Роль физических упражнений в формировании когнитивных способностей студентов высших учебных заведений

Введение

Ценностное отношение к здоровому образу жизни и здоровью является условием продления и сохранения трудового потенциала, творчества и духовности человека, это длительный, последовательный процесс.

Для этого нужны не только способы и методы укрепления здоровья, профилактики заболеваний, необходимо повышать роль личностных качеств в сознательном и волевом принятии принципов здорового образа жизни, а забота о здоровье, его укреплении должны стать ценностными мотивами поведения. Сохранение психического, физического и нравственного здоровья молодежи и нации в целом – это основа здорового образа жизни. Однако, для успешной личной и профессиональной деятельности молодому человеку необходим не только набор знаний, умений и навыков, но и высокий уровень когнитивных способностей.

Обзор литературы

Когнитивные структуры – это внутреннее устройство, строение, схемы, которые подготавливают индивида к принятию информации какого-то определенного, а не любого вида, и таким образом управляют его текущей познавательной активностью. Суть теории развития когнитивных структур у молодежи основана на работах швейцарского психолога Жана Пиаже. Эта теория, известная как теория когнитивного развития, предлагает модель развития мышления и познавательных структур у детей и молодежи [1]. По теории Ж. Пиаже, развитие когнитивных структур происходит через активное взаимодействие между человеком и окружающей средой. Он разделяет развитие на стадии, каждая из которых характеризуется уникальными характеристиками мышления. Суть теории заключается в реализации следующих основных принципов: ассимиляции и аккомодации, эгоцентризма и децентрации, формальных операций.

Теория развития когнитивных структур у молодежи подчеркивает, что развитие мышления и познавательных процессов происходит «постепенно и прогрессивно, с переходом от более простых к более сложным формам мышления» [2, с. 92]. Когнитивные способности – совокупность мозговых процессов, участвующих в познании окружающего мира [3]. С помощью них человек воспринимает, обрабатывает, сортирует, запоминает, хранит и воспроизводит информацию.

К когнитивным способностям принято относить: восприятие, внимание, память, мышление, речь, воображение. Восприятие – чувственное познание (субъективно представляющееся непосредственным) предметов (физических вещей, живых существ, людей) и объективных ситуаций (взаимоотношения предметов, движений, событий). Для восприятия характерно специфическое переживание прямого контакта с реальным миром (чувство реальности воспринимаемого).

Внимание – сосредоточенность деятельности субъекта в данный момент времени на каком-либо реальном или идеальном объекте (предмете, событии, образе, рассуждении и т. д.)

Мышление – процесс познавательной деятельности индивида, характеризующийся обобщенным и опосредствованным отражением действительности.

Речь – сложившаяся исторически в процессе материальной преобразующей деятельности людей форма общения, опосредствованная языком.

Воображение – психический процесс, выражающийся в построении образа, средств и конечного результата предметной деятельности субъекта; в создании программы поведения, когда проблемная ситуация неопределенна; в продуцировании образов, которые не программируют, а заменяют деятельность; в создании образов, соответствующих описанию объекта.

Важнейшее значение воображения в том, что оно позволяет представить результат труда до его начала, тем самым ориентируя человека в процессе деятельности, что имеет важное значение в формировании образа результата профессиональной деятельности (модели, схемы, готовое изделие).

Рассмотрим роль физической культуры в формировании перечисленных когнитивных способностей.

Одним из основополагающих свойств человеческого мышления является – память. Человек благодаря памяти формирует навыки для решения прикладных задач из совершенно разных областей, так как память структурно представляет собой не только события, пережитые индивидом, но и опыт, который дает возможность воспринимать новые внешние факторы на основе предыдущих. 

Известно, что физическая активность индивида вызывает функциональные и структурные изменения во всем мозге. Во время физической активности происходит увеличение выработки некоторых молекул, таких как нейротрофический фактор (BDNF), который играет важную роль в росте и выживаемости нейронов. BDNF способствует росту и развитию нейронов, а также формированию новых связей между ними, что называется нейрогенезом.

Особый интерес представляет влияние физических нагрузок на гиппокамп. Гиппокамп – часть лимбической системы головного мозга и гиппокамповой формации. Участвует в механизмах формирования эмоций, консолидации памяти, пространственной памяти, необходимой для навигации

Центр передового опыта ARC в области интегративных функций мозга (CIBF) отмечает, что «пространственная навигация - важнейший повседневный навык. Такая навигация используется, чтобы ориентироваться, следовать указаниям и не заблудиться. Если человек теряет эту способность, качество нашей жизни значительно снижается.

Большинство исследований пространственной навигации у людей были сосредоточены на гиппокампе, области мозга, участвующей в обучении и памяти [4; 5; 6]. Но при визуализации всего мозга исследования с помощью ФМРТ также затрагивают области мозга, отличные от гиппокампа: парагиппокампальной коре, ретросплениальном комплексе, спинном полосатом теле и задней теменной коре.

