Особенности нейровегетативной и гуморальной регуляции когнитивной деятельности у подростков при использовании электронных устройств

Актуальность. Изучение функционального состояния организма подростков при  когнитивной деятельности с  использованием электронных устройств приобретает большое значение из-за  внедрения в  образовательный процесс информационно-компьютерных технологий. Выявление особенностей реактивности организма обучающихся при  выполнении когнитивной деятельности в  цифровой среде будет способствовать как оптимизации обучения, так и здоровьесбережению.

Цель исследования. Изучить вегетативную регуляцию сердечного ритма, электродермальную активность, мозговое кровообращение и уровень кортизола в  слюне при  выполнении подростками когнитивного теста на электронных устройствах (планшет, ноутбук) и бумажном носителе.

Материалы и методы. Методами анализа вариабельности сердечного ритма, электродермальной активности, реоэнцефалографии и  иммуноферментного определения кортизола в слюне обследовано 48 подростков при выполнении когнитивной нагрузки на электронных устройствах.

Результаты. При  выполнении подростками когнитивной нагрузки на электронных устройствах происходит изменение показателей вариабельности сердечного ритма, электродермальной активности и мозгового кровообращения. Когнитивная деятельность в цифровой среде вызывает рост симпатических влияний на сердечный ритм при снижении парасимпатической активности, увеличение интегративного показателя кожногальванической реакции, повышение тонуса сосудов и снижение интенсивности мозгового кровотока. Каждый четвёртый подросток испытывает упреждающее возбуждение эндокринной системы перед выполнением когнитивного теста. Корреляционный анализ выявил большое количество корреляционных связей между изучаемыми показателями как  в  исходном состоянии, так и в ходе когнитивной деятельности.

Заключение. Большое количество корреляционных связей как в исходном состоянии, так и при выполнении когнитивного теста между показателями вариабельности сердечного ритма и  концентрацией кортизола, параметрами мозгового кровообращения свидетельствует о сохранении жёсткой системы нейровегетативной и гуморальной регуляции сердечного ритма при использовании электронных устройств по сравнению с бумажным носителем.

1. Прудникова Т.А., Поскакалова Т.А. Зарубежный опыт применения информационно-коммуникационных технологий в целях повышения учебной мотивации. Современная зарубежная психология. 2019; 8(2): 67-82. doi: 10.17759/jmfp.2019080207

2. Queiroz LB, Lourenco B, Silva LEV, Lourenco DMR, Silva CA. Musculoskeletal pain and musculoskeletal syndromes in adolescents are related to electronic devices. J Pediatr (Rio J). 2018; 94(6): 673-679. doi: 10.1016/j.jped.2017.09.006

3. Nastri MMF, Lourenço B, Queiroz LB, da Silva LEV, Lourenço DMR, Castro APBM, et al. Idiopathic musculoskeletal pain, musculoskeletal pain syndromes, and use of electronic devices in adolescents with asthma J Pediatr (Rio J). 2022; 98(3): 270-275. doi: 10.1016/j.jped.2021.06.002

4. Ichhpujani P, Singh RB, Foulsham W, Thakur S, Lamba AS. Visual implications of digital device usage in school children: A cross-sectional study. BMC Ophthalmology. 2019; 19(1): 76. doi: 10.1186/s12886-019-1082-5

5. Maharjan U, Rijal S, Jnawali A, Sitaula S, Bhattarai S, Shrestha GB. Binocular vision findings in normally-sighted school aged children who used digital devices. PLoS One. 2022; 17(4): e0266068. doi: 10.1371/journal.pone.0266068

6. Александрова И.Э. Гигиенические принципы и технология обеспечения безопасных для здоровья школьников условий обучения в цифровой образовательной среде. Вопросы школьной и университетской медицины и здоровья. 2018; 3: 23-33.

7. Trico D, Fanfani A, Varocchi F, Bernini G. Endocrine and haemodynamic stress responses to an arithmetic cognitive challenge. Neuro Endocrinology Letters. 2017; 38(3): 182-186.

8. Held J, Vîslă A, Wolfer C, Messerli-Bürgy N, Flückiger C. Heart rate variability change during a stressful cognitive task in individuals with anxiety and control participants. BMC Psychol. 2021; 9(1): 44. doi: 10.1186/s40359-021-00551-4

9. Shiga K, Izumi K, Minato K, Sugio T, Yoshimura M, Kitazawa M, et al. Subjective well-being and month-long LF/HF ratio among deskworkers. PLoS One. 2021; 16(9): e0257062. doi: 10.1371/journal.pone.0257062

10. Постановление «Об утверждении санитарных правил СП 2.4.3648-20 «Санитарно-эпидемиологические требования к организациям воспитания и обучения, отдыха и оздоровления детей и молодежи». М.; 2020. URL: https://www.rospotrebnadzor.ru/files/news/SP2.4.3648-20_deti.pdf [дата доступа: 10.06.2023].

