Введение
Несоответствие адаптационных возможностей подрастающего поколения высоким требованиям социума способствует нарушению их физического и нервно-психического развития [1]. В северных регионах дополнительно на организм влияют гипокомфортные климатические факторы среды, оказывающие неблагоприятное воздействие на протекание адаптационных процессов [2]. По сравнению с возрастными нормативами, у детей наблюдаются сдвиги сроков полового созревания и более позднее формирование морфофункциональной организации головного мозга [3]. При этом адаптация к школе в настоящее время предъявляет повышенные требования к психоэмоциональному состоянию учащихся. В условиях высокой учебной нагрузки увеличивается уровень стресса, тревожности, негативных эмоциональных переживаний, особенно в старших классах [4]. Для оптимального функционирования личности необходим определенный уровень тревожности, однако высокий уровень тревожности является проявлением неблагополучия личности и характеризует устойчивую склонность воспринимать большой круг ситуаций как угрожающий. В подростковом возрасте важно проводить профилактику высокой тревожности, так как именно с этого периода тревожность может закрепляться, становиться устойчивой личностной характеристикой и трансформироваться в соматические расстройства [5-7].
Известно, что показатели вариабельности сердечного ритма (ВСР) являются ранними прогностическими маркерами нарушений вегетативного баланса, применяются в коррекции медицинских и психологических расстройств [8]. Постоянное напряжение регуляторных систем организма приводит к дезадаптации. При этом особое внимание заслуживает высокий уровень тревожности, который ассоциирован с активацией симпатической нервной системы, с нарушениями процессов реполяризации в нервной проводящей системе миокарда и может способствовать формированию патологии [9, 10].
Одним из эффективных направлений для профилактики психосоматических нарушений является метод биологической обратной связи (БОС). Сущность метода состоит в возможности человека сознательно влиять на функции организма, способности научиться управлять непроизвольными физиологическими процессами [11, 12]. Большое распространение получил метод БОС по параметрам ВСР, которые позволяют дать интегративную оценку вегетативной регуляции организма [13, 14]. Доказано, что адаптивное биоуправление нормализует процессы вегетативной регуляции при стрессах, улучшает функцию внимания и контроля двигательной активности, психоэмоциональную сферу [8, 13—15]. Ранее была показана эффективность сеансов БОС-тренинга в снижении тревожности и улучшении когнитивных функций у школьников [16, 17].
Цель исследования — определить особенности вегетативной регуляции сердечного ритма при изменениях уровня тревожности у подростков в процессе БОС-тренинга.
Материал и методы
По согласованию с родителями в исследовании приняли участие 135 школьников, обучавшихся в 9—11 классах (15,5±0,18 года) общеобразовательных школ города Магадана (в зимний период). Среди всех обследованных был диагностирован 51 (35%) подросток с высоким уровнем личностной (ЛТ) и ситуативной тревожности (СТ) на основании тестирования по методике Спилбергера—Ханина (до 30 баллов — низкая тревожность; 31—45 — умеренная тревожность; 46 и более баллов — высокая тревожность) [5]. Однако только 29 подростков с высоким уровнем ЛТ (21 девушка, 8 юношей) согласились пройти БОС-тренинг. Среди них проводилась диагностика уровня тревожности для изучения ее динамики перед первым и после завершающего 10-го сеанса. Остальные подростки отказались от сеансов по разным причинам: отсутствие времени, желания, посещение кружков или спортивных секций.
Для коррекции высокой тревожности использовали метод БОС, реализация осуществлялась на игровом компьютерном тренажере БОС-Пульс (Новосибирск) [11]. Наряду с БОС-тренингом использовали прогрессивную мышечную релаксацию по Джекобсону с применением дыхательных техник и образов [18]. Перед школьником была поставлена цель: с помощью дыхания, мышечной релаксации, визуализации и эмоционального настроя стараться снизить частоту сердечных сокращений относительно исходных значений (фиксация датчика и регистрация осуществлялись с ногтевой фаланги пальца руки). Каждому школьнику необходимо было пройти 10 сеансов по 20—30 мин на протяжении 1,5 мес.
Регистрацию ВСР выполняли с использованием аппаратно-программных комплексов ВК 2.5-Варикард (Рязань) в два этапа: до и после первого сеанса (фон, первые 5 мин фазы восстановления) и аналогично после завершающего 10-го сеанса БОС-тренинга. Анализировались следующие общепринятые показатели ВСР: частота сердечных сокращений — HR (уд/мин); мода — Мо (мс); амплитуда моды — АМо (%); вариационный размах динамического ряда интервалов R—R — MxDMn (мс); стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов — SDNN (мс); индекс напряжения регуляторных систем — SI (усл. ед.); суммарная мощность спектра — ТР (мс2); относительная мощность спектра высокочастотного компонента ВСР в диапазоне 0,4—0,15 Гц — HF (%); относительная мощность спектра низкочастотного компонента ВСР в диапазоне 0,15—0,04 Гц — LF (%); относительная мощность спектра очень низкочастотного компонента ВСР в диапазоне 0,04—0,015 Гц — VLF (%) [19].
