневном тесте, в котором нужно было отвечать на вопросы анкеты и затем решать задачки на логику, память и скорость мышления. Эти задачки нужно было проходить на протяжении нескольких дней. Проходить тесты было весело.

Задачи на логику:

Сложнее всего мне дались задания на слова. Но это потому что они были на английском и мне нужно было больше времени, чтобы сообразить, как их перевести на русский язык.

Каждый день перед решением нужно было написать, во сколько ты лёг и проснулся спать, а также насколько хорошо ты выспался. И я заметила, что чем лучше выспалась, тем быстрее соображала. При этом легче мне давались задания, когда я выполняла их вечером.

Исследование ещё продолжается, по окончании обещали выслать результат.

Промежуточные итоги представлены на диаграммах ниже. Зеленые точки – это мои показатели на фоне общей статистики.

Здесь мы видим, что большинство людей спит по 7-8 часов, но нашлись и те, кто утверждает, что спит по 20 часов и больше.

Диаграмма на качество сна. У меня удовлетворительный результат.

Статистика, кто во сколько ложится спать. Большинство чуть раньше меня, в 22-23 часа.

Он-лайн исследование: netki.ru

Мне тоже захотелось провести своё он-лайн исследование. С помощью группы поддержки мы выложили два теста на сайт netki.ru. Сейчас на нем можно пройти тест на хронотип [5] и на качество сна [6] и тут же получить результат. Но мне пока не удалось привлечь достаточно посетителей на наш ресурс, чтобы говорить о достоверной статистике.

Из людей, прошедших тесты, чаще всего проблемы сна связаны с недостаточной его продолжительностью.

Результаты тестирования на хронотип

Существует известное деление людей на жаворонков – утренний тип, сов – вечерний тип, и голубей – подвижный тип. Иногда эти типы называют хронотипами. Они отличаются между собой характером суточной активности:

«Жаворонки»: Самостоятельно и легко пробуждаются рано утром, активны в первой половине дня, после полудня наступает спад. Рано ложатся спать. (в 6-7 утра уже на ногах, продуктивно работают примерно до обеда, а в 21-22 часа – уже сладко спят)

«Совы»: Самостоятельно пробуждаются поздно, не ранее чем за 2-3 часа до полудня, пики активности приходятся на вечернее-ночное время, ложатся спать поздно, нередко после полуночи.

«Голуби». Их работоспособность имеет два пика - в 10-12 и в 15-18 часов. Лица этого типа любят нормальный 7-8 часовой сон, придерживаются нормального режима дня (активны весь день, ложатся спать около 23 часов).

По статистике в мире примерно 40% сов, 25% жаворонков, остальные голуби.

Я использовала тест Хорна-Остберга [5] на обучающихся 6 «И» и 6 «Е» классов моей школы № 149 (12-13 лет) и также использовала статистику с сайта. Всего в количестве 51 человек.

Результат:

определенно утренний тип – 1 человек (2%),

скорее утренний тип – 8 человек (16%),

промежуточный тип – 28 человек (55%),

скорее вечерний тип – 14 человек (27%),

определенно вечерний тип – 0 человек (0%).

По результатам теста оказалось, что большая часть опрошенных подростков – голуби. Как ни странно ярко выраженных сов не было обнаружено совсем, а яркий жаворонок был только один. И это должно быть хорошо для успеваемости, ведь наиболее уравновешенными и приспособленными к современным условиям жизни являются голуби. Общепринятый режим труда и отдыха наиболее близок голубиным биоритмам, к тому же голуби могут подстроиться без ущерба для здоровью практически к любому расписанию.

Жаворонков отличают очень высокие показатели здоровья, однако их биоритмы наименее пластичны, поэтому любая смена режима с утреннего на вечерний тут же негативно отражается на их самочувствии.

Совы менее подвержены стрессам, их отличает более оптимистичный жизненный настрой.

