6 изучением работоспособности и утомления мышц занимался. Дипломная работа: Физиологические основы развития утомления. Общий и спортивный анамнез

Способность человека совершать длительное время физическую (мышечную) работу называют физической работоспособностью. Величи­на физической работоспособности человека зависит от возраста, пола, трени­рованности, факторов окружающей среды (температуры, времени суток, со­держания в воздухе кислорода и т.д.) и функционального состояния организ­ма. Для сравнительной характеристики физической работоспособности раз­личных людей рассчитывают общее количество произведенной работы за 1 минуту, делят его на массу тела (кг) и получают относительную физиче­скую работоспособность (кг*м/мин на 1кг массы тела). В среднем уровень физической работоспособности юноши 20 лет составляет 15,5 кг*м/мин на 1кг массы тела, а у юноши-спортсмена того же возраста он достигает 25. В последние годы определение уровня физической работоспособности широко используют для оценки общего физического развития и состояния здоровья детей и подростков.

Длительные и интенсивные физические нагрузки приводят к вре­менному снижению физической работоспособности организма. Это фи­зиологическое состояние называют утомлением. В настоящее время пока­зано, что процесс утомления затрагивает, прежде всего, ЦНС, затем нерв­но-мышечный синапс и, в последнюю очередь - мышцу. Впервые значение нервной системы в развитии процессов утомления в организме было отмече­но И.М.Сеченовым. Доказательством справедливости этого заключения мож­но рассматривать обстоятельство, что интересная работа долго не вызывает утомления, а неинтересная - весьма быстро, хотя мышечные нагрузки в пер­вом случае могут даже превосходить работу, совершаемую тем же самым че­ловеком во втором случае.

Утомление представляет собой нормальный физиологический про­цесс, выработанный эволюционно для защиты систем организма от сис­тематического переутомления, которое является патологическим процессом и характеризуется расстройством деятельности нервной системы и других физиологических систем организма.

7.2.5. Возрастные особенности мышечной системы

Мышечная система в процессе онтогенеза претерпевает значительные структурные и функциональные изменения. Формирование мышечных клеток и образование мышц как структурных единиц мышечной системы происходит гетерохронно, т.е. сначала образуются те скелетные мышцы, которые необходимы для нормальной жизнедеятельности организма ребенка в данном возрастном этапе. Процесс "чернового" формирования мышц заканчивается к 7-8 неделе пренатального развития. После рождения процесс формирования мышечной системы продолжается. В частности, интенсивный рост мышечных волокон наблюдается до 7 лет и в пубертатный период. К 14 -16 годам микроструктура скелетной мышечной ткани практически полностью созревает, но утолщение мышечных волоков (со­вершенствование их сократительного аппарата) может продолжаться до 30 -35 лет.

Развитие мышц верхних конечностей опережает развитие мышц нижних конечностей. У годовалого ребенка мышцы плечевого пояса и рук развиты значительно лучше, чем мышцы таза и ног. Более крупные мышцы формируются всегда раньше мелких. Например, мышцы предплечья фор­мируются раньше мелких мышц кисти. Особенно интенсивно мышцы рук развиваются в 6 - 7 лет. Очень быстро общая масса мышц нарастает в пе­риод полового созревания: у мальчиков - в 13-14 лет, а у девочек - в 11- 12 лет. Ниже приведены данные, характеризующие массу скелетных мышц в процессе постнатального онтогенеза.

Значительно меняются в процессе онтогенеза и функциональные свойства мышц. Увеличивается возбудимость и лабильность мышечной ткани. Изменяется мышечный тонус. У новорожденного отмечается повы­шенный мышечный тонус, а мышцы-сгибатели конечностей преобладают над мышцами-разгибателями. В результате руки и ноги грудных детей находятся чаще в согнутом состоянии. У них плохо выражена способность мышц к расслаблению (с этим связана некоторая скованность движений детей), кото­рая с возрастом улучшается. Только после 13 - 15 лет движения становятся более пластичными. Именно в этом возрасте заканчивается формирование всех отделов двигательного анализатора.

В процессе развития опорно-двигательного аппарата изменяются двигательные качества мышц: быстрота, сила, ловкость и выносли­вость. Их развитие происходит неравномерно. Прежде всего, развиваются быстрота и ловкость.

Быстрота (скорость) движений характеризуется числом движений, которое ребенок в состоянии произвести за единицу времени. Она определя­ется тремя показателями:

1) скоростью одиночного движения,

2) временем двигательной реакции и

3) частотой движений.

Скорость одиночного движения значительно возрастает у детей с 4 -5 лет и к 13-15 годам достигает уровня взрослого. К этому же возрасту уровня взрослого достигает и время простой двигательной реакции, которое обу­словлено скоростью физиологических процессов в нервно-мышечном ап­парате. Максимальная произвольная частота движений увеличивается с 7 до 13 лет, причем у мальчиков в 7 -10 лет она выше, чем у девочек, а с 13 - 14 лет частота движений девочек превышает этот показатель у мальчиков. Наконец, максимальная частота движений в заданном ритме также резко уве­личивается в 7 - 9 лет. В целом, скорость движений максимально развивается к 16-17 годам.

