Университетская гимназия и МНОЦ МГУ имени М.В. Ломоносова
Изучение адаптивных и интеллектуальных возможностей человека в зависимости от уровня физической активности
Новости нашей команды
Аннотация проекта
Поддержание постоянства внутренней среды организма (гомеостаза) осуществляется при участии вегетативной нервной системы (ВНС).
Эффективность данных процессов зависит от адаптационных возможностей конкретного организма.
Текущая активность симпатического и парасимпатического отделов ВНС является результатом многоуровневой системы регуляции. Отношения между отделами ВНС сложны. Хорошо зарекомендовал себя анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР).
Однако, в связи со сложностью регуляции деятельности сердца, интерпретация результатов при использовании данного метода не однозначна и до сих пор обсуждается. В офтальмологии имеется уникальная возможность высокоточного количественного исследования вегетативной нервной системы при помощи зрачковых тестов. По мнению многих исследователей, именно зрачок является наиболее чувствительным маркером функции вегетативной нервной системы, а измерение диаметра зрачка является объективным методом изучения данной функции. Для изучения симпатической нервной системы применяются зрачковые тесты, например, на расширение зрачка в темноте. Для изучения функций парасимпатической нервной системы используются тесты при их сужении - реакции зрачков на свет и конвергенцию (сведение глаз).
Помимо этого, «доступной частью мозга» является сетчатка. Уникальная возможность изучения кровеносных сосудов сетчатки человека in vivo существует с 19 века. Можно с высокой точностью оценивать реакции сосудов сетчатки (сужение или расширение) на различные воздействия. Механизмы сосудистых реакций до конца не изучены, но они также подвержены влиянию ВНС. Как зрачки, так и центральная артерия сетчатки проявляют адаптивные реакции в норме в ответ на физические упражнения и эмоциональную нагрузку, а также различные варианты и степень нарушений при усталости (истощении адаптационных возможностей).
Объединение различных методов исследования ВНС позволит не только получить новые научные данные, но и осуществить исследование индивидуальных адаптационных параметров организма. Изменение вегетативных реакций соотносится не только с нарушением регуляции сосудистого тонуса, сердечного ритма, то есть изменениям физических показателей, но также с изменением проявлений высшей нервной деятельности. Поэтому изучение реакций ВНС на различные воздействия может показать возможности конкретного организма при интеллектуальной и физической деятельности.
Таким образом, в данном проекте планируется одновременно с образовательной программой выполнять научные исследования.
Хроника работы нашей команды
  • Выезд в Кисловодск
    • Протестировали давление в поездке
    • Прошли несколько маршрутов
    • Посетили музеи
    • Изучили адаптацию
  • Мастер-класс для гостей гимназии:
    • Создали тесты
    • Создали план работы
    • Протестировали 12 человек
    • Проверили работу всех тестов
  • Институт уникальных приборов
    • Изучали оборудования для создания своего аппарата
    • Придумали идею аппаратного комплекса с сотрудниками института
  • Посещение МНОЦ
    • Исследование и изучение современного оборудования для измерения зрачковых реакций
    • После посещения было предложено создать свой аппаратный комплекс
  • Инновационный центр олимпийского комитета России
    • Изучение оборудования на координацию
    • Изучение ВСР
    • Знакомство со спортивным оборудованием
  • Теоретический блок
    • Создали и прочитали лекции по значимым нам темам
    • Знакомство с понятиями: умственной и физической нагрузки, адаптации организма, вегетативной нервной системы
    • Знакомство с функциями и строением вегетативной нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем
  • Общение с ведущими психологами гимназии
    • Провели занятия-консультации с психологами
    • Выбрали и узнали тесты на когнитивные функции
    • Изучили эти тесты
  • Консультации с реабилитологом
    • Играли на площадке в гимназии в разные игры
    • Прошли различные маршруты в Кисловодске
    • Выбрали основные упражнения для определения уровня физической подготовки
Задачи проекта
1
Знакомство с понятиями умственной и физической нагрузки, адаптации организма, вегетативной нервной системы.
2
Знакомство с методами и приборами, позволяющими осуществлять мониторинг состояния вегетативной нервной системы (симпатической/парасимпатической), а также умственной деятельности.
Изучение взаимосвязи между процессами интеллектуальной и физической деятельности человека.
3
Разработка программно-аппаратного комплекса для экспресс-оценки статуса вегетативной нервной системы.
4
Разработка метода неинвазивного мониторинга вегетативных реакций у человека для обобщения исследований адаптивных реакций.
5
Изучение соответствий между вариантами ответа вегетативной нервной системы на различные воздействия с текущими возможностями интеллектуальной и физической деятельности человека.
6
Обучение учащихся Университетской гимназии МГУ имени Ломоносова владению навыками исследовательской деятельности.
7
Формирование у учащихся Университетской гимназии и студентов МГУ стойкой мотивации к сбалансированному режиму физических и интеллектуальных нагрузок, формирование представлений о здоровом образе жизни.
Планируемые результаты
  • 1
    Показать, что за счет регулярной физической активности можно достичь повышения как общих адаптационных, так и когнитивных функций организма.
  • 2
    Получить навыки работы в междисциплинарной команде, а также с современным оборудованием.
  • 3
    Изучить возможности использования искусственного интеллекта в медицине
    предложить алгоритм для неивазивного мониторинга состояния физической и интеллектуальной систем организма.
  • 4
    Разработать программно-аппаратный комплекс для экспресс-оценки статуса вегетативной нервной системы, в том числе, для совершенствования возможностей «виртуального цифрового помощника» в медицине.
Подробнее о методах
  1. При парасимпатических реакциях зрачок сужается (на свет)
  2. При симпатических реакциях зрачок расширяется (на темноту)
-IQ
-Память
-Внимание

