Профилактика переутомления детей и подростков в связи с анатомо-физиологическими особенностями центральной нервной системы

Введение
Актуальность исследования заключается в том, что именно возрастной период школьного возраста, подростковый, или так называемый период «полуребенка - полувзрослого», считается на сегодняшний момент самым обсуждаемым практически во всех областях научных знаний. С точки зрения гигиены, в 12-13 лет происходит активная морфологическая перестройка организма ребенка, интенсивно происходит психическое развитие, адаптация к внешней среде физиологических систем; в едином комплексе происходит развитие нервной системы м двигательного аппарата. Школьный возраст является «благодатной» почвой для закладки и формирования не только жизненных навыков, умений и способностей, а также и дальнейшего физиологического формирования организма [1,4].
Научное и практическое значение темы работы заключается в изучении гигиенических особенностей школьного возрастного периода, как периода формирования растущего организма и учета возрастных особенностей для осуществления учебно-тренировочного процесса с применением правильных, дозированных, соответствующих возрасту нагрузок, способствующих профилактике переутомления [5].
Причинами переутомления у детей и подростков могут быть следующие: недосыпание, чувство голода, восстановление сил после перенесенной болезни и т.д. При этом различают субъективные критерии выяснения переутомления (опрос учащихся в течение дня) и объективные (эффективность учебного процесса, состояние функциональных систем школьника, анатомо-физиологических особенностей высшей нервной деятельности). Вот как раз на последних критериях мы и остановим свое пристальное внимание с точки зрения физиологических методов исследования утомляемости.
Особенности высшей нервной деятельности у детей и подростков
Нервная система в школьный возрастной период иная и имеет свои особенности. Это проявляется, прежде всего, в усиленной работе тех ее отделов, которые обеспечивают энергозатраты и адаптацию различных систем к проявлению внешних воздействий окружающей среды. У большинства детей возбуждение нервных процессов преобладает над торможением, при этом особенностью этого возраста является:
- замедление реакции на словесную, устную информацию;
-повышенная возбудимость;
-эмоциональные реакции на минимальные стрессовые ситуации;
-потливость и т.д.
Все это внешние признаки.
Конкретное, образное мышление уступает место абстрактному, становясь более самостоятельным, активным, творческим [3].
Развитие высшей нервной деятельности, особенно передних отделов больших полушарий, делает детей этого возраста «говорливым»: они не допускают никаких замечаний в свой адрес, реагируют на них словесно и чаще всего возмущается, выражает несогласие. Процессы возбуждения и торможения не уравновешены: возбуждение преобладает над торможением. Вследствие быстрого распространения возбуждения особенно подростки легко раздражаются, становятся вспыльчивыми. Кроме силы реакции возбуждения отмечается и подвижность (иррадиация) нервных процессов. Так, школьники достаточно быстро реагируют на какие–то раздражители, особенно новые. Они легко переходят от одного состояния к другому (взаимная индукция). Возможна ситуация, когда ребенок в этом возрасте может заснуть на уроке, почувствовать себя разбитым, измученным, хотя ничего не делал. Смена настроения, необычно высокая чувствительность приводят к своеобразной мимикрии – ребенок может быстро попасть под влияние группы сверстников, переняв особенности их поведения и поступая «как все» [2].
Разные разделы нервной системы разбалансированы. Вегетативная, соединяющая кору головного мозга с нервными волокнами, которые расположены во внутренних органах и железах, работает неритмично и нескоординированно (учащенный пульс, неравномерное наполнение кровеносных сосудов и др.), что приводит к вегетососудистой дистонии, упадку сил, мышечной слабости. В подростковом возрасте это усиливается деятельностью подкорки, что и влияет на дестабилизацию коры головного мозга и подкорки. В целом активность мозга возрастает неравномерно [6].
Подростки в отличие от детей другого возраста обладают целеустремленными качествами, настойчивостью, хотя следует отметить, что проявления этих качеств часто бывает недолгим и односторонним. Для этого периода роста характерно попеременное проявление полярных свойств высшей нервной деятельности:
-целеустремленность и настойчивость сочетаются с импульсивностью и неустойчивостью;
-повышенная самоуверенность и безапелляционность сменяется легкой ранимостью и неуверенностью;
-возвышенность чувств с «сухим» рационализмом, циничностью, враждебностью.
