Email this article Comparative analysis of cognitive functions and learning success in military cadets with vitamin D level in body: experimental sutyd
- Authors: Aganov D.S.1, Svitsitskaya I.S.1, Ovchinnikov D.V.1, Filippova E.O.1, Levich S.N.1, Yusupov A.V.1
-
Affiliations:
- Military Medical Academy
- Issue: Vol 10, No 4 (2024)
- Pages: 103-109
- Section: Original articles
- Submitted: 06.02.2025
- Accepted: 06.02.2025
- Published: 07.12.2024
- URL: https://seamed.bmoc-spb.ru/jour/article/view/778
- DOI: https://doi.org/10.22328/2413-5747-2024-10-4-103-110
- EDN: https://elibrary.ru/XBTKGW
- ID: 778
Cite item
Full Text
Full Text
Введение. В настоящее время не вызывает сомнение, что низкий уровень витамина D является актуальной проблемой, это подтверждается огромным количеством публикаций. Известно, что более 80 % населения, независимо от возраста, пола, региона проживания, страдает дефицитом/недостаточностью витамина D [1]. Такая высокая распространенность гиповитаминоза во всем мире послужила предметом дискуссий относительно оптимального уровня витамина D, учитывая тот факт, что у большинства людей с гиповитаминозом отсутствуют очевидные неблагоприятные последствия этого дефицита [2, 3].
С начала XXI века стало очевидным, что роль витамина D выходит за рамки гомеостаза кальция, участвующего в поддержании костного метаболизма. В литературных источниках появляется все больше информации, посвященной «неклассическим» эффектам витамина D, связанным с его влиянием на эндокринную и сердечно-сосудистую системы, повышенной заболеваемостью инфекционными, онкологическими и аутоиммунными заболеваниями, а также его участием в развитии мышечной мускулатуры [4]. Однако причинно-следственная связь между гиповитаминозом и данными состояниями окончательно не выяснена [5]. Также не продемонстрировано положительного эффекта от приема добавок с витамином D при данных состояниях [6–10].
В последнее время большой интерес вызывает роль витамина D в развитии головного мозга и когнитивных функций в детском возрасте. Предполагается, что активная форма витамина – кальцитриол участвует не только в раннем развитии мозга у детей, но и в функционировании мозга у взрослых [4]. Было высказано предположение, что витамин D может обеспечивать нейропсихическое развитие в перинатальном периоде, повышать когнитивные способности в детском и увеличивать резерв в подростковом возрастах, а также предотвращать потерю когнитивных функций у пожилых людей [1]. В связи с чем ряд авторов относят витамин D к маркерам снижения когнитивных функций [12, 13].
Перспективным направлением для коррекции нарушений когнитивных функций является ранняя диагностика этих состояний на этапе додементных стадий, что позволит проводить их профилактику на ранних этапах [14]. В систематическом обзоре A. M. Goodwill и соавт. [15] подтвердили благотворное влияние витамина D на когнитивные функции у пожилых людей. Тем не менее имеющиеся данные остаются противоречивыми: так, в ряде исследований сообщается о снижении когнитивных функций, связанных с дефицитными состояниями витамина D [16–19], в то время как в других – данного влияния не выявлено [20–23]. По-прежнему остается дискуссионным вопрос о влиянии витамина D на когнитивное развитие у подростков [5, 25].
В настоящее время имеется много публикаций, посвященных изучению влияния витамина D на когнитивные способности у пожилых людей. Однако данные эпидемиологических исследований свидетельствуют, что наиболее выраженный гиповитаминоз витамина D наблюдается именно у молодых людей в возрасте 18–25 лет [24]. В связи с этим становится актуальным вопрос о влиянии дефицитного статуса витамина D на уровень развития когнитивных функций у лиц молодого возраста.
Цель. Определить статус витамина D и его влияние на когнитивные функции и успешность обучения у курсантов 4-го года обучения.
