СПОСОБНОСТЬ К ПРОИЗВОЛЬНОМУ УПРАВЛЕНИЮ ДЫХАНИЕМ У ШКОЛЬНИКОВ С НАРУШЕНИЕМ СЕНСОРНОГО РАЗВИТИЯ

ФИЗИОЛОГИЯ СПОРТА

Abstract

ABILITY TO VOLUNTARY BREATHING AT PUPILS WITH DEVIATIONS OF SENSORY DEVELOPMENT

V.P. Shulpina

The Siberian state university of physical culture and sports, Omsk

Key words: voluntary regulation of breath, pupils with deviations of sensory development, function of external breath, relative error of reproduction, prescribed respiratory volume.

The purpose of the research was the studying of the ability to the voluntary control and management of the parameters of breath (on the example of the prescribed respiratory volume) and on the basis of it the development of a technique of the use of respiratory exercises during the improving activity of children and teenagers with deviations of sensory development.

The data prove the necessity of the use in the system of improving actions for pupils with deviations of sensory development of the special means directed on the development of any mechanisms of management by breath that will promote the functional maturing of departments of brains, the expansion of reserves of the cardio respiratory system, to the increase of adaptation and strengthening of health of persons of these category.

СПОСОБНОСТЬ К ПРОИЗВОЛЬНОМУ УПРАВЛЕНИЮ ДЫХАНИЕМ У ШКОЛЬНИКОВ С НАРУШЕНИЕМ СЕНСОРНОГО РАЗВИТИЯ

В.П. Шульпина
Сибирский государственный университет физической культуры и спорта, Омск

Ключевые слова: произвольная регуляция дыхания, школьники с нарушением сенсорного развития, функция внешнего дыхания, относительная ошибка воспроизведения, заданный дыхательный объем.

Введение . Современное понимание механизмов, лежащих в основе произвольных движений, основано на представлении о системном многоуровневом характере их организации [1, 3, 20]. В обеспечении моторных программ большую роль играют различные отделы коры больших полушарий головного мозга: корковые зоны, непосредственно связанные с управлением и координацией движений, а также зрительные области, участвующие в осуществлении зрительно-моторной координации. В программировании движений немалая заслуга принадлежит лобным отделам коры больших полушарий [12, 22, 25].

В последнее время в массовой, оздоровительной и лечебной физической культуре, спортивной деятельности широко внедряются различные системы дыхательных упражнений, основанные на произвольном управлении легочной вентиляцией. Произвольное управление дыханием - эффективное средство совершенствования механизмов адаптации к мышечным нагрузкам, управления параметрами внутренней среды организма, повышения эффективности кислородного обеспечения и экономичности внешнего дыхания и системы кровообращения, контроля за состоянием ЦНС, общего оздоровления организма и преодоления целого ряда патологических состояний [4, 5, 7, 8, 11, 19].

Вопросам восприятия и произвольного контроля дыхания у человека в разное время посвящены работы отечественных и зарубежных авторов [5,13,14,16,19,27,28,31-33,35]. В основном эти работы касались изучения одышки при разных функциональных нагрузках (с добавочным сопротивлением, при мышечной деятельности), повышенной хеморецепторной стимуляции, изменении температуры окружающего воздуха у лиц юношеского и зрелого возраста. В ряде работ отмечается влияние привычной деятельности, в том числе спортивной, на характер паттерна дыхания у человека и улучшение способности более точно оценивать и изменять его параметры [7, 9, 15, 23]. Вместе с тем анализ научно-методической литературы показал отсутствие сведений о самооценке и управлении отдельными параметрами внешнего дыхания у детей и подростков с нарушением сенсорного развития. Недостаточно освещены аспекты взаимосвязи способности к произвольному управлению дыханием с уровнем функционального состояния дыхательной системы у школьников с патологией зрения и слуха. Дети данной категории имеют вторичные отклонения и нарушения моторного, психического и соматического развития, что проявляется в отставании показателей физического развития и физической подготовленности, дефиците двигательной сферы, снижении функционального состояния кардиореспираторной системы, многочисленных сопутствующих заболеваниях [2, 17, 18, 24, 26]. Анализ научно-методической литературы и собственные предварительные исследования обнаружидили, что у школьников данной категории в структуре сопутствующих заболеваний одно из ведущих мест занимают заболевания дыхательной системы [6, 24, 26].