Некоторые ученые (например, А. Г. Хрипкова) считают, что в подростковом возрасте происходит своего рода регресс нервной системы, поскольку реакции на внешние раздражители очень сильно изменяются, что приводит в замешательство родителей и педагогов, готовых обратиться за помощью к врачу. Между тем эти изменения естественны, происходят у всех подростков в любых культурных условиях и не зависят от вмешательства взрослых [1].
В общих чертах можно сказать, что высшая нервная деятельность школьников характеризуется выраженной эмоциональной неустойчивостью (Рисунок 1).
Рис.1-Типы высшей нервной деятельности у детей и подростков
Таким образом, состояние высшей нервной деятельности детей значительно меняется на протяжении всего периода обучения. Если при предшествующем периоде развития нарастала ведущая роль коры больших полушарий, которая приобретала все большую способность оказывать тормозящее влияние на подкорковые структуры, то школьный, и особенно подростковый период созревания, дают усиление подкорковой активности, при которой у детей наблюдается повышенная нервозность, несдержанность, эмоциональность, неустойчивость эмоциональных реакций на влияние окружающей действительности, социума, а с другой стороны происходит дальнейшее развитие мозга, его высших отделов – лобных областей коры. Это позволяет нервной системе расширить возможности ребенка: рост осмысленности восприятия, облегченная организация произвольности внимания и т.д. [3].
Физиологические методы исследования утомляемости
Утомление - сложное явление, развивающееся во всем организме.
В основном физиологические методы исследования утомляемости применяются для изучения центральной нервной, сердечно-сосудистой, дыхательной (внешнее дыхание), нервно-мышечной (двигательного аппарата) систем, а также анализаторов (зрительного, слухового, кожного, обонятельного) [3].Методики, используемые в физиологии учебной деятельности, могут быть условно разделены на две основные группы:
1) Общие, которые можно применять при исследовании любого учебного процесса.
2) Специфические, позволяющие выявить особенности влияния на организм определенных видов учебной деятельности.
Рис.2-Общие физиологические признаки проявления утомления
Развивающееся утомление изолированной мышцы в связи с ее длительной работой выражается в постепенном уменьшении амплитуды сокращений, удлинении фазы расслабления, а также в том, что расслабление постепенно становится все менее полным - развивается контрактура. Специальные исследования обнаружили, что в утомленной мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличивается вязкость.
Для оценки функционального состояния нервно-мышечного аппарата исследуются максимальная быстрота и частота мышечных сокращений, а также максимальная частота движений конечностей. В спортивной медицине чаще всего исследуется максимальная частота движений кисти (теппинг-тест). Она определяется по числу точек, непрерывно проставленных за 10 с на 4 прямоугольниках размером 6х10 см. О хорошем состоянии двигательной функции у высококвалифицированных спортсменов свидетельствует показатель 70 движений за 10 с, о недостаточной функциональной устойчивости - постепенное снижение частоты движений [2].
Для изучения сократимости мышц определяются их статическая выносливость и сила. Статическая выносливость кисти определяется по времени удержания заданной величины усилия (обычно 3/4 от максимального) - сжатия груши ртутного или водяного манометра. Статическая выносливость кисти считается хорошей, если это время у мужчин и женщин превышает (соответственно) 45 и 30 с; удовлетворительной -- более 30 и 20 с; неудовлетворительной -- менее 30 и 20 с. Статическая выносливость брюшного пресса оценивается по времени удержания угла в упоре, Если оно превышает у мальчиков и девочек 15 и 10 с (соответственно), выносливость рассматривается как хорошая; если оно больше 10 и 5 с - как удовлетворительная, менее 10 и 5 с - как неудовлетворительная.
Динамометрия (измерение силы мышц) - наиболее широко применяемый метод исследования утомляемости. Сила рук и становая сила используются как критерии физического развития, утомления, нарушения и восстановления сократимости мышц. Для исследования силы изолированных мышц в спортивной медицине могут применяться  полидинамометрические приборы [4].
Для более тонкого исследования функционального состояния нервно-мышечного аппарата используется хронаксиметрия. При хронаксиметрии учитывают не только силу тока, но и время его прохождения. 