Материалы и методы. Исследована группа курсантов военного вуза 4-го года обучения. Исследование проводили на выборке молодых людей в возрасте 20 ± 1,4 года (n = 108; 80 юношей и 28 девушек). Критериями включения в исследование явились обучение на 4-м курсе вуза, наличие подписанного информированного добровольного согласия на участие в исследовании.
Обеспеченность организма витамином D определяли путем измерения концентрации в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа на аппарате “Mindray” в соответствии с рекомендациями Российской ассоциации эндокринологов. Выраженному дефициту соответствовала концентрация витамина D менее 10 нг/мл, дефициту – менее 20 нг/мл, недостаточности – 20–30 нг/мл, за адекватные принимали уровни витамина D 30–100 нг/мл [26].
В ходе исследования применяли тесты, направленные на диагностику уровня развития когнитивных функций: мышления, памяти и внимания. Оценивали способность к запоминанию, сохранению и узнаванию заученной вербальной информации (тест Вербальная память – ВП), способность к концентрации внимания и скорости переработки информации (тест Установление закономерностей – УЗ), способность к обобщению понятий и вынесению самостоятельных умозаключений (тест Исключение слова – ИС), способность к преобразованию зрительных образов в пространстве (тест Кубы – Куб). В качестве показателей учитывали количество правильно выполненных заданий (продуктивность) и соотношение правильно выполненных заданий к общему количеству выполненных (точность). Также рассчитывали интегральный показатель по результатам выполнения тестов. Для расчета статистических критериев использовали первичные «сырые» баллы. Успешность обучения оценивали по среднему баллу успеваемости за год.
Статистическую обработку проводили в программе IBM SPSS Statistics 26,0. Связь между содержанием витамина D и уровнем развития когнитивных функций устанавливали с помощью коэффициента корреляции r-Пирсона. Отличия в степени выраженности показателей когнитивных функций в группах с различным статусом витамина D проверяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа Краскала–Уоллеса. Выборки с разной успешностью обучения сравнивали по критерию U Манна–Уитни. Во всех случаях мерой статистической достоверности результата вычислений являлся уровень значимости, не превышающий 0,05 (р <0,05).
Результаты. При оценке уровня содержания витамина D у 31 (28,7 %) курсанта выявлен выраженный дефицит, у 40 (37 %) – дефицит, у 21 (19,4 %) – недостаточность и у 16 (14,8 %) – его оптимальный уровень.
Для проверки гипотезы о возможном влиянии содержания витамина D на уровень развития когнитивных функций и успешность обучения у лиц молодого возраста решались следующие задачи:
- – установление связи между уровнем витамина D, уровнем развития когнитивных функций и успешностью обучения;
- – сравнение уровня развития когнитивных функций и успеваемости в группах с различным статусом витамина D;
- – сравнение показателей концентрации витамина D в группах с высокой и низкой успешностью обучения и одинаково высоким уровнем развития способностей (более 7 стен в 10-балльной стеновой шкале).
Проведенный корреляционный анализ не выявил статистически достоверной взаимосвязи между показателями выполнения интеллектуальных тестов и содержанием витамина D в крови. Вместе с тем были получены статистически значимые корреляции количественных показателей концентрации витамина D в крови с успешностью обучения (r = 0,411; p < 0,01).
Для выявления влияния дефицита витамина D на когнитивные функции и эффективность их реализации в учебной деятельности вся выборка была поделена на 4 группы. Основанием для выделения групп служил показатель концентрации витамина D в организме. В 1-ю группу (n = 16), условно обозначенную как «Норма», вошли курсанты с содержанием витамина D от 30–100 нг/мл. Во 2-ю группу (n = 21), условно обозначенную как «Недостаточность», вошли курсанты с содержанием витамина D от 20–29 нг/мл; 3-ю группу (n = 40) – «Дефицит» составили курсанты с содержанием витамина D от 10–19 нг/мл и 4-ю группу – «Выраженный дефицит» – с содержанием витамина D менее 10 нг/мл (n = 31). Результаты сравнительного анализа показателей когнитивных функций в выделенных группах и описательные статистики представлены в табл. 1 и на рис 1, 2.