Легитимность исследования подтверждена решением комиссии по биоэтике ИБПС ДВО РАН, протокол №1 от 29.03.19.
Статистический анализ данных производили в программе Statistica 6 непараметрическими методами: критериями Вилкоксона (T) и Манна—Уитни для сравнения независимых групп на первом и 10-м сеансах БОС-тренинга (U1 и U10). Результаты представлены медианой (Ме) и 25-м и 75-м процентилями [Q25; Q75]. За критический уровень значимости принимали значение p≤0,05.
Результаты и обсуждение
По итогу проведенных БОС-тренингов было установлено, что у 16 (55,2%) подростков (1-я группа) из 29 обследуемых сеансы оказались успешными и способствовали уменьшению ЛТ относительно исходного уровня (T=1, p<0,001) (рисунок). По показателю СТ статистически значимых различий не наблюдалось (T=33, p=0,070). У остальных 13 (44,8%) подростков (2-я группа) показатель ЛТ остался на исходном уровне (Т=22, p=0,182), однако наблюдалась положительная динамика по показателю СТ (T=16, p=0,039). Необходимо отметить, что на всех этапах БОС-тренинга подростки 1-й группы были менее тревожными, показатель ЛТ у них был меньше, чем во 2-й группе (U1=58, p=0,046; U10=1, p<0,001). По показателю СТ статистически значимых различий не наблюдалось (U10=81, p=0,323).
Динамика уровня тревожности у подростков в процессе БОС-тренинга.
ЛТ — личностная тревожность; СТ — ситуативная тревожность. * — p≤0,05 при сравнении изменений показателей на первом и после 10-го сеанса БОС-тренинга.
По показателям ВСР в обеих анализируемых группах после первого сеанса БОС-тренинга изменений не было зафиксировано (табл. 1). Однако на завершающем сеансе со стороны вегетативной (автономной) нервной системы функциональный ответ в группах был разным (табл. 2). Значимых изменений частоты сердечных сокращений у школьников обеих групп не выявлено. При этом только в 1-й группе установлены статистически значимые изменения по показателям ВСР. Произошло уменьшение АМо50 относительно исходных значений, что может указывать на снижение симпатических влияний в регуляции ритма сердца. О повышении активности парасимпатических влияний на ритм сердца свидетельствовали изменения показателей MxDMn и SDNN относительно исходных значений. Увеличение суммарной мощности спектра (TP) было обусловлено преобладанием LF-волн на фоне минимальной доли HF- и VLF-волн. Такую реактивность LF-волн можно связать с выраженной работой вазомоторного центра в процессе БОС-тренинга. На благоприятное влияние БОС-тренинга указывает уменьшение показателя SI, который отражает степень напряжения регуляторных систем организма и чрезвычайно чувствителен к усилению центральных механизмов в регуляции сердечного ритма [19].
