Наследуемость показателей функционирования

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ

Показатели работы сердечно-сосудистой системы используются в

психофизиологии как источник информации об изменениях, проис-

ходящих в организме в связи с различными психическими процесса-

ми и состояниями.

Индикаторы активности сердечно-сосудистой системы включают: часто-

ту сердечных сокращений (ЧСС); силу сокращений сердца, т.е. силу, с кото-

рой сердце накачивает кровь; минутный объем сердца — количество крови,

проталкиваемое сердцем в одну минуту; артериальное давление (АД); реги-

ональный кровоток — показатели локального распределения крови.

В целом ряде исследований, выполненных на близнецах, было

показано влияние генотипа на индивидуальные особенности ЧСС, а

также давления крови в состоянии покоя и при различных нагрузках

(табл. 15.3).

По данным разных авторов, оценки наследуемости ЧСС и кровя-

ного давления варьируют в широких пределах: для показателей ЧСС

от 0 до 70%, для показателей давления от 13 до 82% (систолического)

и от 0 до 64% (диастолического), составляя в среднем 50% [84, 141,

200, 201], Степень наследственной обусловленности показателей кро-

вяного давления, по-видимому, может изменяться с возрастом: отме-

чается тенденция к снижению влияния наследственных факторов на

уровень диастолического давления у взрослых при переходе от моло-

дого к зрелому возрасту (от 68 к 38%), что происходит за счет увели-

чения влияния несистематической среды. Вероятно, существуют так-

же половые различия в наследуемости показателей систолического и

диастолического давления, но однозначно определить характер этой

зависимости пока не представляется возможным.

Ввиду того, что показатели работы сердечно-сосудистой системы

существенно и закономерно изменяются в условиях деятельности,

особый интерес представляют исследования природы межиндивиду-

альной дисперсии реактивных изменений ЧСС, давления и других

показателей такого рода, точнее их изменений, которые возникают в

ходе выполнения различных задач.

Одно из наиболее развернутых исследований в этом плане было

проведено Е.И. Соколовым с соавторами [141]. У 24 пар МЗ близнецов

и 19 пар ДЗ они регистрировали показатели давления (систолическо-

го, диастолического и общего), ЧСС, а также показатели кровена-

полнения сосудов головного мозга (реографический индекс). Пере-

численные показатели регистрировались в трех экспериментальных

ситуациях: покое, при психоэмоциональной нагрузке и через 10 мин

после нее. Нагрузка — интеллектуальная деятельность в условиях де-

фицита времени с действием отвлекающего раздражителя (свет, звук).

 

22-1432 337

Таблица 15.3

Наследуемость показателей работы сердечно-сосудистой системы (по данным разных авторов)

Автор,

Испытуемые, возраст

Условия

Показатели

Генетический

Основные

год публикации

(в годах)

анализ

результаты

Дж. Мазер и др.

34 пары МЗ

Покой

QRS -QT— интерва- дисперсионный

по QRS-QT— интервалам МЗ более по-

(J. Mather et al.), 1961

19 пар ДЗ

лы в ЭКГ, ЧСС

анализ

хожи, чем ДЗ; по ЧСС сходство оди-

наково

С Ванденберг

 

вспышка,

ЧСС

дисперсионный

МЗ более похожи, чем ДЗ

(С. Vandenberg et al.),

стук, звонок

анализ

А. Шапиро и др.

12 пар МЗ

тест Струпа,

давление, ЧСС

дисперсионный

МЗ более похожи, чем ДЗ

(A. Shapiro et al.),

12 пар ДЗ

болевые сти-

анализ

мулы

В. Хьюм (W. Hume),

 

покой, звук

ЧСС

внутриклассовые отсутствие наследуемости ЧСС

95 дБ, 1000

корреляции

Г

В. Клисорас и др.

23 пары МЗ

физическая

ЧСС

внутриклассовые показатель наследуемости 0,58

(V. Klissouras et al.),

16 пар ДЗ

нагрузка

корреляции

9-52

Л. Сергиенко, 1975

24 пары МЗ

физическая

ЧСС

внутриклассовые показатель наследуемости 0,58

26 пар ДЗ

нагрузка

корреляции

12-17

П. Звольский и др.

15 пар МЗ

покой, напря-

частота пульса

внутриклассовые наследуемость не зависит от ситуации;

(P.Zvolskyetal.), 1976

19 пар ДЗ

жение (стресс

корреляции

Н в диапазоне 0,6—0,9

18-19

М. Фейнлейб и др.