Разница между температурой ладони (периферическая часть системы кровообращения)  и местом выхода лицевого нерва ("центральная" часть системы кровообращения).
-Сила
-Силовая выносливость
-Координация
ВСР- различие в длине интервалов между R зубцами на ЭКГ

Индекс Кердо — показатель, использующийся для оценки деятельности вегетативной нервной системы. Индекс вычисляется по формуле, где:
  • DAD — диастолическое артериальное давление (мм рт. ст.);
  • Pulse — частота пульса (уд. в мин.).
Полученные результаты
  • 1
    Теоретический блок
    Проведен цикл обучающих занятий. Все участники и руководители проекта самостоятельно подготовили лекции, посвященные:
    а) Знакомству с понятиями: умственной и физической нагрузки, адаптации организма, вегетативной нервной системы;
    б) Знакомству с функциями и строением вегетативной нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем.
  • 2
    Подбор методов
    1. Исследование индивидуальных физических возможностей;
    (Для отбора адекватных (простых в исполнении, легко оцениваемых и реально отражающих физическое состояние испытуемого) тестов на физическое состояние было проведено занятие-консультация ведущим врачом - реабилитологом).
    2. Исследования индивидуальных когнитивных функций;
    (Для поиска методов исследования когнитивных функций были проведены занятия-консультации с ведущими психологами).
    3. Изучение возможностей вегетативной нервной системы, с целью оценки адаптивных возможностей испытуемого.
    (С целью подбора имеющегося оборудования для изучения вегетативной нервной системы (зрачковых и сосудистых реакций) был проведен цикл занятий на базе Медицинского научно-образовательного центра МГУ. Тем не менее, оказалось, что ни один из существующих приборов не обладал необходимыми функциями).
  • 3
    Создан первый прототип аппаратного комплекса
    Сначала мы обратились за помощью в Институт уникального приборостроения. Они провели нам подробную экскурсию и предложили несколько образцов, которые, к сожалению нам не подошли. В результате было принято решения о создании собственного макета программно-аппаратного комплекса для исследования вегетативной нервной системы.
  • 4
    Пилотное исследование
    По итогам вышеописанной деятельности был создан алгоритм исследования, отвечающий поставленным задачам: 1) подобраны тесты на когнитивные и физические возможности и методы их количественного анализа; 2) создан макет аппаратного комплекса для исследования ВНС, включающий в себя оригинальный прибор для изучения зрачковых реакций в разных условиях, исследование вариации сердечного ритма, индекс Кердо и сравнительную термографию.
    Было проведено пробное тестирование 12 добровольцев, с использованием собственного алгоритма и аппаратного комплекса. Создана аналитическая гугл-таблица, в которую были занесены данные и проведена первичная статистическая обработка.
Участники
  • Станченков Кирилл
    Ответственный за сбор данных, исследование зрачковые реакций
  • Чекменева Юлия
    Сбор данных ЭКГ, ВСР
  • Горланова Полина
    Ответственная за часть физ. нагрузки и проверку тестов
  • Кузнецова Татьяна
    Оформление итоговой работы и создание тестов на работу ВНС
  • Ераносова Арина

    Координатор исследований
Руководители проекта
  • Махотин Сергей Сергеевич
    ИТ
    Учитель информатики
    ГБОУ Школа № 1553 им. В.И. Вернадского
  • Сдобникова Светлана Владиленовна
    Врач
    Старший научный сотрудник
    МНОЦ МГУ имени М.В. Ломоносова
    кандидат медицинских наук
  • Галахова Оксана Борисовна
    Спортсменка
    Научный руководитель проектного офиса Университетской гимназии МГУ имени М.В. Ломоносова
    КМС по академической гребле
Made on
Tilda