Реферат: Научное исследование сна: биологическая лаборатория

Введение

Содержание скрыть

1 Введение

1.1 Цель

2 Полученные результаты

3 Заключение

4 Обсуждение

5 Рекомендации

Серьезную озабоченность вызывает рост числа хронических заболеваний, вызванный изменением образа жизни и ожирением. Поэтому Центры по контролю заболеваний (CDC) и Министерство здравоохранения и социальных служб США (HHS) разработали протоколы для улучшения здоровья и физической формы. Физическая подготовка может быть определена динамикой сердечно-сосудистой системы человека. Именно он измеряет, насколько хорошо организм пациента усваивает кислород и доставляет его к мышцам и органам во время длительной физической активности (Abbot, 2017). Как следствие, это имеет последствия как для легких, так и для сердца. Примечательно, что несколько переменных могут влиять на сердечно-сосудистые исходы, включая курение, алкоголь или вес. В связи с этим для взрослых были разработаны рекомендации по улучшению образа жизни людей посредством еженедельных аэробных и мышечных упражнений (Top End Sports, 2022). Упражнения должны занимать около 150 минут (сбалансированные) или 75 минут (интенсивные) в неделю. Это поднимает несколько вопросов, на которые необходимо ответить, о факторах, влияющих на динамику сердечно-сосудистой системы, особенно у студентов. Вопросы включают в себя определение того, являются ли те, кто придерживается культуры здоровья, более подготовленными, чем те, кто этого не делает. В рамках обозначенной проблемы рекомендуется задать более интригующий вопрос, а именно определение влияния продолжительности сна на работоспособность сердечно-сосудистой системы.

Чтобы определить работоспособность сердечно-сосудистой системы, необходимо провести эксперимент; это включает в себя измерение частоты пульса до и после тренировки. Таким образом, физически здоровый человек будет иметь относительно более медленную частоту сердечных сокращений и более низкую частоту дыхания после тренировки; частота сердечных сокращений должна быстрее вернуться к норме, и наоборот. Такая закономерность определяется тем, что транспорт молекул кислорода через кровь происходит быстрее и эффективнее у здорового пациента, чем у человека с заболеванием или нездоровым образом жизни (Abbot, 2017). В связи с этим рекомендуемым тестом является Гарвардский степ-тест: человек переступает с ноги на ногу с постоянной скоростью в течение трех-пяти минут. Частота сердечных сокращений измеряется с помощью пульсометра до и после тренировки, а скорость восстановления измеряется через 1, 2 и 3 минуты после тренировки. Полученные значения либо сравниваются напрямую, либо используются для расчета индекса приспособленности.

Цель

После группового обсуждения было решено ответить на вопрос, влияет ли продолжительность сна на сердечно-сосудистую динамику, для чего предполагалось измерить частоту сердечных сокращений участников после прохождения физической нагрузки.

Гипотеза

Студенты, которые спят в среднем шесть часов, будут иметь лучший индекс физической подготовки, чем студенты, которые спят менее шести часов.

Эксперимент

Эксперимент проводился снаружи здания школы с использованием лестницы, по которой можно было подняться. Весь класс был разделен на две группы, а именно группы 1 и 2, в зависимости от того, как долго ученики спали. Таким образом, в группу 1 вошли студенты, которые спали более шести часов в сутки, а в группу 2 — студенты, которые спали менее шести часов в сутки. В каждой группе было по четыре студента, из которых трое были женщины и один мужчина.

Материалы

Два секундомера с секундами.
Два метронома.
Лестница в школе.

Процедура

Сначала измерялась и записывалась частота сердечных сокращений каждого участника. Студенты поднимались и спускались по лестнице со скоростью 30 шагов в минуту; высота ступеньки составляла 3 дюйма. Упражнение выполнялось в течение 3 минут, после чего измерялась частота сердечных сокращений участников и отмечалась ее величина. Частоту восстановительного пульса измеряли через 1, 2 и 3 минуты после тренировки. По окончании упражнения индекс физической подготовленности определялся по значениям восстановительного пульса по формуле:

В результате описанной выше процедуры были обнаружены следующие переменные:

Зависит от частоты пульса.
Самостоятельность – это упражнения.
Управление осуществляется длительностью, высотой шага и скоростью шага. Таким образом, контроль составляет 3 минуты, 3 дюйма и 30 шагов.
Уровень лечения соответствует индексу фитнеса.
Репликация 4 участника.
Прогноз: если у человека повышена частота сердечных сокращений, можно ожидать, что после выздоровления он вернется к норме.

Полученные результаты

Ниже представлена таблица, показывающая результаты теста для обеих групп.