Таблица 1. Показатели вариабельности сердечного ритма у подростков с разным уровнем тревожности на первом сеансе БОС-тренинга (Me [Q25; Q75])
| Показатель | 1-я группа, n=16 | 2-я группа, n=13 | ||||
| до сеанса | после БОС | p | до сеанса | после БОС | p | |
| Частота сердечных сокращений, уд/мин | 81 [75; 89] | 83 [78; 89] | 0,717 | 73 [68; 88] | 78 [75; 85] | 0,278 |
| Мода, мс | 728 [667; 792] | 728 [679; 769] | 0,623 | 784 [671; 887] | 731 [711; 791] | 0,294 |
| Амплитуда моды,%/50 мс | 40 [33; 65] | 40 [34; 51] | 0,679 | 33 [26; 35] | 28 [26; 37] | 0,700 |
| Разность между максимальным и минимальным значениями кардиоинтервалов, мс | 255 [175; 291] | 244 [227; 280] | 0,605 | 311 [278; 388] | 332 [298; 370] | 0,753 |
| Стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов, мс | 54 [32; 62] | 51 [44; 58] | 0,679 | 63 [56; 75] | 68 [57; 75] | 0,382 |
| Стресс-индекс, усл. ед. | 115 [63; 300] | 125 [77; 174] | 0,803 | 68 [38; 82] | 56 [46; 94] | 0,916 |
| Суммарная мощность спектра кардиоритма, мс | 2,94 [1,13; 3,70] | 2,54 [1,74; 3,16] | 0,836 | 4,14 [3,05; 5,07] | 4,62 [2,34; 5,68] | 0,916 |
| Мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности, % | 36 [18; 59] | 25 [21; 35] | 0,469 | 45 [32; 53] | 33 [32; 41] | 0,152 |
| Мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности, % | 39 [23; 47] | 45 [33; 60] | 0,147 | 32 [30; 43] | 34 [26; 38] | 0,701 |
| Мощность спектра очень низкочастотного компонента вариабельности, % | 23 [20; 35] | 26 [19; 29] | 0,469 | 22 [10; 26] | 29 [16; 36] | 0,249 |
Таблица 2. Показатели вариабельности сердечного ритма у подростков с разным уровнем тревожности на заключительном, 10-м сеансе БОС-тренинга (М [Q25; Q75])
| Показатель | 1-я группа, n=16 | 2-я группа, n=13 | ||||
| до сеанса | после БОС | p | до сеанса | после БОС | p | |
| Частота сердечных сокращений, уд/мин | 80 [75; 90] | 79 [77; 83] | 0,490 | 71 [70; 92] | 75 [65; 88] | 0,463 |
| Мода, мс | 721 [640; 800] | 738 [695; 796] | 0,495 | 844 [654; 881] | 811 [676; 910] | 0,649 |
| Амплитуда моды,%/50 мс | 44 [36; 64] | 38 [27; 52] | 0,014 | 31 [24; 36] | 31 [28; 38] | 0,753 |
| Разность между максимальным и минимальным значениями кардиоинтервалов, мс | 226 [164; 291] | 274 [207; 356] | 0,017 | 332 [243; 412] | 324 [252; 440] | 0,327 |
| Стандартное отклонение полного массива кардиоинтервалов, мс | 45 [31; 58] | 54 [38; 71] | 0,017 | 63 [49; 80] | 71 [51; 76] | 0,100 |
| Стресс-индекс, усл. ед. | 134 [86; 270] | 89 [52; 185] | 0,015 | 58 [33; 124] | 54 [35; 91] | 0,152 |
| Суммарная мощность спектра кардиоритма, мс | 2,18 [1,06; 4,13] | 2,74 [1,88; 5,66] | 0,035 | 3,92 [2,42; 6,30] | 3,85 [2,22; 5,62] | 0,806 |
| Мощность спектра высокочастотного компонента вариабельности, % | 36 [20; 59] | 29 [13; 42] | 0,012 | 41 [28; 51] | 44 [35; 55] | 0,861 |
| Мощность спектра низкочастотного компонента вариабельности, % | 39 [22; 56] | 48 [30; 66] | 0,023 | 37 [30; 40] | 30 [27; 33] | 0,172 |
| Мощность спектра очень низкочастотного компонента вариабельности, % | 16 [10; 27] | 20 [8; 28] | 0,860 | 22 [12; 33] | 25 [20; 32] | 0,310 |
Согласно данным исследований [13, 14], критериями эффективности адаптивного биоуправления по показателям кардиоритма считается нарастание вагусных влияний на ритм сердца, которые отражаются в увеличении ТР. Было установлено, что при успешном биоуправлении во всех вариантах изменений ЭЭГ-колебаний достоверно повышались ТР, среднее квадратичное отклонение и снижался SI по отношению к фоновым значениям. При таких изменениях показателей ВСР установлены положительные изменения ЭЭГ-колебаний [14], отражающие особенности интеграции нейронов в функциональных системах для обеспечения оптимизации баланса симпато- и ваготропных механизмов. Это приводит к улучшению состояния мозгового кровотока и биоэлектрических процессов головного мозга.
В настоящем исследовании медианы показателя SI в двух группах соответствовали нормотоническому типу вегетативной регуляции (нормо-ваготония, нормо-симпатотония), который у относительно здоровых людей находится в пределах 50—150 усл. ед. (имеются индивидуальные особенности) [19]. Однако на всех этапах обследования показатель SI оказался достоверно большим в 1-й группе по отношению ко 2-й группе (U1=51, p=0,020; U10=36, p=0,003). Аналогичные изменения наблюдались по показателю АМо50 (U1=53, p=0,025; U10=50, p=0,018). Показатели MxDMn (U1=49, p=0,016; U10=34, p=0,002) и SDNN (U1=54, p=0,028; U10=39, p=0,004) были меньше соответственно. На 1-м сеансе в общей мощности спектра не установлено статистически значимых различий: HF (U1=68, p=0,114), LF (U1=92, p=0,598), VLF (U1=77, p=0,236). После завершающего сеанса было зарегистрировано преобладание дыхательных волн (HF) в кардиоритме у подростков 2-й группы (U10=49, p=0,016), а по остальным спектральным составляющим не выявлено статистически значимых различий: LF (U10=64, p=0,079), VLF (U10=93, p=0,630). Таким образом, у подростков 1-й группы исходно отмечалась более высокая активность симпатической нервной системы на сердечный ритм (нормо-симпатикотония) по отношению ко 2-й группе, для которой характерны нормативные диапазоны показателя SI (нормо-ваготония).