Основными коррекционно-оздоровительными задачами физкультурного образования аномальных детей являются достижение компенсации сопутствующих дефектов развития, профилактика и коррекция соматических нарушений. В связи с этим данные, отражающие особенности механизмов произвольной регуляции дыхания у лиц данной категории, могут быть использованы в качестве основы для оптимизации стратегии и тактики применения специальных средств в практике оздоровительной и адаптивной физической культуры с целью расширения резервов кардиореспираторной системы и повышения эффективности процесса адаптации аномальных школьников к различным условиям окружающей среды.

Целью исследования было изучение способности к произвольному контролю и управлению параметрами дыхания (на примере заданного дыхательного объема) и на основе этого разработка методики использования дыхательных упражнений в процессе физкультурно -оздоровительной деятельности детей и подростков с нарушением сенсорного развития.

Организация и методы исследования . Исследование проводилось на базе специальных коррекционных школ-интернатов № 14 и 15 для детей с нарушением зрения и слуха г. Омска и Научно-исследовательского института деятельности человека в экстремальных условиях СибГУФКа. Обследовано 104 школьника 8-16 лет с патологией зрительного анализатора (57 мальчиков и 47 девочек) и 181 школьник с нарушением слуха (99 мальчиков и 82 девочки). Обследование осуществлялось в первой половине дня в одно и то же время. Использовались следующие методы исследования: антропометрия, функциональные методы исследования (спирометрия, пневмотахометрия, функциональные гипоксические пробы), педагогические наблюдения, педагогический эксперимент, методы математической статистики.

Для изучения способности к произвольному управлению параметрами дыхания нами велись наблюдения в процессе тестирования и физкультурных занятий, а также использован метод активного воспроизведения заданной величины дыхательного объема в условиях относительного покоя [19, 30]. Испытуемые вначале выполняли пробу на определение жизненной емкости легких (ЖЕЛ) с использованием сухого спирометра. Далее рассчитывалось 50% от индивидуальной ЖЕЛ, что и принималось за 100%, "эталон". Испытуемым предлагалось после трех пробных попыток при словесной коррекции или, если возможно, визуальном контроле, трехкратное воспроизведение величины 50% ЖЕЛ при экспирации (выдохе), но уже без коррекции. Для каждой из трех попыток рассчитывалась относительная ошибка (ОО) воспроизведения заданного дыхательного объема (ДО) по формуле:

ОО = АО /Хо х 100%, где:

АО - абсолютная ошибка воспроизведения заданного параметра;

АО = Хс - Хо, где

Хс - субъективная величина воспроизводимого параметра;

Хо - объективная величина воспроизводимого параметра.

Учитывался характер ошибок при воспроизведении заданного ДО: переоценка объективного показателя, его недооценка или точное воспроизведение.

Рассчитывались среднеарифметическое значение и среднеквадратическое отклонение величины ОО заданного ДО с учетом возраста и пола испытуемых в трех попытках, а также среднее значение всех попыток.