Таблица 1
Групповое сравнение курсантов, имеющих различный статус витамина D, по значениям показателей когнитивных функций (ранговый H-критерий Краскала–Уоллеса)
Table 1
Group comparison of cadets with different vitamin D status according to the values of indicators of cognitive functions (Kraskal-Wallace rank H-criterion)
Показатель | p≤ | Описательная статистика (Me[Q 25; Q 75]) | |||
норма (n = 16) | сниженный уровень (n = 21) | дефицит (n = 40) | выраженный дефицит (n = 31) | ||
Успеваемость | 0,00 | 4,53 | 4,44 | 4,25 | 4,00 [3.94; 4,39] |
ВП, продуктивность, б | 0,47 | 25,0 | 22,0 | 24,0 | 24,0 |
ВП, точность, б | 0,31 | 0,86 | 0,75 | 0,83 | 0,80 |
УЗ, продуктивность, б | 0,07 | 26,5 | 28,0 | 27,0 | 26,0 |
УЗ, точность, б | 0,09 | 0,88 | 0,93 | 0,93 | 0,87 |
ИС, продуктивность, б | 0,35 | 26,5 | 26,5 | 25,0 | 25,0 |
ИС, точность, б | 0,07 | 0,88 | 0,90 | 0,83 | 0,83 |
Куб, продуктивность, б | 0,89 | 20,0 | 21,5 | 23,0 | 21,0 |
Куб, точность, б | 0,78 | 0,67 | 0,75 | 0,77 | 0,73 |
Интегральный показатель, б | 0,74 | 95,5 | 98,5 | 97,0 | 93,0 |
Примечание: Me – медиана по выборке; [Q 25; Q 75] – межквартильный размах
Note: Me is the median of the sample; [Q 25; Q 75] is the interquartile range
Проведенный однофакторный дисперсионный анализ не выявил межгрупповых различий по уровню развития когнитивных функций, включая интегральный показатель интеллектуального развития, в зависимости от обеспеченности организма витамином D. Не подтвердилась гипотеза о различии средних рангов в группах с различным статусом витамина D по показателям оперативной зрительной памяти, внимания, вербально-логического и пространственно-образного мышления. В целом показатели по отдельным интеллектуальным тестам в группе «Норма» несколько выше, чем в группе с выраженным дефицитом витамина D, за исключением методики «Кубы». Однако эти различия не являются статистически значимыми. Медианный интегральный показатель интеллектуального развития в группе «Норма» практически соответствует медианному значению интегрального показателя в группе «Выраженный дефицит».
Достоверные различия между группами были получены только по показателям успешности обучения (H = 19,75; р < 0,00). Успешность обучения достоверно выше в группах «Нормы» и «Сниженного уровня» по сравнению с группами с дефицитным статусом витамина D (см. табл. 1). Различия в распределении показателей успешности обучения и общего интеллектуального развития в рассматриваемых группах представлены на рис. 1 и 2.
Рис. 1. Распределение показателей успешности обучения в группах с различным статусом витамина D
Fig. 1. Distribution of learning success rates in groups with different vitamin D status
Рис. 2. Распределение интегрального показателя выполнения интеллектуальных тестов в группах с различным статусом витамина D
Fig. 2. Distribution of the integral indicator of intellectual test performance in groups with different vitamin D status
Дальнейшее исследование было направлено на выявление влияния дефицитного статуса витамина D на эффективность реализации когнитивных функций в учебной деятельности у курсантов с одинаково высоким уровнем развития когнитивных способностей (7 и более стен в стандартной 10-балльной шкале по результатам выполнения интеллектуальных тестов; n = 52). Результаты сравнительного анализа групп с различной успешностью обучения: 1-я группа (n = 20) с высокими (> 4,7) баллами успеваемости; 2-я группа (n = 17) с низкими (<4,3) баллами успеваемости представлены в табл. 2.