Электромиография  —  метод регистрации колебаний электрических потенциалов мышц  — имеет большое значение в диагностике нервно- мышечных заболеваний. Электромиограмма (ЭМГ) отражает электроактивность, возникающую при возбуждении двигательных окончаний и мышечных волокон. Биотоки усиливаются в миллион и более раз, после чего записываются осциллографами в виде кривых.
Таким образом, при разработке программы физиологических исследований в каждом конкретном случае выбор методик (тестов) определяется наибольшей их адекватностью сдвигам, которые ожидаются в организме детей при выполнении учебной деятельности. Принято исследовать не менее трех функциональных систем, например центральную нервную, сердечно-сосудистую и нервно-мышечную или сердечнососудистую, дыхательную, функцию анализаторов [6].
Оценка показателей может проводиться либо по их абсолютным величинам (частота сердечных сокращений, артериальное давление, энерготраты), либо по относительным значениям, выраженным в процентах по отношению к исходному уровню, принятому за 100 (мышечная сила, выносливость, латентные периоды слухо-зрительно-моторных реакций).
Желательно дополнить физиологические исследования социологическими: провести анкетирование среди учащихся с целью выяснения их отношения к учебе, существующему режиму дня и внутрисменного отдыха, условиям обучения, а также с целью выявления учащихся, предъявляющих жалобы на усталость, утомление, плохое самочувствие в период обучения, активной деятельности и т.д.
Факторы, способствующие развитию утомления
Систематическое утомление и переутомление относится к патологическому состоянию и ведёт не только к снижению качества усвоения учебного материала, но и к ухудшению здоровья. Поэтому раннее выявление признаков утомления и своевременная их коррекция является важным условием сохранения здоровья школьников.
На степень умственной работоспособности влияют экзогенные и эндогенные факторы. Эти факторы в естественных условиях действуют на организм одновременно [5].
Очень важным гигиеническим принципом построения режима дня школьника в целях предотвращения утомления является рациональная, грамотно построенная организация учебно-воспитательного процесса, при которой получение разносторонних знаний сочетается с укреплением здоровья и учетом физиологических особенностей школьников.
Утомление зависит от функционального состояния нервномышечного аппарата, накопления продуктов деятельности клеток в тканях и в крови, от недостатка в них сахара и кислорода, нарушения водносолевого обмена, недостатка гормонов [1].
Анализ динамики умственной работоспособности показал, что к факторам утомления, в первую очередь, относятся порядок, номер урока, т.к. показатели умственной работоспособности у учащихся подвержены изменению в течение учебного дня, недели, года. У большинства здоровых детей отмечается два выраженных подъёма работоспособности: первый – с 8 до 11часов, второй – в 16-17 часов.
О начале развития утомления свидетельствует: снижение продуктивности труда (увеличение числа ошибок и неправильных ответов, удлинение времени выполнения рабочих операций), появление двигательного беспокойства, снижение внимания, нарушение дыхания, сердцебиение, ухудшение самочувствия. Признаки утомления возникают позднее, если школьник находится в благоприятных условиях.
Развитию переутомления способствуют нарушение санитарно-гигиенических условий учебной деятельности, несоответствие режима труда и отдыха индивидуальным особенностям детей и подростков. В настоящее время предельная недельная учебная нагрузка составляет в начальной школе 20-25 часов, в средней школе — 28-32 часа и в старшей — 31-36 часов, в зависимости от длительности учебной недели.
Важная роль должна быть отведена индивидуальному биоритму, который необходимо положить в основу суточного режима жизнедеятельности. Известно, что в течение суток «пик» работоспособности приходится на 9-12 и 16-18 часов. Допустимо небольшое рассогласование режима дня с биоритмом для тренировки механизмов защиты организма [2].
К факторам утомления можно отнести ритм, в котором производится работа, величина нагрузки. Неинтенсивная работа быстрее вызывает наступление утомления. Учащиеся утомляются при длительной неподвижности и при ограничении двигательной активности .Вместе с тем следует учитывать и недельную, и месячную, и годовую динамику работоспособности (нарастание утомления к середине и к концу недели, к середине и к концу учебной четверти, к середине и к концу учебного года).