Исследователи показывают, что эти четыре области мозга функционируют способами, которые дополняют гиппокамп. Важно, что все эти области должны работать вместе, чтобы обеспечить успешную пространственную навигацию [7]. Гиппокамп является очень пластичной структурой, из чего можно сделать вывод, что эта часть мозга реагирует на изменение внешней среды, будь это увеличение физической нагрузки или её снижение [8].

Гипотеза исследования заключается в том, что увеличение количества упражнений способствует развитию гиппокампа. Для подтверждения данного утверждения было проведено следующее исследование.

Материалы и методы

В ходе исследования были применены следующие методы: анализ теоретических источников по проблеме исследования, эксперимент, обобщение. Участники – 3 курса факультета инженерных систем и природоохранного строительства Самарского государственного технического университета.

Результаты исследования и их обсуждение

В эксперименте приняли участие студенты 3 курса факультета инженерных систем и природоохранного строительства, Самарского государственного технического университета. Испытуемые были разделены на группы, тех кому дали список физических упражнений (бег, прыжки, гимнастика) и на контрольную группу. Итогом исследования стало различие запоминаемых объектов в двух разных тестах – люди, которые занимались физическими упражнениями, показали прирост в количестве визуальной информации, которую они смогли запомнить. Интерпретируя полученную информацию из исследования, можно говорить о положительной корреляции количества запоминаемой визуальной информации и выполнением аэробных упражнений, таких как бег или гимнастика. Для объективности данного эксперимента у групп были изменены задачи, тем не менее и в данном случае выше показатели запоминания были в группе, которая при процессе запоминания выполняла простейшие, но интенсивные упражнения.

Результаты данного эксперимента, позволили сделать вывод о том, что для лучшего запоминания можно рекомендовать студентам во время подготовки к занятиям совмещать запоминание и физическую нагрузку.

Для студента вуза важно не просто запоминать информацию, но и так же важен навык в оценке ситуации – быстром реагировании на меняющиеся условия.

Правильное распределение сил человека очень важно для преодоления любой типовой задачи. Очевидным становится, что должна быть закономерность в развитии подобных навыков и физического состояния человека, а именно его вовлеченность в физическую активность в повседневной жизни.

Для раскрытия этой связи был проведен следующий эксперимент. Студенты были разделены на две группы по 30 человек в каждой группе. Первая группа была более физически подготовленная. Испытуемым были предложены фланкер-задачи (набор тестов ингибирования ответа, используемых для оценки способности подавлять реакции, которые являются неуместными в определенном контексте), требующей переменного количества тормозящего контроля. 

Результаты продемонстрировали взаимосвязь между уровнем физической подготовки и показателями мониторинга действий, при этом группа с более высоким уровнем физической подготовки демонстрирует меньшую амплитуду ERN, чем группа с более низким.

Эти данные подтверждают, что повышение аэробной подготовки дают лучшую производительность при выполнении ускоренных задач с большей физической подготовкой.

Данные эксперименты позволяют сделать вывод о том, что люди с повышенной физической подготовкой и/или физической активностью могут проявлять более высокий уровень контроля во время выполнения заданий, требующих быстрого реагирования. 

Физическая культура является не только инструментом развития тела человека, но и возможностью увеличения когнитивных способностей человека при правильном подходе к решению поставленной задачи. Развитие областей ЦНС, ответственных за когнитивные способности человека при помощи физических упражнений, является эффективным способом поддержания и развития умственной деятельности для решения необходимых задач [9]. Но наибольшее влияние на когнитивные способности человека имеют систематические кардионагрузки. За счет таких упражнений как бег или любого другого вида упражнения на сердечную или дыхательную систему, достигается наибольшая эффективность нейропластичности, которая позволяет формировать необходимые для умственной деятельности структуры мозга [10].

Формирование нейронов мозга напрямую может зависеть от создания физической базы организма, что напрямую позволяет говорить о сохранении и улучшении функции памяти при вовлеченности в физическую культуру. В целом, физическая нагрузка может способствовать формированию и росту нейронов в мозге, а также улучшению их функционирования и связей между ними

Заключение

Таким образом, существует влияние физической культуры на организм человека, а как следствие и на его когнитивные функции в виде памяти, реакции, контроля и сохранении стабильного психического состояния. Для каждой из этих функций наблюдается положительная корреляция от физических упражнений, а значит, для формирования здорового физически и умственно человека, необходимо привлечение физической культуры в жизнь этого человека. Косвенное влияние физических упражнений на когнитивные функции через психическое состояние человека так же является важной частью общего влияния аспектов физической культуры, так как для совершения умственной деятельности необходимо стабильное психическое состояние, чтобы не допускать ошибки из-за когнитивных искажений, вызванных нестабильной работой человеческого организма. Однако, точные механизмы и влияние физической активности на мозг все еще являются предметом исследований и требуют дальнейших исследований для полного понимания.