11. Støle H, Mangen A, Schwippert K. Assessing children’s reading comprehension on paper and screen: A mode-effect study. Comput Educ. 2020; 151: 103861. doi: 10.1016/j.compedu.2020.103861

12. McClelland T, Cuevas J. A comparison of computer based testing and paper and pencil testing in mathematics assessment. Online J New Horizons Educ. 2020; 10(2): 78-89.

13. Pengelley J. A testing load: Comparing cognitive load in computer and paper-based testing. Perth; 2022.

14. DiCarlo CF, Deris AR, Deris TP. mLearning versus paper and pencil practice for telling time: Impact for attention and ac curacy. J Behav Educ. 2023; 32(1): 127-145. doi: 10.1007/s10864-021-09442-5

15. Bailey SKT, Neigel AR, Dhanani LY, Sims VK. Establishing measurement equivalence across computer- and paper-based tests of spatial cognition. Hum Factors. 2018; 60(3): 340-350. doi: 10.1177/0018720817747731

16. Carpenter R, Alloway T. Computer versus paperbased testing: Are they equivalent when it comes to working memory? J Psychoeduc Assess. 2019; 37(3): 382-394. doi: 10.1177/0734282918761496

17. Mygind L, Stevenson MP, Leibst LS, Konvalinka I, Bentsen P. Stress response and cognitive performance modulation in classroom versus natural environments: A quasi-experimental pilot study with children. Int J Environ Res Public Health. 2018; 15(6): 1098. doi: 10.3390/ijerph15061098

18. Porges SW. The polyvagal perspective. Biol Psychol. 2007; 74(2): 116-143.

19. Shakiba N, Lynch SF, Propper CB, Mills-Koonce WR, Wagner NJ. Vagal flexibility moderates the links between observed sensitive caregiving in infancy and externalizing behavior problems in middle childhood. Res Child Adolesc Psychopathol. 2023; 51(10): 1453-1464. doi: 10.1007/s10802-023-01088-3

20. Roubinov DS, Boyce WT, Lee MR, Bush NR. Evidence for discrete profiles of children’s physiological activity across three neurobiological system and their transitions over time. Dev Sci. 2021; 24(1): e12989. doi: 10.1111/desc.12989

21. Beltzer E. An ecological approach for investigations of the anticipatory cortisol stress response. Biol Psychol. 2022; 175: 108428. doi: 10.1016/j.biopsycho.2022.108428

22. Leblond M, Parent S, Castellanos-Ryan N, Lupien SJ, Fraser WD, Séguin JR. Transition from preschool to school: Children’s pattern of change in morning cortisol concentration. Psychoneuroendocrinol. 2022; 140: 105724. doi: 10.1016/j.psyneuen.2022.105724

23. Gunnar MR, Wewerka S, Frenn K, Long JD, Griggs C. Developmental changes in hypothalamus-pituitary-adrenal activity over the transition to adolescence: Normative changes and associations with puberty. Dev Psychopathol. 2009; 21(1): 69-85. doi: 10.1017/s0954579409000054

24. Варич Л.А., Казин Э.М., Немолочная Н.В., Тарасова О.Л., Бедарева А.В., Васильченко И.Л. Возрастно-половые и типологические особенности вегетативного, гормонального и иммунного статуса старших подростков. Физиология человека. 2020; 46(5): 60-70. doi: 10.31857/S013116462004013X

25. Бабиянц А.Я., Хананашвили Я.А. Мозговое кровообращение: физиологические аспекты и современные методы исследования. Журнал фундаментальной медицины и биологии. 2018; 3: 46-54.

26. Ozturk ED, Tan CO. Human cerebrovascular function in health and disease: Insights from integrative approaches. Review J Physiol Anthropol. 2018; 37(1): 4. doi: 10.1186/s40101-018-0164-z

27. Stam JV, Kallen VL, Westenberg PM. Associations between autonomic and endocrine reactivity to stress in adolescence: Related to the development of anxiety? Healthcare. 2023; 11(6): 869. doi: 10.3390/healthcare11060869 28. Sapolsky RM. Stress and the brain: Individual variability and the inverted-U. Nat Neurosci. 2015; 18(10): 1344-1346. doi: 10.1038/nn.4109

28. Варич Л.А., Федоров А.И., Немолочная Н.В., Блинова Н.Г. Взаимосвязь психофизиологических характеристик и уровня кортизола подростков, обучающихся в условиях лицея-интерната. Вестник Новосибирского государственного педагогического университета. 2018; 8(5): 230-244. doi: 10.15293/2226-3365.1805.14

29. Вецлер М.В., Черкасова В.Г., Муравьев С.В., Кулеш А.М., Чайников П.Н., Соломатина Н.В., и др. Особенности и взаимосвязь когнитивных функций и вегетативной регуляции у практически здоровых лиц молодого возраста. Врач-аспирант. 2018; 87(2): 11-18.