Результаты и их обсуждение . Анализ средних величин ОО воспроизведения заданного ДО у школьников с нарушением сенсорного развития данных показал, что в возрастном аспекте средние величины ошибок заданного параметра у мальчиков и девочек с нарушением зрения изменяются неодинаково: у мальчиков наблюдается снижение величины ошибки к 13-14 годам и некоторое ее увеличение к 15-16 годам, тогда как у их сверстниц результаты не имеют достоверных отличий на всем протяжении обучения в школе. В отличие от школьников с нарушением зрения у детей и подростков с нарушением слуха выявлена сходная динамика средних величин ОО воспроизведения
заданного параметра: значительное снижение с 8-10 до 11-12 лет, стабилизация у мальчиков и дальнейшее плавное снижение к 13-14 годам у девочек. Воспроизведение выдыхаемых объемов обусловлено афферентной сигнализацией от рецепторов, как инспираторных, так и экспираторных (в большей мере) мышц [5, 9, 13, 14, 19]. Известно, что дыхательные мышцы, а точнее дыхательные мотонейроны, являются общим конечным путем как для дыхательного центра, отвечающего за автоматизм дыхания, так и для двигательных зон коры головного мозга, осуществляющих произвольное дыхание [16, 29, 31].

По данным исследований [21], с 7-8 до 11 лет у нормально развивающихся детей происходят значительные перестройки в формировании регуляторной структуры мозга, обусловленные интенсивным созреванием нейронного аппарата лобных долей коры больших полушарий, которые играют значительную роль в программировании произвольных движений. Полученные же нами результаты динамики величины воспроизведения заданного ДО у школьников с нарушением сенсорного развития свидетельствуют о задержке созревания ЦНС, в основном коры больших полушарий головного мозга, и в большей степени - у детей с нарушением зрения. Недостаточность сенсорного притока в специфические корковые зоны (в области коры, куда приходят сигналы, идущие по зрительным путям, и где происходят анализ и синтез сенсорной информации) сопровождается замедлением формирования системных связей специфических и ассоциативных структур коры и подкорковых регуляторных образований, участвующих в адекватном взаимодействии с окружающей средой, в адаптации к разным видам деятельности [21, 22], что вкупе с недостаточностью и ограничением физической активности у детей данной категории сказывается на способности управлять двигательными действиями, в данном случае дыхательными движениями.

Анализ величин ОО воспроизведения заданного ДО во время выполнения трех попыток школьниками с нарушением сенсорного развития позволил заключить, что у испытуемых обоего пола с патологией зрения наименьшая величина ошибки отмечается при выполнении третьей попытки: у мальчиков - в возрасте 13-14 лет, у девочек - в 15-16 лет. Наибольшие величины ошибок отмечены при выполнении первой и второй попыток соответственно в 8-10 и 15-16 лет.

У школьников с нарушением слуха наименьшая величина ОО воспроизведения заданного параметра отмечена также в третьей попытке в 15-16 лет, а наибольшая величина - при выполнении первой и второй попыток в 8-10 лет. Обращают на себя внимание большие величины среднеквадратического отклонения ОО и их вариативность по сравнению со среднегрупповыми показателями.

Анализ результатов показал, что у школьников обоего пола с нарушением сенсорного развития прослеживается тенденция к снижению величины ОО воспроизведения заданного ДО от первой к третьей попытке, однако в большинстве случаев наблюдается скачкообразное изменение показателей. Наиболее явное улучшение точности воспроизведения отмечается у девочек в возрастном диапазоне 13-16 лет.

В результате анализа данных выявлено, что у школьников обоего пола с нарушением зрения при выполнении теста прослеживается преобладание недооценки воспроизводимой величины ДО.

Таким образом, определенной картины изменения характера среднегрупповых величин ОО воспроизведения заданного ДО у школьников обоего пола с нарушением сенсорного развития в возрастном аспекте не выявлено, хотя можно говорить о некотором увеличении количества попыток с точным воспроизведением заданного ДО у девочек к 15-16 годам. При анализе индивидуальных результатов воспроизведения 50% от объема ЖЕЛ у испытуемых в трех попытках не выявлено определенной зависимости характера ошибок как от номера попытки, так и от величины индивидуального ДО испытуемых.

