Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2022, T. 72, № 2, стр. 201-216

Функциональное состояние подростков 15–16 лет при когнитивных нагрузках разной интенсивности

И. А. Криволапчук 1*, М. Б. Чернова 1, В. В. Мышьяков 2

1 Институт возрастной физиологии РАО
Москва, Россия

2 УО “Гродненский государственный университет им. Янки Купалы”
Гродно, Беларусь

* E-mail: i.krivolapchuk@mail.ru

Поступила в редакцию 01.06.2021
После доработки 14.07.2021
Принята к публикации 05.10.2021

Аннотация

Цель исследования – выявить типологические и индивидуальные особенности функционального состояния мальчиков 15–16 лет в условиях когнитивных нагрузок разной степени напряженности. Методы. В исследовании принимали участие здоровые подростки 15–16 лет (n = 146). Изучение ФС проводили в четырех экспериментальных ситуациях: “спокойное бодрствование”, “мобилизационная готовность”, “нагрузка с комфортной скоростью”, “нагрузка с максимальной скоростью”. Регистрировали: ω-потенциал, сердечный ритм, артериальное давление крови. Определяли эффективность деятельности, уровень тревожности и мотивации. Результаты. Установлено, что у большинства подростков мужского пола 15–16 лет в условиях мобилизационной готовности, а также при выполнении когнитивной нагрузки с комфортной и максимальной скоростью происходит повышение уровня общей активации центральной нервной системы, возрастание напряжения регуляторных систем и сдвиг вегетативного баланса в сторону преобладания активности симпатического отдела вегетативной нервной системы, усиление центральных влияний на сердечный ритм, стимуляция системной гемодинамики, возрастание уровня ситуативной тревожности. С учетом особенностей динамики функционального состояния в рассматриваемых экспериментальных ситуациях выделены два типа вегетативных реакций на когнитивную нагрузку – реагирование по симпатическому и парасимпатическому типам. При работе с комфортной скоростью первый комплекс вегетативного реагирования встречается в 54%, а второй – в 19% случаев. Все остальные случаи представляют собой комбинации рассмотренных типов вегетативного реагирования. При работе с максимальной скоростью комплекс реакций по симпатическому типу был доминирующим видом реагирования, обнаруженным более чем у 85% испытуемых. Заключение. Выявлены существенные индивидуальные различия по степени выраженности изменений показателей, характеризующих состояние различных функциональных систем. Показано, что изменениям функционального состояния подростков при когнитивной нагрузке соответствуют устойчивые паттерны психофизиологических реакций.

Ключевые слова: когнитивная нагрузка, комфортная и максимальная скорость работы, функциональное состояние, типы вегетативного реагирования, паттерны психофизиологических реакций

Список литературы

  1. Антропова М.В. Методические рекомендации по физиолого-гигиеническому изучению учебной нагрузки учащихся. М.: АПН СССР, 1984. 67 с.

  2. Аракелов Г.Г. Стресс и его механизмы. Вестн. Моск. Университета. Серия 14: Психология. 1995. 4: 45–54.

  3. Баевский Р.М., Иванов Г.Г., Гаврилушкин А.П., Довгалевский П.Я., Кукушкин Ю.А., Миронова Т.Ф., Прилуцкий Д.А., Семенов А.В., Федоров В.Ф., Флейшман А.Н., Медведев М.М., Чирейкин Л.В. Анализ вариабельности сердечного ритма при использовании различных электрокардиографических систем. Вестник аритмологии. 2002. 24: 65–86.

  4. Боднар Э.Л., Зараковский Г.М., Чайнова Л.Д. Мотивация как фактор формирования функционального состояния напряженности оператора. Физиология человека. 1999. 25 (3): 71–78.

  5. Вейн А.М., Соловьева А.Д. Краткий анатомо-физиологический очерк. Вегетативные расстройства. Клиника, диагностика, лечение. Под ред. В.Л. Голубева. М.: ООО “Медицинское информационное агентство”. 2010. С. 15–47.

  6. Горев А.С., Мачинская Р.И., Фарбер Д.А. Влияние произвольной релаксации на функциональное состояние мозга и эффективность когнитивной деятельности у мальчиков на разных этапах подросткового периода развития. Новые исследования. 2018. 2(55): 5–20.

  7. Данилова Н.Н. Психофизиология. М.: Аспект Пресс, 2012. 368 с.

  8. Илюхина В.А. Сверхмедленные информационно-управляющие системы в интеграции процессов жизнедеятельности головного мозга и организма. Физиология человека. 2013. 39 (3): 114–124.

  9. Крайг Г. Психология развития. СПб.: Питер, 2007. 992 с.

