Актуальность исследования. Для меня, человека ведущего активный образ жизни и увлечённого спортом, а также старшеклассника, готовящегося успешно сдать экзамены, тема «Влияние физических упражнений на умственную деятельность старшеклассников» представляет большой интерес. Повышение стрессоустойчивости, адаптация к повышенным умственным нагрузкам и необходимость усвоения большого объёма учебного материала требует дополнительных ресурсов. Способы откуда их взять и как со всем справиться мы раскроем в этой работе.
Объект исследования: ученики старших классов.
Предмет исследования: физиологические особенности подростков, занимающихся и не занимающихся спортом. Особенности освоения учебного материала «спортивными» и «неспортивными» ребятами.
Цель нашей работы заключается в исследовании способов улучшения умственной деятельности старшеклассников, изучение научной литературы по данной теме позволило выдвинуть гипотезу: мы предполагаем что усиление деятельности сердечно-сосудистой системы ведёт к усилению кровотока во всём организме, а также и в мозге, что способствует его лучшей работе. Мы поставили следующие задачи:
- Изучение и анализ научной литературы, касающейся нейрофизиологии.
- Разработать тесты для исследования уровня внимания и концентрации у ребят занимающихся спортом и тех которые не занимаются.
- Исследовать физиологические особенности организма этих подростков.
- Развить навыки самостоятельной исследовательской работы, связанные с наблюдением и анализом полученных результатов.
Для решения поставленных задач и проверки гипотезы мы выбрали следующие методы исследования:
− анализ литературы по исследуемой проблеме.
− разработка тестов
− работа с группой ребят-добровольцев 15–17 лет среди которых есть «спортивные» и «неспортивные»
Практическое значение исследования заключается в том, что полученные результаты могут служить для оптимизации учебного процесса и улучшения здоровья, а также психоэмоционального состояния старшеклассников.
В наши дни увеличивается информационная и интеллектуальная нагрузка на старшеклассников и студентов. Поэтому становится актуальным изучения способов защиты от стресса и улучшения умственных способностей человека. Кстати, в пользу физических упражнений говорит всё больше научных доказательств. Так что старинное выражение «в здоровом теле — здоровый дух» не потеряло актуальности и в наше время.
Так как же спорт влияет на мозг? Чтобы раскрыть этот вопрос, мы сначала ознакомились с трудами известных физиотерапевтов по этой теме. Так Мааике Ангеварен и Андре Алерман в статье «Мозг на пенсии» провели большую исследовательскую работу с людьми среднего возраста, выделив две экспериментальные группы, занимающиеся определённой двигательной активностью в течение двенадцати недель. Одна группа выполняла аэробные упражнения умеренной интенсивности три раза в неделю по тридцать минут в день. Другая группа выполняла лишь упражнения на растягивания. Исследования показали улучшение работы сердечно-сосудистой и дыхательной систем в первой подгруппе. У этих же испытуемых было отмечено улучшение когнитивной функции по некоторым параметрам нейрофизиологических тестов. В основном было выявлено улучшение скорости обработки новой информации и улучшение внимания. Также, вышеупомянутые авторы статьи заметили, что «мозг похож на включение компьютера: чем он старше, тем медленнее запускается. Физические тренировки способны повысить скорость обработки информации в мозге, но нужно отметить, что улучшение функции сердца и лёгких и работы мозга не обязательно связаны между собой. Улучшение мозговой активности может объясняться другими последствиями упражнений, например поступление в кровь фактора роста, оказывающего благоприятное воздействие на мозг». Учёные нейрофизиологи отмечают, что физическая активность влияет на мозговую ткань. У физически активных людей мозг больше, а это очень хорошо, учитывая, что с возрастом между 30 и 90 годами он уменьшается в среднем на 15 %. Также на снимках МРТ было отмечено увеличение массы серого и белого вещества в передней части мозга у пожилых людей, занимающихся интенсивными физическими упражнениями. Нейрофизиологи обратили внимание на гиппокамп, играющий ключевую роль в работе памяти. В группе, выполняющей интенсивные упражнения, объём гиппокампа увеличился на 2 %, а у группы, занимающейся растяжкой, — уменьшился на 1,5 % (это нормальное явление для пожилых людей). Проанализировав ещё 2 области мозга, менее подверженные процессам старения, учёные не нашли никакой разницы и пришли к заключению что интенсивные упражнения