Помимо использования метода активного воспроизведения заданной величины ДО в условиях относительного покоя способность к произвольному управлению дыхательными движениями у детей и подростков с нарушением сенсорного развития изучалась нами в процессе тестирования и проведения физкультурных занятий. Выявлено, что школьники испытывали затруднения при проведении пневмотахометрии, записи спирограммы, проведении функциональных гипоксических проб. Значительное количество учащихся (до 50%), особенно младшего и среднего школьного возраста, затруднялось выполнить предложенные задания после словесной инструкции и однократного показа; требовалось до 3-4 и более повторений при показе и объяснении. Встречались дети (до 10%), которые вообще не смогли воспроизвести предложенные двигательные действия даже после многократного подробного объяснения и показа. Наиболее сложными в координационном отношении заданиями для лиц данной категории явились выполнение форсированного вдоха при пневмотахометрии и пробы Генчи. В процессе физкультурных занятий с использованием дыхательной гимнастики установлено, что дети и подростки с нарушением сенсорного развития испытывают значительные затруднения при изменении типа дыхания, его темпа, глубины и частоты, а также при выполнении задержек дыхания на разных фазах дыхательного цикла.

Полученные данные, на наш взгляд, свидетельствуют не только о нарушении центральных механизмов регуляции произвольного дыхания у школьников с проблемами сенсорного развития, но и о низком уровне их "двигательного", или "моторного", опыта (в связи с ограничением в силу основного дефекта) в естественной потребности к разнообразным движениям. Выявленные данные, свидетельствующие о снижении резервов регуляции дыхания, сочетаются с полученными в наших предварительных исследованиях сведениями об ограниченности резервов мощности дыхательной системы [10, 11] у детей и подростков с нарушением сенсорного развития, что выражается в более низких (р<0,05-0,001) показателях объемных параметров легких, результатах функциональных гипоксических проб, показателях, отражающих мощность дыхательной мускулатуры и бронхиальную проходимость, резерв дыхания и уровень аэробной производительности организма в сравнении с результатами нормально развивающихся сверстников [6, 24]. Поскольку у локомоторных и интерорецептивных механизмов есть функционально много общего в регуляции дыхания, в данном случае проявляется синхронная связь в нарушении двигательных и вегетативных функций.

Таким образом, можно обобщить, что нарушение регуляторных механизмов, снижение устойчивости и надежности координации двигательных актов, в частности дыхательных движений, снижение функционального уровня внешнего дыхания у детей и подростков с нарушением сенсорного развития есть следствие нескольких факторов: 1) задержки созревания отделов коры больших полушарий; 2) вынужденной гиподинамии и гипокинезии, обусловленных первичным дефектом; 3) негрубых поражений нервной системы (минимальная мозговая дисфункция, задержка и нарушение психомоторного и речевого развития, вегетативные дисфункции и др.), которые часто сопутствуют нарушению сенсорного развития [18, 24, 26].

В условиях дефектного развития основной задачей, по мнению М.Р. Могендовича (1957), является восстановление примата моторики, подчиняющей себе все физиологические функции. С целью повышения эффективности процесса адаптации аномальных детей и подростков к условиям окружающей среды целесообразно, на наш взгляд, проведение произвольной оптимизации внешнего дыхания, другими словами, специальных занятий с широким использованием дыхательной гимнастики, так как коррекционные мероприятия, формирующие адаптивную деятельность, в свою очередь, формируют системы локальной активации мозга, способствуют их функциональному созреванию. Нами обоснована и внедрена в практику работы специальных коррекционных школ-интернатов для детей с различными аномалиями в развитии серия учебно-оздоровительных программ на основе дыхательной гимнастики. Ведущей направленностью первого - базового - этапа программ является развитие способности занимающихся к произвольному управлению дыхательными движениями. Для этого используются разнообразные специальные дыхательные упражнения статического и динамического характера, задания на координацию дыхания с двигательными действиями, ходьбой, бегом, упражнениями на расслабление и другие оздоровительные средства.

Кроме того, в интегральную оценку функционального состояния дыхательной системы школьников с аномальным развитием нами введен показатель, отражающий способность к произвольной регуляции дыхания, как значимый параметр при диагностике и проведении медико-педагогического контроля.