  10. Криволапчук И.А., Чернова М.Б. Функциональное состояние детей старшего дошкольного возраста и первоклассников при выполнении информационной нагрузки различной степени напряженности. Экология человека. 2020. 3: 31–40.

  11. Лафренье П. Эмоциональное развитие детей и подростков. СПб.: Прайм – ЕВРОЗНАК, 2004. 256 с.

  12. Мачинская Р.И. Управляющие системы мозга. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2015. 65. № 1: 33–60.

  13. Развитие мозга и формирование познавательной деятельности ребенка. Под ред. Д.А. Фарбер, М.М. Безруких. М.: Изд-во Московского психолого-социального института, 2009. 432 с.

  14. Ремшмидт Х. Подростковый и юношеский возраст: Проблемы становления личности. М.: Мир, 1994. 320 с.

  15. Симонов П.В. Мотивированный мозг. М.: Наука, 1987. 238 с.

  16. Собчик Л.Н. Метод цветовых выборов – модификация цветового теста Люшера. СПб.: Речь, 2012. 128 с.

  17. Физиология подростка. Под ред. Д.А. Фарбер. М.: Педагогика, 1988. 208 с.

  18. Франкенхойзер М. Некоторые аспекты исследований в физиологической психологии. Эмоциональный стресс. Под ред. Л. Леви: Пер. с англ. Л., 1970: 24–35.

  19. Хомская Е.Д. Нейропсихология. СПб.: Питер, 2005. 496 с.

  20. AbuAlRub R.F. Job stress, job performance, and social support among hospital nurses. J Nurs Scholarsh. 2004. 36 (1): 73–78.

  21. Andrewes D.G., Jenkins L.M. The Role of the Amygdala and the Ventromedial Prefrontal Cortex in Emotional Regulation: Implications for Post-traumatic Stress Disorder. Neuropsychol Rev. 2019. 29 (2): 220–243.

  22. Andrews J., Ali N., Pruessner J.C. Reflections on the interaction of psychogenic stress systems in humans: the stress coherence/compensation model. Psychoneuroendocrinology. 2013. 38: 947–961.

  23. Bao A.M., Swaab D.F. The human hypothalamus in mood disorders: The HPA axis in the center. IBRO Rep. 2018. 6: 45–53.

  24. Boyce W.T. Differential Susceptibility of the Developing Brain to Contextual Adversity and Stress. Neuropsychopharmacology. 2016. 41 (1): 142–162.

  25. Bremner J.D., Campanella C., Khan Z., Fani N., Kasher N., Evans S., Reiff C., Mishra S., Ladd S., Nye J.A., Raggi P., Vaccarino V. Brain mechanisms of stress and depression in coronary artery disease. J Psychiatr Res. 2019. 109: 76–88.

  26. Chin M.S., Kales S.N. Is There an Optimal Autonomic State for Enhanced Flow and Executive Task Performance? Front Psychol. 2019. 10: 1716.

  27. Compagnone P.D., Strayer F.F. Modes of cardiovascular regulation during middle childhood. J Dev Behav Pediatr. 1999. 20 (3): 137–144.

  28. Coulombe B.R., Rudd K.L., Yates T.M. Children’s physiological reactivity in emotion contexts and prosocial behavior. Brain Behav. 2019. 9 (10): e01380.

  29. Del Giudice M., Ellis B.J., Shirtcliff E.A. The Adaptive Calibration Model of stress responsivity. Neurosci Biobehav Rev. 2011. 35 (7): 1562–1592.

  30. Del Giudice M., Hinnant J.B., Ellis B.J., El-Sheikh M. Adaptive patterns of stress responsivity: A preliminary investigation. Developmental Psychology. 2012. 48: 775–790.

  31. Ellis B.J., Oldehinkel A.J., Nederhof E. The adaptive calibration model of stress responsivity: An empirical test in the Tracking Adolescents’ Individual Lives Survey study. Dev Psychopathol. 2017. 29 (3): 1001–1021.

  32. El-Sheikh M., Kouros C.D., Erath S., Cummings E.M., Keller P., Staton L. Marital conflict and children’s externalizing behavior: interactions between parasympathetic and sympathetic nervous system activity. Monogr Soc Res Child Dev. 2009. 74 (1): 1–79.

  33. Espin L., García I., Del Pino Sánchez M., Román F., Salvador A. Effects of psychosocial stress on the hormonal and affective response in children with dyslexia. Trends Neurosci Educ. 2019. 15: 1–9.

  34. Everly G., Latin J.A. Clinical Guide to the Treatment of the Human Stress Pesponse. Springer, 2013. 486 p.

  35. John-Henderson N.A., Counts C.J., Sanders C.S., Ginty A.T. Diminished cardiovascular stress reactivity is associated with lower levels of social participation. J Psychosom Res. 2019. 118: 12–16.