БОС-тренинг оказался успешным среди высокотревожных подростков, выделенных в 1-ю группу, где основную часть составляли нормо-симпатотоники. Тренинг способствовал снижению высокого уровня тревожности до категории «умеренной тревожности», что свидетельствует об улучшении психологического комфорта у подростков этой группы: уменьшились тревожные переживания, повысилась самооценка [5]. Подростками была найдена стратегия уменьшения напряжения регуляторных систем организма и снижения симпатических воздействий на сердечный ритм. В 1-й группе результаты согласуются с исследованиями [14], в которых сеансы БОС ориентированы на управляемое усиление активности вагусных влияний.
Во 2-й группе фоновые показатели ВСР не отражали напряжения регуляторных систем организма и после коррекционных сеансов остались в том же диапазоне. Подростки были изначально более тревожными по показателям СТ и ЛТ, чем их сверстники из 1-й группы, и после БОС-тренинга не было достигнуто снижения ЛТ. Отмечено, что чем выше ЛТ, тем больше проблем в социальных контактах, эмоциональной саморегуляции и подверженности стрессовым воздействиям [6, 17]. Показатель СТ у подростков 2-й группы значимо снизился (см. рисунок) до умеренной величины, однако индивидуальные значения у некоторых подростков сохранились в пределах высокого показателя тревожности. Положительная динамика СТ указывает на то, что у этих подростков эмоциональная реакция в стрессовых ситуациях, обусловленная страхом возможной неудачи, уменьшилась. Известно, что СТ — это эмоциональное состояние личности, связанное с текущей ситуацией, ожиданием плохого завершения конкретной ситуации [5, 6]. Для снижения СТ требуется приобретение навыка сознательного контроля своих эмоциональных переживаний и состояний, что и отрабатывалось во время сеансов БОС-тренинга и является подготовительным этапом к снижению ЛТ [6, 18]. По всей видимости, для нормализации тревожности у старшеклассников требуется большее число сеансов БОС-тренинга или выбор дополнительных коррекционных методик, включающих психологические установки, усиливающие волю и мотивацию подростка на достижение положительного результата, повышающие его заинтересованность в процессе. Также важно учитывать индивидуально-типологические особенности подростка для эффективности психопрофилактических мероприятий.
Заключение
В настоящем исследовании выявлены различные варианты изменения ВСР у высокотревожных подростков с разным исходом сеансов БОС-тренинга. Результат оптимизации психофизиологического состояния подростков достигался применением разных стратегий со стороны вегетативной нервной системы при БОС-тренинге. В 1-й группе при снижении тревожности до умеренных величин отмечалась оптимизация в регуляции сердечного ритма. Установлено снижение активности симпатического звена вегетативной регуляции и напряжения регуляторных систем организма. Это отражалось в следующих изменениях показателей ВСР: уменьшении АМо50 и SI, увеличение MxDMn, SDNN, TP. Во 2-й группе в процессе БОС-тренинга развился навык саморегуляции, поддерживающий баланс симпато- и ваготропных механизмов. По всей видимости, для снижения уровня ЛТ требуется большее число сеансов БОС либо применение дополнительных видов психокоррекции.
Подросткам с высоким уровнем тревожности и превалированием в регуляции сердечного ритма умеренной симпатической активности (нормо-симпатотоники) можно рекомендовать метод БОС, основанный на активизации парасимпатической нервной системы посредством дыхания, наиболее податливой волевому контролю.
Для эффективной профилактической коррекционной работы с подростками необходим дифференцированный подход с учетом фонового психоэмоционального состояния, а также мотивированной работы и самостоятельного поиска стратегии поведения во время сеанса биоуправления.
Участие авторов: концепция и дизайн исследования — А.Н. Лоскутова, О.П. Бартош; сбор и обработка материала — А.Н. Лоскутова, О.П. Бартош, М.В. Мычко; статистическая обработка — А.Н. Лоскутова; написание текста — А.Н. Лоскутова, О.П. Бартош; редактирование — А.Н. Лоскутова, О.П. Бартош.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.