Базовой гигиенической проблемой учебной деятельности школьника является:
-нормирование учебной нагрузки;
-регламентация длительности урока и перемен;
-время и продолжительность каникул;
-количественный регламент уроков в течение дня и недели и их оптимальное сочетание;
-разумное чередование работы и отдыха;
-обеспечение оптимальных условий для учебы и отдыха.
Деление школьного периода обучения ребенка на 3 этапа (начальный, средний и старший школьный), безусловно, оправдано, но, наш взгляд, необходимо выделить в начальном этапе еще период наибольшего напряжения адаптационных механизмов ребенка (особенного 6-летнего) к условиям систематического обучения (первые полгода или год). Здесь умения педагога в работе с детьми или их отсутствие могут сыграть позитивную или негативную роль, заложить в ребенке интерес или нежелание учиться, а также укрепить базис здоровья или ослабить его.
На развитие утомления могут оказывать влияние условнорефлекторные раздражители, связанные с обстановкой, в которой ранее производилась очень утомительная физическая работа (например, вид стадиона, бассейна и других мест, где применялись значительные соревновательные и тренировочные нагрузки). Шум, недостаточная освещённость, повышенная температура и духота помещения также оказывают неблагоприятное воздействие на работоспособность и способствуют развитию утомления. Также немаловажным фактором школьных перегрузок и утомления является стресс, сопровождающий процесс обучения: спросят – не спросят; поставят хорошую отметку или плохую; вызовут родителей или не вызовут и т.д. Это мешает сосредоточиться на учёбе и истощает нервную систему, отражаясь не лучшим образом на самочувствии ребёнка [5].
Утомление отрицательно сказывается на процессе обучения и успеваемости. Однако нельзя забывать, что утомление - это охранительная, защитная реакция от чрезмерного истощения функционального потенциала и в то же время – стимулятор последующего роста работоспособности. Поэтому требования гигиены к организации учебно-познавательной деятельности направлены не на то, чтобы исключить появление у школьников утомления, а на то, чтобы отдалить его наступление, оградить организм от отрицательного воздействия чрезмерного утомления.
Профилактика переутомления у школьников
Переутомление — временное снижение работоспособности под влиянием длительного воздействия нагрузки [2].
-поведенческое переутомление — снижение производительности деятельности, уменьшение скорости и точности работы;
-физиологическое — затруднение выработки условных связей, повышение инерционности в динамике нервных процессов;
-психологическое — снижение чувствительности, нарушение внимания, памяти, интеллектуальных процессов, сдвиги в эмоционально-мотивационной сфере.
К причинам, стимулирующим развитие утомления можно отнести следующие (Рисунок 3):
Рис.3-Причины развития утомления
Признаки переутомления не исчезают после кратковременного отдыха и даже ночного сна нормальной продолжительности. Для полного восстановления работоспособности, ликвидации нервно-психических расстройств и нарушений регуляторных процессов в организме школьника необходим более длительный отдых, а в некоторых случаях - комплексное лечение с применением медикаментозных средств, физиотерапевтических процедур и лечебной гимнастики.
Чтобы деятельность не приводила к состоянию переутомления, а оказывала положительное воздействие на рост и развитие ребенка, она должна быть нормирована. Гигиеническое нормирование деятельности должно основываться [2]:
-обеспечении оптимального состояния организма ребенка в процессе обучения и воспитания;
-умственная или физическая нагрузка не должна превышать функциональных возможностей;
-деятельность должна выполнять развивающую, тренирующую роль, обеспечивать благоприятное развитие растущего организма.
Организация обучения детей и подростков в школах должна осуществляться в соответствии с основными гигиеническими требованиями (принципами), соблюдение которых продлевает период устойчивой работоспособности, отодвигает наступление утомления и предотвращает развитие переутомления.
При нормировании деятельности необходимо учитывать:
1. Количественный показатель (т. е. длительность работы),
2. Качественный показатель (т. е. интенсивность работы)
3. Формы ее организации.
Режим дня - это распределение времени на все виды деятельности и отдыха в течение суток с учетом возраста и состояния здоровья.
В основе рационального режима лежит условно-рефлекторная деятельность. Выработанные и упроченные сложные условные рефлексы на время приема пищи, сна, включения в работу приобретают характер динамического стереотипа, образование которого позволяет правильно и экономно распределять время, быстро включаться в работу и плодотворно выполнять ее, разумно и эффективно отдыхать.