  36. Johnson A.E., Perry N.B., Hostinar C.E. Cognitive-affective strategies and cortisol stress reactivity in children and adolescents: Normative development and effects of early life stress. Developmental Psychobiology. 2019. 61 (7): 999–1013.

  37. Kogan A., Oveis C., Carr E.W., Gruber J., Mauss I.B., Shallcross A., Impett E.A., van der Lowe I., Hui B., Cheng C., Keltner D. Vagal activity is quadratically related to prosocial traits, prosocial emotions, and observer perceptions of prosociality. Journal of Personality and Social Psychology. 2014. 107 (6): 1051–1063.

  38. Lin B., Kidwell M.C., Kerig P.K., Crowell S.E., Fortuna A.J. Profiles of autonomic stress responsivity in a sample of justice-involved youth: Associations with childhood trauma exposure and emotional and behavioral functioning. Dev Psychobiol. 2021. 63 (2): 206–225.

  39. Luksys G., Sandi C. Neural mechanisms and computations underlying stress effects on learning and memory. Curr Opin Neurobiol. 2011. 21 (3): 502–528. https://doi.org/10.1016/j.conb.2011.03.003

  40. McEwen B.S. Neurobiological and Systemic Effects of Chronic Stress. Chronic Stress (Thousand Oaks). 2017 Jan-Dec;1:2470547017692328. https://doi.org/10.1177/2470547017692328

  41. McEwen B.S., Bowles N.P., Gray J.D., Hill M.N., Hunter R.G., Karatsoreos I.N., Nasca C. Mechanisms of stress in the brain. Nat Neurosci. 2015. 18 (10): 1353–1363.

  42. Miller J.G., Kahle S., Hastings P.D. Moderate baseline vagal tone predicts greater prosociality in children. Developmental Psychology. 2017. 53 (2): 274–289.

  43. Pascoe M.C., Hetrick S.E., Parker A.G. The impact of stress on students in secondary school and higher education. International Journal of Adolescence and Youth. 2020. 25: 104–112.

  44. Petersen S.E., Posner M.I. The attention system of the human brain: 20 years after. Annu Rev Neurosci. 2012. 35: 73–89.

  45. Poppelaars E.S., Klackl J., Pletzer B., Wilhelm F.H., Jonas E. Social-evaluative threat: Stress response stages and influences of biological sex and neuroticism. Psychoneuroendocrinology. 2019. 109:104378.

  46. Porges S.W. The polyvagal perspective. Biological Psychology. 2007. 74 (2): 116–143.

  47. Quas J.A., Yim I.S., Oberlander T.F., Nordstokke D., Essex M.J., Armstrong J.M., Bush N., Obradović J., Boyce W.T. The symphonic structure of childhood stress reactivity: patterns of sympathetic, parasympathetic, andadrenocortical responses to psychological challenge. Dev Psychopathol. 2014. 26 (4): 963–982.

  48. Roos L.E., Beauchamp K.G., Giuliano R., Zalewski M., Kim H.K., Fisher P.A. Children’s biological responsivity to acute stress predicts concurrent cognitive performance. Stress, 2018. 21 (4): 347–354.

  49. Salomon K., Matthews K.A., Allen M.T. Patterns of sympathetic and parasympathetic reactivity in a sample of children and adolescents. Psychophysiology. 2000. 37 (6): 842–849.

  50. Shapiro D., Jamner L.D., Lane J.D., Light K.C., Myrtek M., Sawada Y., Steptoe A. Blood pressure publication guidelines. Society for Psychophysical Research Psychophysiology. 1996. 33 (1): 1–12.

  51. Shimazu A., Schaufeli W.B., Kubota K., Watanabe K., Kawakami N. Is too much work engagement detrimental? Linear or curvilinear effects on mental health and job performance. PLoS One. 2018. 13 (12): e0208684.

  52. Siess J., Blechert J., Schmitz J. Psychophysiological arousal and biased perception of bodily anxiety symptoms in socially anxious children and adolescents: a systematic review. Eur Child Adolesc Psychiatry. 2014. 23 (3): 127–142.

  53. Starcke K., Brand M. Effects of stress on decisions under uncertainty: A meta-analysis. Psychol Bull. 2016. 142 (9): 909–933.

  54. van Oort J., Tendolkar I., Hermans E.J., Mulders P.C., Beckmann C.F., Schene A.H., Fernández G., van Eijndhoven P.F. How the brain connects in response to acute stress: A review at the human brain systems level. Neurosci Biobehav Rev. 2017. 83: 281–297.

Дополнительные материалы отсутствуют.