250 пар МЗ

Покой

давление

дисперсионный

показатели наследуемости для систо-

(М. Feinleib et al.),

264 пары ДЗ

анализ

лического давления 0,60; для диасто-

42-56

лического — 0,61

Е. Соколов с соавт.,

24 пары МЗ

покой (1), на-

давление, ЧСС

внутриклассовые показатели наследуемости для систо-

15 пар ДЗ

пряжение (2),

корреляции

лического давления; 0,47, 0,81, 0,81;

17-53

отдых (3)

для диастолического — 0,73, 0,77,

0,53; для ЧСС: 0,20, 0,78, 0,70

Б. Кочубей, 1983

22 пары МЗ

звуки 80 дБ,

ЧСС, интенсив-

дисперсионный

наследуемость ЧСС на звук 105 дБ

21 пара ДЗ

100 дБ,

ность привыкания

анализ

(G составляет 45%) и интенсивности

17-29

1000 Гц

привыкания на звук 80 дБ (G — 42%)

Р. Сомсен и др.

11 пар МЗ

задачи на вре-

ЧСС

внутриклассовые при вычислении в уме МЗ близнецы

(R. Somsen et al.),

11 пар ДЗ

мя реакции,

корреляции

более похожи, чем ДЗ

15-18

вычисления в

Б. Дито (В. Ditto),

36 пар сиблингов

покой, вы-

ЧСС

метод подбора

большее сходство ЧСС и показателей

числение в

моделей

давления в покое; меньшее сходство

уме, действие

реактивных изменении

Б. Дито (В. Ditto),

40 пар МЗ

задачи разно-

ЧСС, давление

внутриклассовые наследуемость реактивных изменений

40 пар ДЗ

го типа

корреляции

показателей от 0 до 0,80 в зависимос-

ти от характера задачи

Д. Бумсма и др.

70 пар МЗ

покой, задачи

ЧСС, давление

метод подбора

наследуемость в покое 25%; при вы-

(D. Boomsma et al.),

90 пар ДЗ

моделей

полнении задачи 50%

16-17

Т. Бушар (Т. Bouchard

34 пары МЗ, росших

покой

респираторно-

внутриклассовые все показатели наследуемы

et al.), 1990

вместе

синусная

корреляции

для давления rМЗ разлученных 0,6

49 пар разлученных МЗ

аритмиясистолическ

для ЧСС rМЗ разлученных 0,4

ое

давление, ЧСС

Общим

результатом

явля-

ется тот факт, что все пе-

речисленные

показатели

обнаружили

наибольшую

величину

наследуемости

(по Хольцингеру) в усло-

виях

интеллектуальной

деятельности,

т.е.

при

психоэмоциональной

на-

грузке (рис. 15.1; 15.2),

В то же время отмеча-

ются существенные раз-

личия в изменениях по-

казателей

наследуемости

систолического и диасто-

лического давления в за-

висимости от состояния

организма. Для систоли-

ческого давления Н в

покое

составляет 0,47,

при

нагрузке — 0,81,

после нагрузки — 0,79;

для

диастолического —

соответственно

 

0,73; 0,77;

0,53. Поскольку уровень

давления

крови

при

на-

Рис. 15.1. Изменение коэффициентов внут- грузке достоверно повы-

риклассовой

корреляции

в

группе

монози- шался, то можно считать,

готных (rМЗ), дизиготных (rДЗ) близнецов и что

изменчивость

всех

коэффициента

Хольцингера

(Н)

для

систо- компонентов,

определяю-

лического, диастолического и среднего дав- щих величину систоличес-

ления и частоты сердечных сокращений в кого давления крови при

покое (фон), во время психоэмоциональной эмоциональном

напряже-

нагрузки (РП) и через 10 мин отдыха (от- нии, детерминируется ге-

дых). РП— рабочий период [по 141].

нетическими

факторами.

1 - rМЗ; 2 - rДЗ; 3 - Н.

Наследуемость механизмов

диастолического давления

не обнаруживает столь зна-

чительной связи с функциональным состоянием организма, оставаясь

высокой и в покое, и при нагрузке.

Наряду с этим в некоторых исследованиях не обнаружено столь

отчетливых различий наследуемости давления крови, характерного для

покоя и функциональной нагрузки. Примером служит исследование

Д. Бумсма с соавторами, в котором изучалась природа межиндивиду-

альной вариативности уровня давления крови в зависимости от на-

 

пряженности

ситуации.

Давление

регистрировали у 160 пар близ-

нецов в возрасте 14-21 года в

покое и при выполнении задач,

включающих

регистрацию

време-

ни реакции и вычисления в уме

[200]. Результаты получились нео-

днозначными.

Оценка

наследуе-

мости

уровня

систолического

и

диастолического давления у жен-

щин была выше при нагрузках, у

мужчин же увеличение наследу-

емости наблюдалось только для

систолического

давления.