Обязательным законом жизни ребенка является правильно построенный и постоянно соблюдаемый режим дня.
Режим дня детей и подростков в соответствии с возрастными особенностями включает следующие обязательные элементы [5]:
-свободное время, возможность обеспечить двигательную активность ребенка по собственному выбору;
-режим питания (интервалы между приемами пищи и кратность питания);
-продолжительность и кратность сна;
-время пребывания на воздухе в течение дня;
-продолжительность и место обязательных занятий, как в условиях образовательных учреждений, так и дома.
При организации свободного времени у детей и подростков обязательно обеспечить адекватную физическую подвижность, обеспечивающая ту степень вертикальной и перемежающейся по направлению механической нагрузки на скелет, которая является стимулятором остеогенеза и роста хряща. Мышечная работа активизирует и выделение гормонов - стимуляторов роста. Избыточная вертикальная нагрузка, возникающая, например, при переноске тяжестей, дает противоположный эффект -- торможение роста. Поэтому врачи должны постоянно контролировать режим жизни детей: не допускать ни гипокинезии, ни занятий такими видами спорта или работы, которые могут вредно отразиться на развитии.
Активный отдых на воздухе является мощным оздоровительным фактором. Время перед началом приготовления домашних заданий, после их выполнения и перед сном дети должны проводить на воздухе. При этом желательно первую половину этого времени использовать для игр и спортивных развлечений средней интенсивности, а вторую - провести в спокойных прогулках.
Заключение
Современная физиология под термином утомление подразумевает временное понижение работоспособности клетки, ткани, органа или целого организма, появляющееся вслед за работой на протяжении определённого времени. Таким образом, любая форма функциональной деятельности по прошествии определённого времени влечёт за собою утомление. Иначе говоря, под утомлением подразумевают временное понижение или даже потерю возбудимости клеток, тканей, органов и организма в целом, являющуюся следствием длительной их функциональной деятельности.
Таким образом, подводя итог работы следует отметить, что биологическое значение утомления двояко: с одной стороны, оно является защитной, охранительной реакцией от чрезмерного истощения организма, а с другой - стимулятором восстановительных процессов и повышения его функциональных возможностей.
О начале утомления школьника говорят следующие признаки:
-снижение продуктивности труда (увеличивается число ошибок и неправильных ответов, время исполнения рабочих операций);
-ослабление внутреннего торможения (наблюдаются двигательное беспокойство, частые отвлечения, рассеянность внимания);
-ухудшение регуляции физиологических функций (нарушается сердечный ритм и координация движений);
-появление чувства усталости. [4]
У школьников признаки утомления нестойкие и быстро исчезают во время отдыха на перемене или после возвращения из школы.
Восстановлению умственной работоспособности учащихся способствуют активный отдых, пребывание на открытом воздухе, а также положительные эмоции.
Учитывая физиологическую сущность утомления, гигиенисты ищут пути, отдаляющие его наступление и предупреждающие развитие переутомления как патологического процесса.
Список используемой литературы
Архангельский, В.И. Гигиена с основами экологии человека: учебник [Электронный ресурс] / В.И. Архангельский и др.; под ред. П.И. Мельниченко. - 2010. - 752 с.
Безруких М.М.., В.Д. Сонькин., Д.А. Фарбер Возрастная физиология (Физиология развития ребенка): Учеб. Пособие для студ. высш. пед. учеб. заведений. М: Издательский центр «Академия», 2003.-416с.
Дубровский, В.И. Валеология. Здоровый образ жизни / В.И. Дубровский. – Москва: RETORIKA – A, 2001. – 560 с.
Караулова Л. К., Кавокин А. И. Оценка развития силы нервных процессов у современных детей и школьников с хроническими заболеваниями. - М.: Материалы 2-ой научно - практической конференции, 2011. - 101 сСеменова, В.Л. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков / В.Л. Семенова. – Москва: Аcadema, 2000. – 284 с.
Солодков, А.С. Физиология человека. Общая. Спортивная. Возрастная / А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб. – Москва: Олимпия пресс, 2005. – 528 с.