Таблица 1: Результаты пошагового теста для группы 1

Лечение: 6 часов или более 1F 2F 3F 4M Средняя частота пульса перед этапным тестом (уд/мин) 94 88 84 62 82 Через 1 минуту после теста Частота пульса (уд/мин) 88 96 100 62 87 Через 2 минуты после теста Частота пульса (уд/мин) 80 84 100 68 83 Через 3 минуты после теста Частота пульса (уд/мин) 74 88 104 66 83 Индекс физической подготовки 74 67 59 92 73

Таблица 2: Результаты пошагового теста для группы 2

Лечение: менее 6 часов 1F 2F 3F 4M Средняя частота пульса перед этапным тестом (уд/мин) 83 114 96 72 91 Через 1 минуту после теста Частота пульса (уд/мин) 130 135 112 108 121 Через 2 минуты после теста Частота пульса (уд/мин) 85 112 94 83 94 Через 3 минуты после теста Частота пульса (уд/мин) 72 96 82 56 77 Индекс физической подготовки 63 52 63 73 63

Как видно из Таблицы 1 и Таблицы 2, значения индекса фитнеса различались между группами. Минимальные и максимальные значения для участников первой группы составили 59 и 92 соответственно, тогда как для второй группы, которая спала меньше, значения составили 52 и 73 соответственно. Среднее значение индекса фитнеса для первой группы было несколько выше, чем для второй группы: 73 против 63. Если сравнить эти значения с классификацией из учебника, предложенной на рисунке 3, можно увидеть, что в среднем группа 1 показала лучшие результаты, чем группа. 2. Индекс пригодности для группы 1 можно охарактеризовать как «высокий средний» (65-79), тогда как для группы 2 это была категория с низким средним показателем (55-64).

Таблица 3: Справочные значения индекса физической подготовки с классификацией по категориям (из учебника)

Для удобства визуализации на рисунке 1 представлена информация о динамике частоты пульса (уд/мин) каждого из участников 1-й группы как до теста, так и в моменты времени после теста. На рисунке 1 показано, что частота сердечных сокращений 1F постепенно снижалась даже после Гарвардского теста, тогда как для 2F и 3F частота сердечных сокращений ожидаемо увеличивалась. За 4М частота сердечных сокращений изменилась меньше всего и показала некоторое увеличение с течением времени. В группе, которая спала менее шести часов в сутки (рис. 2), у всех участников частота сердечных сокращений резко возрастала сразу после теста и последовательно падала с течением времени.

Рисунок 1: Частота пульса для группы 1 Рисунок 2: Частота пульса для группы 2

На рисунке 3 показан сравнительный анализ двух групп в разные промежутки времени. В целом видно, что у группы, которая спала менее шести часов в день, частота сердечных сокращений была более изменчивой, чем у группы, которая спала больше. Из этого можно сделать вывод, что студенты с большей продолжительностью сна имели более стабильную сердечно-сосудистую систему и минимизировали высокую вариабельность сердечного ритма.

Рисунок 3. Средняя частота пульса для группы 2.

Заключение

В этом эксперименте была проанализирована потенциальная связь между продолжительностью сна и состоянием сердечно-сосудистой системы. Это состояние измерялось по частоте пульса (уд/мин), которая, как известно, определяет интенсивность распределения кислорода в крови по всему организму. Были сделаны следующие выводы:

Сон более шести часов приводит к более стабильной сердечно-сосудистой системе, что приводит к меньшей вариабельности сердечного ритма.
Менее шести часов сна приводили к более интенсивной сердечно-сосудистой деятельности, что приводило к большей вариабельности сердечного ритма.
У большинства студентов частота пульса стабильно восстанавливалась после физического теста.
У студентов, которые спали более шести часов в день, средний индекс физической подготовки оценивался как «высокий средний».
У студентов, которые спали менее шести часов в день, средний индекс физической подготовки был оценен как «низкий средний».

Обсуждение

В настоящем эксперименте в рамках Гарвардского теста измерялось влияние продолжительности сна на динамику восстановления сердечного ритма после тренировки. Стоит отметить, что увеличение частоты сердечных сокращений было мотивировано учащенным дыханием человека, поскольку в стрессовых условиях организму требовалось больше кислорода. Таким образом, учащенное дыхание и частота сердечных сокращений препятствуют накоплению углекислого газа и восстановлению кислорода во время тренировки (NHLBI, 2020). Примечательно, что частота сердечных сокращений была ниже в группе студентов, которые больше спали в течение дня. Иными словами, малая продолжительность сна (менее шести часов) отрицательно влияла на функциональность сердечно-сосудистой системы и требовала большей ее интенсификации при физических нагрузках.

Хотя эксперимент показал значительные результаты, исследование имело некоторые ограничения. Конкретно:

Небольшой размер выборки мог повлиять на достоверность результатов.
Отсутствие контрольной группы.
Отбор студентов не был стандартизирован и мог привести к предвзятым результатам. Не проверялось, являются ли участники спортсменами и находятся ли они в хорошей физической форме или нет. Точно так же не было контроля над респираторными заболеваниями.
Выборки могли быть не репрезентативными.

Согласно эксперименту, сон является важнейшим компонентом благополучия человека. Достаточный сон освежает разум, тело и сердце человека, сводя к минимуму стресс. Это способствует оптимальному функционированию организма в течение дня с меньшим стрессом. Лучшие показатели сердечно-сосудистой системы были характерны для студентов, которые спали более значительное количество времени. Это указывает на то, что здоровый сон является важнейшим источником энергии для человеческого организма. Высокий индекс физической подготовки отражает картину человека с оптимальной работоспособностью. Результаты могут привести к более быстрому росту и развитию общества за счет здоровой рабочей силы.