Более

того,

диастолическое

давление

мужчин при нагрузках зависело от

генотипа в меньшей степени, чем

в покое. В состоянии покоя в

изменчивости

систолического

давления у обоих полов и диас-

 

толического давления у женщин Рис. 15.2. Динамика коэффициентов

наблюдалось

влияние

системати- внутриклассовой корреляции в груп-

ческой среды, однако при функ- пе монозиготных (rмз), дизиготных

циональных нагрузках это влия- (rдз) близнецов и коэффициента

ние

снижалось.

Многомерный Хольцингера (Н) для реографичес-

дисперсионный

анализ

данных кого индекса (РИ) и времени кро-

позволил заключить, что и в по- венаполнения

сосудов

головного

кое, и при функциональных на- мозга (а) в покое (фон), во время

грузках природа генетических и психоэмоциональной нагрузки (РП)

и через 10 мин отдыха (отдых) [по

средовых влияний остается неиз- 141].

менной.

В целом ряде работ было об- 1 - rМЗ; 2 - rДЗ; 3 - Н.

наружено

большее

сходство

ре-

активных изменений частоты сердечных сокращений в ответ на сен-

сорные стимулы и при нагрузках в парах МЗ близнецов по сравнению

с ДЗ (табл. 15.3). В связи с этим широкое распространение получило

мнение, что межиндивидуальная вариативность показателей частоты

сердечных сокращений (ЧСС) при максимальной нагрузке зависит от

наследственных факторов, тогда как индивидуальные особенности ЧСС

в покое зависят, как правило, от факторов среды. Наряду с этим,

однако, имеются и противоположные наблюдения.

Прежде, чем обсудить эти расхождения, следует указать, что сама

по себе динамика ЧСС при выполнении задании разного рода имеет

неоднозначный характер. При предъявлении задания и в ходе его выпол-

нения возможно как ускорение, так и замедление ЧСС. В качестве

 

иллюстрации можно привести исследование Р.Сомсена со соавтора-

ми, в котором изучалось влияние генетических факторов на форму

реактивных изменений ЧСС при выполнении разных заданий у 11 пар

МЗ и 11 пар ДЗ близнецов [409]. Предварительно было установлено,

что текущие изменения ЧСС имеют характерный паттерн, который

зависит от особенностей задачи и этапа ее решения. Задания были

связаны с регистрацией времени простой двигательной реакции и вы-

числением в уме. В заданиях на время реакции при предъявлении пре-

дупреждающего сигнала наблюдалось замедление ЧСС, затем ускоре-

ние, а перед предъявлением пускового сигнала — опять замедление.

При этом авторы отмечают высокую межиндивидуальную вариатив-

ность паттерна изменений ЧСС, хотя у каждого испытуемого он оста-

вался стабильным. Тем не менее достоверных различий между МЗ и ДЗ

близнецами по данному признаку в этих условиях выявлено не было.

В другом случае простая двигательная реакция перемежалась задания-

ми на вычисление в уме. С точки зрения авторов, в таком случае воз-

никала более напряженная, стрессогенная ситуация. В этой ситуации

сходство паттерна ЧСС-реакции оказалось достоверно больше у МЗ

близнецов, чем у ДЗ. Предположительно, различия в наследуемости

паттерна реактивности ЧСС могут иметь две причины. Во-первых, при

больших нагрузках и стрессе показатели ЧСС оказываются более ста-

бильными, поэтому низкая оценка наследуемости ЧСС-реакции при

выполнении относительно простого задания может быть обусловлена

большей ошибкой измерения. Вторая причина — различная наследуе-

мость показателей, обусловленных активностью симпатической и па-

расимпатической систем.

Изменения показателей работы сердечно-сосудистой системы находят-

ся под контролем симпатического и парасимпатического отделов вегетатив-

ной нервной системы, причем те и другие влияния по-разному действуют на

физиологические показатели, в частности на ЧСС, Парасимпатическая акти-

вация вызывает замедление сердечного ритма, которое сопровождает, на-

пример, ориентировочную реакцию, возникающую при предъявлении новых

умеренных по интенсивности стимулов, или просто внимательное их рассмат-

ривание. Известно, что ЧСС в задаче на время реакции также определяется в

основном активностью парасимпатической системы, а при задаче, связанной

с вычислениями в уме, — в большей степени симпатической системы. Сим-

патическая активация, напротив, ведет к увеличению частоты сердечных со-

кращений и повышению мышечного напряжения. Данные аффекты тесно свя-

заны, поэтому любое мышечное напряжение сопровождается усилением ЧСС.

Значимость этой связи наиболее выпукло обозначена в теории кардиосома-

тического сопряжения Р. Обриста, в соответствии с которой ритм сердца и

уровень мышечного напряжения взаимообусловлены: при ослаблении мы-

шечного напряжения замедляется ритм сердца, и наоборот.

