Северный (Арктический) федеральный университет
имени М.В. Ломоносова,
(Northern (Arctic) Federal University named after M. V. Lomonosov)
Особенности реакции системы кровообращения на когнитивную нагрузку при работе на компьютере и на бумаге
(Reaction of circulatory system on cognitive load when working on the computer and on paper )
Пасечник В.С. Научный руководитель: Соколова Людмила Владимировна - доктор биологических наук, профессор кафедры биологии человека и биотехнических систем САФУ имени М.В. Ломоносова. 1 (Pasechnik V.S.)
Архангельск, Россия
(Arkhangelsk, Russia)
Введение
В последнее время компьютерные технологии вошли в привычный образ жизни людей, и влияют на организм человека как положительно, так и отрицательно, соответственно меняется его функциональное состояние. Работа с компьютерными и бумажными носителями носят различный характер, и по данному поводу в сравнении между носителями информации проведено мало исследований.
Целью нашего исследования стала оценка влияния когнитивной нагрузки на показатели сердечно-сосудистой системы студентов при выполнении когнитивного задания на компьютере и на бумаге.
Материалы и методы
Исследование функционального состояния организма студентов было проведено в городе Архангельске, на кафедре морфологии и физиологии человека САФУ имени М.В. Ломоносова.
Исследование проводилось с учетом биоэтических принципов, отраженных в Хельсинской декларации (2013 г). На добровольной основе в ноябре-декабре 2016 г обследовались студенты (19 человек; средний возраст - 23+6 лет).
Исследование проводилось с помощью ВНС-спектра [1], позволяющего оценить функциональное состояние сердечно-сосудистой системы обследуемых в различных состояниях.
Среди функциональных параметров были использованы частота сердечных сокращений (ЧСС), индекс напряжения регуляторных систем (ИН), RRNN (мс) и SDNN (мс) - показатели, определяющие вагусную регуляцию.
В качестве когнитивной нагрузки был использован модифицированный тест Мюнстенберга. Инструкция к выполнению заключалась в том, что обследуемый должен был в течение трёх минут просматривать массив букв и называть слова.
Предварительно записывалась показатели состояния покоя в течении 3 минут (фон). Исследование проводилось в два этапа: обследуемый дважды с интервалом в 6-7 дней выполнял нагрузочную пробу (в первый день - на компьютере, в другой день - на бумаге) [2].
Анализ полученных результатов исследования проводился с помощью статистического пакета SPSS 22.0. В связи с малым размером выборки (19 человек) было принято считать распределение данных отличающимся от нормального.
Далее проводился сравнительный анализ изменений показателей системы кровообращения в состоянии покоя и при выполнении когнитивной нагрузки как на компьютере так и на бумаге. Для оценки параметров был использован непараметрический критерий Уилкоксона.
Результаты и обсуждение
Результаты исследования реакции системы кровообращения на когнитивную нагрузку при работе на компьютере и на бумаги показывают, что достоверно значимые различия имелись только у показателей ЧСС и RRNN относительно спокойного бодрствования как при чтении с экрана компьютера, так и при чтении с листа бумаги. Остальные показатели не имели значимых различий относительно спокойного бодрствования. Переходя от фона к нагрузке на компьютере, менялся пульс человека в сторону его увеличения (p=0,0004). Также принципиально менялся показатель RRNN (кардиоинтервал), т.е. при когнитивной деятельности за компьютером ритм сердца учащался, а значит, интервал сокращений снижался (p=0,039) [3]. Подобно работе на компьютере происходило и изменение пульса в сторону увеличения при работе с бумажным носителем (р=0,001), а показатель RRNN - снижался (р=0,001).
Представленные ниже графики доказывают, что при переходе от фона к нагрузке как при работе с компьютером, так и при работе с бумагой изменения происходят, однако сравнения этих изменений различий не выявило. Проведенный анализ показал, что, переходя от состояния спокойного бодрствования к когнитивной нагрузке, происходит увеличение частоты сердечных сокращений и снижение показателей RRNN (кардиоинтервал). Это свидетельствует о напряжении сердечно-сосудистой системы человека при когнитивной деятельности и вызвано возбудимостью симпато-адреналовой системы, которая ведёт к уменьшению интервалов сердечно-сосудистого ритма и учащению пульса [4].
Однако, существенной разницы в изменении организма при работе с разными видами носителей (компьютер, бумага) обнаружено не было. Возможно, полученные данные свидетельствуют о наработанности студентов с компьютером и минимальной затрате времени (3 мин.) на выполнение когнитивной деятельности (тест Мюнстерберга) на компьютере и на бумаге [5].
Рисунок 1 - Сравнение ЧСС фона к нагрузке на компьютере с фоном к нагрузке на бумаге
Рисунок 2 - Сравнение RRNN фона к нагрузке на компьютере с фоном к нагрузке на бумаге
сердечный мюнстенберг когнитивный кровообращение компьютер
Заключение
Таким образом, можно сделать вывод, что при кратковременной когнитивной нагрузке умственная работоспособность и функциональное состояние организма (сердечно-сосудистая система, вариабельность сердечного ритма, индекс напряжения и др.) не зависят от источника стимульного материала.
Список литературы
1. Вариабельность сердечного ритма. Стандарты измерения, физиологической интерпретации клинического использования //Вестн. Аритмологии. 1999. С. 53-78.
2. Амиров Н.Б., Чухнин Е.В. Вегетативная регуляция ритма у здоровых лиц в покое и при физических нагрузках // Фундам. исслед. 2009. С. 7-13.
3. Дерягина Л.Е., Цыганюк Т.В., Рувина Л.Г, Гудков А.Б. Психофизиологические свойства личности и особенности регуляции сердечного ритма под влиянием трудовой деятельности // Мед. техника.2001. С. 40-44.
4. Матюхин В.В. Зрительное утомление у профессиональных пользователей видеотерминалов в зависимости от типа отображаемой информации // Гигиена и санитария.2010. С. 57-60.
5. Смагулов Н.К., Сатыбалдина А.Е. Физиологическая оценка функционального напряжения организма студентов при работе на компьютере, 2007. С. 421.