Анализ связи хронотип-успеваемость в 5 и 6 «И» классе

По результатам тестирования я провела анализ связи между хронотипом и успеваемостью в своем классе. Всего было 26 человек, проучившихся в «И» классе два года (2016/2017 и 2017/2018 учебные периоды), из них: скорее вечерний тип – 8 человек, промежуточный тип – 13 человек, скорее утренний тип – 4 человека, определенно утренний тип – 1 человек.

Для анализа были рассчитаны коэффициенты корреляции. Корреляция - это статистическая взаимосвязь двух или нескольких случайных величин (либо величин, которые можно с некоторой допустимой степенью точности считать таковыми). При этом изменения одной или нескольких из этих величин приводят к систематическому изменению другой или других величин. Мерой корреляции двух случайных величин служит коэффициент корреляции. Если при увеличении значения одной величины происходит уменьшение значений другой величины, то их коэффициент корреляции отрицательный. В случае, когда увеличение значений первого объекта наблюдения приводит к увеличениям значения второго объекта, то можно говорить о положительном коэффициенте. Коэффициент корреляции меняется от -1 (отрицательная корреляция) до +1 (положительная корреляция). Если коэффициент равен 0 то, это говорит об отсутствии связей.

На диаграммах показано, что в пятом классе, когда мы учились в первую смену, лучше учились жаворонки. А в шестом классе, когда мы перешли на вторую смену, зависимость уже поменялась и коэффициент корреляции стал отрицательным, хотя и показывает очень слабую связь с хронотипом. На третьем графике, показывающем зависимость между хронотипом и изменениями в успеваемости, видим, что у утреннего типа с переходом на вторую смену успеваемость в среднем упала больше, чем у вечернего типа.

Коэффициент корреляции между значениями баллов, набранных учениками по тесту Хорна-Остберга и средним баллов в 5 «И» классе (2016/2017 учебный год): 0,3596

Коэффициент корреляции между значениями баллов, набранных учениками по тесту Хорна-Остберга и средним баллов в 6 «И» классе (2017/2018 учебный год за 1-3 четверти): – 0,0205

Коэффициент корреляции между значениями баллов, набранных учениками по тесту Хорна-Остберга и изменениями в успеваемости поле перехода с первой во вторую смену:– 0,70.

Заключение

По итогам проведенного исследования сделаны следующие выводы:

Проанализирована литература о природе сна. Практически все живые организмы на планете реагируют на Солнце: циркадный ритм намертво встроен в земную жизнь, в метаболизм всего живого на планете.

Выбран тест Хорна-Остберга для определения хронотипов, как наиболее научно обоснованный.

Проведено исследование среди 6-х классов на определение хронотипа и на его связь с успеваемостью. Взаимосвязь слабая, но выявлена тенденция, что у утреннего типа с переходом на вторую смену успеваемость в среднем упала больше, чем у вечернего типа. Сделан вывод о необходимости выбирать режим дня с учётом своих биологических ритмов и соблюдении режим сна и отдыха.

В дальнейшем мне хотелось бы разобраться в главной проблеме: как высыпаться, когда спать некогда?! Для этого изучить устройство мозга и влияние на него сна, провести расширенный статистический анализ для оценки влияния биоритмов на жизнь подростков, изучить нарушения сна и найти способы улучшить его качество.

Список литературы

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2017 года (https://geektimes.ru/post/293633/)

Сон челвека: физиология и особенности (https://sonsladok.com/o-sne/fiziologiya-i-osobennosti.html)

Чем со детей и подростков отличается от сна взрослых людей (https://www.factroom.ru/facts/58070)

Кембриджские науки о мозге: Здоровье и исследования мозга (https://www.cambridgebrainsciences.com/)

Эдлунг М.. Время — деньги: — М.: Изд-во Эксмо, 2004. — 352 с.

Тест «Хорошо ли вам спится?» (http://mhlife.ru/energy/sleep/test.html)