Полученные Р. Сомсеном данные позволяют предположить, что

эффекты симпатической активации в большей степени обусловлены

генотипом, чем аналогичные эффекты парасимпатической системы.

 

К сходным выводам пришел и Б.И. Кочубей [84] в процессе изучения

изменений ЧСС в ситуациях ориентировочно-исследовательской и

ориентировочно-оборонительной реакций на звуки разной интенсив-

ности у 22 пар МЗ и 21 пары ДЗ близнецов.

Как уже отмечалось, для ориентировочной реакции характерно

замедление сердечного ритма. Оно обусловлено действием блуждаю-

щего нерва (парасимпатическая система), а психологическим выра-

жением соматических эффектов является «обращенность» человека

вовне. Для оборонительной реакции, наоборот, характерно учащение

ритма, обусловленное симпатической активацией. Оно свидетельствует

об установке испытуемого на избегание стимула. По данным Б.И. Ко-

чубея, стимул 80 дБ вызывал уменьшение ЧСС, а при привыкании

ориентировочной реакции наблюдалось относительное учащение ритма.

Звук 105 дБ, напротив, сопровождался увеличением ЧСС, а при его

повторении отмечалось относительное снижение ЧСС. Значительный

вклад генетических факторов наблюдался при увеличении ЧСС в от-

вет на тон 105 дБ (оборонительная реакция — ОбР) и отсутствовал в

изменениях ЧСС в ответ на тон 80 дБ (ориентировочная реакция —

Ор). Величина привыкания, наоборот, была обусловлена генотипом

только при тоне 80 дБ. Таким образом, генетические влияния наблю-

дались в ситуациях, когда ведущую роль играла симпатическая регу-

ляция сердечного ритма (угашение Ор и первая реакция при ОбР),

тогда как в ситуациях, характеризующихся преобладанием парасим-

патических влияний, вариативность ЧСС определялась преимуществен-

но средовыми влияниями.

При изучении деятельности автономной нервной системы исполь-

зуются показатели, отражающие взаимодействие и меру согласован-

ности в работе сердечно-сосудистой и дыхательной систем организ-

ма. Одним из таких показателей является респираторная синусная

аритмия (РСА). Она отражает циклические изменения ЧСС, сопро-

вождающие дыхание. ЧСС обычно увеличивается при выдохе и умень-

шается при вдохе. Чем больше амплитуда изменения ЧСС, тем выше

РСА. Считается, что высокий уровень РСА свидетельствует о хоро-

шем контроле ЧСС со стороны парасимпатической нервной системы

(вагусный контроль). Выраженный вагусный контроль ЧСС и, следо-

вательно, высокая РСА рассматриваются как признак хорошей регу-

ляции в деятельности сердечно-сосудистой и автономной нервной

систем.

Д. Бумсма с коллегами исследовали влияние средовых и генотипи-

ческих факторов на межиндивидуальную вариативность РСА в покое

и при выполнении задач двух типов — на время реакции и вычисле-

ния в уме [201]. Методом подбора моделей было установлено, что при

выполнении задач приблизительно 50% общей дисперсии объясня-

лось генетическими факторами, тогда как в покое — около 25%. Опи-

санию данных более всего соответствовала генотип-средовая модель,

 

включающая случайный средовой и аддитивный генетический ком-

поненты дисперсии. Влияния систематической среды на дисперсию

РСА обнаружено не было. Было также установлено, что дисперсия

РСА в покое и при выполнении задач имеет общую генетическую

основу, т.е. определяется действием одних генетических факторов.

В работе эстонских исследователей [132, гл. VI] на большой выбор-

ке близнецов (153 пары) была установлена наследственная обуслов-

ленность деятельности систем кровообращения и дыхания лишь в ус-

ловиях больших физических нагрузок. В состоянии покоя и при уме-

ренных усилиях средовые влияния преобладали над генотипическими.

Было также установлено значительное влияние факторов геноти-

па на межиндивидуальную вариативность некоторых параметров кро-

вообращения и максимального потребления кислорода (МПК) при

выполнении спортивных движений. Исследования МПК оказывают-

ся наиболее интересными. Этот показатель (от которого в решающей

мере зависит успешность в циклических видах спорта) одинаков в

разных этнических группах, не меняется в онтогенезе, мало трениру-

ется и оказывается высоко генетически детерминированным [310].

Если учесть, что спортсмены международного класса имеют показа-

тели МПК, значительно превышающие их среднепопуляционную ве-

личину, то, по-видимому, индивидуальный уровень МПК может

служить информативным признаком при прогнозировании спортив-

ной успешности.