приносят той части мозга, которая с годами уменьшается. Кстати, и память у участников интенсивной группы тоже улучшилась пропорционально увеличению серого вещества в гиппокампе. Так было доказано, что физические упражнения положительно влияют на когнитивную функцию мозга. На своём примере знаем, что физические упражнения улучшают настроение и снимают стресс, дают ощущение наполненности жизни. Но почему это происходит? Попробуем разобраться. Учёные считают, что чувство эйфории, возникающее после оптимальной физической нагрузки, появляется благодаря эндоканабиоидам. Это нейромедиаторные молекулы, синтезирующиеся в мозге и действующие на различные нервные рецепторы. Эндоканабиоиды выполняют различные функции: участвуют в регуляции аппетита, влияют на память, обучение, эмоции. Также они служат как внутреннее обезболивающее к которому мозг прибегает в самых разных случаях. Физические упражнения стимулируют выброс нейромедиаторов, которые снижают стресс и вызывают лёгкую эйфорию. Учёные из университета Джорджии (США) показали в экспериментах на крысах что особи, ведущие активный образ жизни несмотря на созданные им проблемы, оставались активными и любопытными, то есть справлялись со стрессовыми факторами. Выяснили, что этот эффект достигался благодаря нейропептиду галланину, уровень которого заметно увеличивался после физической активности и именно в тех зонах мозга, которые отвечают за борьбу со стрессом. Как известно, стресс и депрессия вызывают атрофию нейронов и синапсов. Связи в момент стресса между клетками слабеют и рвутся. Новые не образовываются. Нервная клетка становится «неконтактной», разнообразие нервных цепочек уменьшается, что сказывается на когнитивных способностях.
Также физическая активность усиливает кровоток, способствует лучшей работе всех органов и систем, следовательно улучшается кровоснабжение функционально состояние мозга. Такую гипотезу подтвердили исследователи из Техасского университета в Далласе и опубликовали статью в журнале “Frontiers in Aging Neuroscience” работу, в которой утверждали, что физические упражнения стимулируют кровоснабжение задней поясной коры и гиппокампа. В этих зонах мозга усиливался обмен веществ и повышалась активность нейронов у участников эксперимента, регулярно занимающихся в спортзале. Они лучше проходили тесты на память. Причём изменения происходили в определённой последовательности: сначала улучшался кровоток, потом — «когнитивка». Но усиление кровотока не самое важное условие. Клетки к тем или иным действиям подталкивают специальные белки, воздействуя на клеточные рецепторы. Это нейротрофины. Самый активный среди них — BDNF (нейротропный фактор мозга). BDNF включает гены, контролирующие рост нервных клеток и формирование новых синапсов, то есть функционального материала для создания нервных цепочек. BDNF особенно активен в гиппокампе и коре, то есть в областях отвечающих за обучение и память. Учёные отметили повышение BDNF после физической нагрузки как у животных, так у человека. Эксперименты на мышах показали, что уровень сигнального белка остаётся высоким в течение нескольких дней после активных физических занятий. Интересную гипотезу в своей статье «Физическая активность и мозг» К. Стасевич. Автор рассматривает эволюцию человеческого мозга по мере того, как человек становился физически выносливым. То есть, когда наши предки начали охотиться, наиболее удачливыми оказывались те, кто мог долго бежать, преследуя раненную добычу. Ну и очевидно, что сильные выносливые особи лучше питались, приносили добычу группе, пользовались популярностью у противоположного пола и т. д. То есть, такие особи с высоким уровнем BDNF более успешно размножались. Ими производилось потомство с хорошим приростом мышечной ткани, и предположительно с прибавлением массы и нейрофизиологических особенностей мозга. Предположений много, также много проведено экспериментов учёными в этой области науки. Исследования не стоят на месте. Постоянно добавляется новая информация.
Чтобы доказать часть выдвигаемых предположений, мы в своём учебном заведении тоже решили провести эксперимент. Нами была выбрана группа добровольцев старшеклассников 15–17 лет
1. Сначала мы составили анкету, чтобы выявить, как влияет физическая нагрузка на ребят, которые регулярно занимаются спортом, а также тех, кто просто регулярно посещает уроки физической культуры в школе три раза в неделю, тех, кто нерегулярно ходит на физкультуру и кто освобождён от физической нагрузки вообще. После проведённого анкетирования данные систематизировали и занесли в таблицу № 1.