Таблица 2
Групповое сравнение курсантов, имеющих высокие способности и различную успешность обучения, по показателю содержания витамина D (ранговый критерий Манна–Уитни)
Table 2
Group comparison of cadets with high abilities and varying learning success in terms of vitamin D content (Mann–Whitney ranking criterion)
Показатель | р< | Описательная статистика (Me[Q 25; Q 75]) | |
1-я группа | 2-я группа | ||
Содержание витамина D в организме нг/мл | 0,001 | ||
Сравнительный межгрупповой анализ показателей концентрации витамина D по критерию Манна–Уитни показал статистически значимые отличия по содержанию витамина D между группами с высокой и низкой успешностью обучения при наличии одинаково высокого уровня развития когнитивных функций. В группе курсантов, имеющих более высокие баллы обучения, медианные значения содержания витамина D в организме более чем в два раза превышли значения этого показателя в группе менее успешных курсантов (22,9 и 9,86 нг/мл соответственно).
Обсуждение. Отсутствие статистически значимых различий в результатах выполнения интеллектуальных тестов в группах с различным витаминным статусом продемонстрировало отсутствие выраженного влияния концентрации витамина D на уровневые характеристики мышления, памяти и внимания в молодом возрасте. Полученные результаты подтверждаются и другими исследованиями, направленными на изучение добавок витамина D на когнитивные функции у молодых здоровых людей [20–23, 28]. Вероятно, что влияние дефицита витамина D на когнитивные функции более выражено в детском и пожилом возрасте, когда идет их развитие или угасание, а не в молодом возрасте, когда когнитивные функции в основном достигли своей зрелости и относительной стабилизации.
Следует заметить, что успешность обучения как результирующая составляющая, связана как с уровнем развития когнитивных функций, так и с определенным функциональным состоянием, отражающим степень их мобилизации на выполнение учебной деятельности [27]. Поэтому показатели успешности обучения могут быть более чувствительны относительно изменения внешних и внутренних условий функционирования.
Результаты исследования подтвердили предположение о том, что у лиц молодого возраста снижение концентрации витамина D в крови оказывает негативное влияние именно на эффективность функционирования когнитивных процессов, а не на их уровневые характеристики. В зависимости от содержания витамина D когнитивные функции, находясь в пределах своих оптимальных значений по уровню развития, могут по-разному проявляться в учебной деятельности.
Заключение. В результате проведенного исследования установлено, что содержание витамина D, соответствующее норме, наблюдалось только у 14,8 % курсантов, 5,7 % курсантов имели дефицитный статус по витамину D. Не удалось выявить прямой зависимости между содержанием витамина D в организме и наличным уровнем развития когнитивных функций у лиц молодого возраста. На основании полученных результатов можно сделать вывод об опосредованном влиянии витаминного статуса на стабильность протекания когнитивных процессов и эффективность их реализации в учебной деятельности.
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства, согласно международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Наибольший вклад распределен следующим образом: концепция и план исследования – Д. В. Овчинников, Д. С. Аганов; сбор данных – И. В. Свинцицкая, Е. О. Филиппова, С. Н. Левич, А. В. Юсупов; статистическая обработка материалов – Е. О. Филиппова, С. Н. Левич, подготовка рукописи – Е. О. Филиппова, Д. С. Аганов.
Author contribution. All authors according to the ICMJE criteria participated in the development of the concept of the article, obtaining and analyzing factual data, writing and editing the text of the article, checking and approving the text of the article.
Special contribution: DVO, DSA contribution to the concept and plan of the study. IVS, EOF, SNL, AVYu contribution to data collection. EOF, LSN contribution to data analysis and conclusions., EOF, DSA contribution to the preparation of the manuscript.
Потенциальный конфликт интересов: авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Disclosure. The authors declare that they have no competing interests.
Этическая экспертиза. Исследование одобрено на заседании Независимого этического комитета (Протокол № 263 от 31 мая 2022 г.).
Ethical expertise. The study was approved at a meeting of the Independent Ethics Committee at the Military Medical Academy (Protocol No. 263 dated May 31, 2022).
Финансирование: исследование проведено без дополнительного финансирования.
Funding: the study was carried out without additional funding.
Supplementary files