Расширение резервов регуляции и повышение функционального уровня внешнего дыхания, выявленные у занимающихся за период педагогического эксперимента, подтверждают эффективность данного методического подхода.

Заключение . У детей и подростков с нарушением зрительного и слухового анализаторов отмечается снижение способности к произвольной регуляции дыхания, что проявляется в процессе педагогических наблюдений, функциональной диагностики и при использовании метода активного воспроизведения заданной величины ДО. Отмечается большая вариативность ОО воспроизведения заданного ДО у испытуемых всех поло-возрастных групп, что показывает неоднородность контингента аномальных школьников.

Выявленная динамика среднегрупповых показателей ОО заданного ДО у школьников с нарушением сенсорного развития свидетельствует о задержке созревания структур мозга, обусловливающих недостаточность произвольной регуляции дыхания. Анализ полученных данных позволил заключить, что возрастной диапазон 8-13 лет служит сенситивным периодом развития способности к произвольному управлению параметрами дыхания у детей с нарушением сенсорного развития, наиболее благоприятным для целенаправленного педагогического воздействия.

По характеру ошибок у испытуемых прослеживается преобладание недооценки воспроизводимой величины ДО. Не выявлено определенной зависимости характера ошибок воспроизведения заданного параметра от номера попытки и величины индивидуального ДО и ЖЕЛ у испытуемых.

Результаты свидетельствуют об относительно лучшей "научаемости" воспроизводить заданный ДО от первой к третьей попытке у девочек старшего школьного возраста с нарушением сенсорного развития; также у них отмечен больший процент точного воспроизведения задания в сравнении со сверстниками.

Прослеживается взаимосвязь между снижением резервов мощности и регуляции системы дыхания у детей и подростков с нарушением сенсорного развития.

Полученные данные доказывают необходимость использования в системе коррекционно-оздоровительных мероприятий для школьников с нарушением сенсорного развития специальных средств, направленных на развитие произвольных механизмов управления дыханием, что будет способствовать функциональному созреванию отделов мозга, расширению резервов кардиореспираторной системы, повышению адаптации и укреплению здоровья лиц данной категории.

Литература

1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. - М.: Медицина, 1975. - 446 с.

2. Байкина Н.Г., Сермеев Б.В. Физическое воспитание в школе глухих и слабослышащих. - М.: Советский спорт, 1991. - 64 с.

3. Бернштейн Н.А. О построении движений. - М.: Медицина, 1947. - 165 с.

4. Биоэкономика внешнего дыхания человека / А.Ф. Григорян, Н.С. Акопян, Н.Ю. Адамян, Р.С. Арутюнян // Теория и практика физ. культуры. 2003, № 11, с. 58-61.

5. Бреслав И.С., Исаев Г.Г. Физиология дыхания. - СПб.: Наука, 1994. - 680 с.

6. Гогольчева В.П. Возрастные закономерности и особенности развития функции внешнего дыхания у школьников с нарушением слуха // Диагностика и оздоровительная коррекция морфофункционального статуса, физической подготовленности школьников с патологией слуха: Монография / Под общ. ред. Л.Г. Харитоновой. - Омск: СибГУФК, 2003, с. 47-85.

7. Гора Е.П. Физиологические эффекты произвольного управления дыханием: Автореф. докт. дис. М., 1992. - 34 с.

8. Данько Ю.И. Очерки физиологии физических упражнений. - М.: Медицина, 1974. - 255 с.

9. Исаев Г.Г. Регуляция дыхания при мышечной работе. - Л.: Наука, 1990. - 120 с.

10. Кучкин С.Н. Дыхательные упражнения в спорте. - Волгоград: ВГИФК, 1991. - 48 с.

11. Кучкин С.Н. Резервы дыхательной системы и аэробная производительность организма: Автореф. докт. дис. Казань, 1988. - 48 с.