Зависимость степени переутомления от частоты занятий физической культурой и спортом во время учёбы старшеклассников
|
Симптомы |
Степень переутомления |
|||
|
начинающая |
слабая |
средняя |
сильная |
|
|
Усталость при умственной нагрузке |
Усиленная работа |
Обычная |
Облегчённая |
Без нагрузки |
|
Повышение работоспособности усилием воли |
Нет |
Нет |
Да |
Да |
|
Эмоциональные характеристики |
Интерес ко всему происходящему |
Переменчивое настроение |
Угнетённое состояние |
Сильная раздражительности |
|
Нарушение сна |
Нет |
Трудно просыпаться |
Сонливость |
Бессонница |
|
Физическая нагрузка |
Ежедневная (1,5–2 часа) |
По расписанию МБУ «Школа № 41» (3 раза в неделю) |
Нерегулярная |
Отсутствует |
Таким образом с помощью анкетирования мы выяснили что физическая активность положительно влияет на нервную систему старшеклассника. В процессе тренировок совершенствуется функция нервной системы. Лучше осуществляются процессы возбуждения и торможения.
2. Следующее исследование мы проводили, разделив наших добровольцев на две подгруппы по 17 человек. Одна группа чередовала занятия по заполнению тестов на внимание с нагрузкой средней интенсивности, в которую входили разминка, силовые упражнения на разные части тела и растяжка. Вторая группа чередовала выполнение тех же тестов с фазой отдыха. На основании полученных результатов мы построили диаграмму № 2.
Степень запоминаемости у старшеклассников.
Влияние физических упражнений на степень запоминаемости у группы № 1 (после физических упражнений)
Влияние физических упражнений на степень запоминаемости у группы № 2 (после фазы отдыха)
В этом эксперименте мы отметили, что подгруппа, чередующая физическую активность с умственной нагрузкой, после 40-минутного занятия стала показывать результаты заметно выше, чем подгруппа с фазой пассивного отдыха между тестами. В связи с полученными данными делаем вывод, что посредством физической нагрузки увеличивается ЧСС, что увеличивает объём крови, поступающей не только в мышцы, но и в мозг.
3. Влияние физической нагрузки на работу сердечно-сосудистой системы. Для этого мы испытуемых на основании анкетирования разделили на три подгруппы: неспортивные, занимающиеся спортом до 1 года, занимающиеся спортом 2 года и больше. Измерили ЧСС, состояние покоя и массу тела.
Исследования влияния физической нагрузки на работу сердечно-сосудистой системы.
|
Испытуемые |
Число испытуемых человек |
Масса тела |
ЧСС ударов в минуту в состоянии покоя |
|
Неспортивные |
10 |
65–70 |
72,3 |
|
Занимающиеся спортом 1 год |
11 |
68–71 |
70,1 |
|
Занимающиеся спортом 2 года и больше |
10 |
70–72 |
65,6 |
На основании проведённых измерений делаем вывод, что чем выше физическая подготовка человека — тем слаженнее и эргономичнее работает его организм.
На основании полученных данных делаем вывод, что спортивные тренировки увеличивают способность мозга концентрироваться на конкретной задаче, противостоять стрессу, восстанавливая нарушенный баланс между нейромедиаторами. Также помогают переносить эмоциональные и умственные нагрузки, подавляют негативные эмоции, которые могут возникать в подростковом возрасте. Оценивая результаты наблюдения мы выяснили, что физические упражнения заставляют серые клетки работать лучше, так как в мозг поступает больше кислорода. Также физическая активность пробуждает фактор роста. В общем, если мы хотим сохранить или увеличить свой умственный и физический потенциал, нужно заниматься любыми видами физической активности не менее 30 минут три раза в неделю. И мы получим лучшее лекарство, созданное собственным телом, даже не обращаясь к врачу. Неформальный подход с использованием инновационных форм учебной деятельности к организации занятий тоже очень важен, так как способствует активации творческого потенциала старшеклассников, приобщению их к ЗОЖ, формирование целостного отношения к занятиям физкультурой и спортом, стимулирует процесс нравственного воспитания и максимально развивает ученика.
Литература:
- Мозг на пенсии. Научный взгляд на преклонный возраст / Андре Алеман Манн, Иванов и Фербер Москва 2016 978–5–00057–793–6
- К. Стасевич, «Физическая активность и мозг» // «Наука и жизнь» № 9, 2017
- Полиевский С. А. «Стимуляция двигательной активности». — М.: Здоровье, 2007.
- Агаджанян Н. А. Адаптация и резервы организма. — М.: ФК и С., 2005.