До 13- 14 лет завершается в основном развитие ловкости, которая свя­зана со способностью детей и подростков осуществлять точные, координиро­ванные движения. Следовательно, ловкость связана:

1) с пространственной точностью движений,

2) с временной точностью движений,

3) с быстротой решения сложных двигательных задач.

Наиболее важен для развития ловкости дошкольный и младший школь­ный период. Наибольший прирост точности движений наблюдается с 4 - 5 до 7 - 8 лет. Интересно, что спортивная тренировка оказывает благотворное влияние на развитие ловкости и у 15 - 16 летних спортсменов точность дви­жений в два раза выше, чем у нетренированных подростков того же возраста. Таким образом, до 6 - 7 лет дети не в состоянии совершать тонкие точные движения в предельно короткое время. Затем постепенно развивается про­странственная точность движений, а за ней и временная. Наконец, в послед­нюю очередь совершенствуется способность быстро решать двигатель­ные задачи в различных ситуациях. Ловкость продолжает улучшаться до 17-18 лет.

Наибольший прирост силы наблюдается в среднем и старшем школь­ном возрасте, особенно интенсивно сила увеличивается с 10 - 12 лет до 16 -17 лет. У девочек прирост силы активируется несколько раньше, с 10 - 12 лет, а у мальчиков - с 13 - 14 лет. Тем не менее, мальчики по этому показателю во всех возрастных группах превосходят девочек.

Позже других двигательных качеств развивается выносливость, характеризующаяся тем временем, в течение которого сохраняется достаточ­ный уровень работоспособности организма. Существуют возрастные, поло­вые и индивидуальные отличия в выносливости. Выносливость детей до­школьного возраста находится на низком уровне, особенно к статической работе. Интенсивный прирост выносливости к динамической работе наблюдается с 11 - 12 лет Так, если принять объем динамической работы детей 7 лет за 100%, то у10-летних он составит 150%, а у 14-15-летних - более 400%. Так же интенсивно с 11-12 лет у детей нарастает выносливость к статическим нагрузкам. В целом, к 17-19 годам выносливость составляет около 85% от уровня взрослого. Своего максимального уровня она достигает к 25 - 30 го­дам.

Развитие движений и механизмов их координации наиболее интен­сивно идет в первые годы жизни и в подростковый период. У новорожденно­го координация движений очень несовершенна, а сами, движения имеют толь­ко бузусловно-рефлекторную основу. Особый интерес вызывает плаватель­ный рефлекс, максимальное проявление которого наблюдается примерно к 40 дню после рождения. В этом возрасте ребенок способен совершать в воде плавательные движения и держаться на ней до 1 5 минут. Естественно, что го­лова ребенка должна поддерживаться, так как его собственные мышцы шеи еще очень слабы. В дальнейшем рефлекс плавания и другие безусловные рефлексы постепенно угасают, а им на смену формируются двигательные на­выки. Все основные естественные движения, свойственные человеку (ходь­ба, лазанье, бег, прыжки и т.д.) и их координация формируются у ребенка в основном до 3 - 5 лет. При этом большое значение для нормального развития движений имеют первые недели жизни. Естественно, что и в дошкольном возрасте координационные механизмы еще очень несовершенны. Несмотря на это, дети способны овладевать относительно сложными движениями. В ча­стности, именно в этом возрасте они учатся орудийным движениям, т.е. дви­гательным умениям и навыкам пользоваться инструментом (молотком, ключом, ножницами). С 6 - 7 лет дети овладевают письмом и другими дви­жениями, требующими тонкой координации. К началу подросткового перио­да формирование координационных механизмов в целом завершается, и все виды движений становятся доступными для подростков. Конечно, совер­шенствование движений и их координации при систематических упражнени­ях возможно и в зрелом возрасте (например, у спортсменов, музыкантов и др.).

Совершенствование движений всегда тесно связано с развитием нервной системы ребенка. В подростковом периоде очень часто координа­ция движений вследствие гормональных перестроек несколько нарушается. Обычно к 15 - ] 6 годам это временное ухудшение бесследно исчезает. Общее формирование координационных механизмов заканчивается в конце подро­сткового возраста, а к 18 - 25 годам они полностью достигают уровня взрос­лого человека. Возраст в 18-30 лет считают «золотым» в развитии моторики человека. Это возраст расцвета его двигательных способностей.

Под утомлением понимают понижение работоспособности, обусловленное выполнением определенной работы.

Изучением причин развития утомления начали заниматься в конце XIX столетия. Создан ряд теорий утомления, которые еще до сих пор поддерживаются некоторыми зарубежными физиологами.

Одной из первых появилась теория истощения в мышцах энергетических запасов - углеводов и липоидов. Обоснований такая теория не имеет, так как показано, что у животного, доведенного вследствие интенсивной работы до утомления, заканчивающегося смертью, в печени остается достаточный запас гликогена. При очень интенсивной работе утомление может наступить быстро, через 2-3 минуты, и трудно предположить, чтобы за это время исчезли из организма запасы гликогена и липоидов.

Появились также теории «отравления» организма или продуктами распада белков и углеводов (Пфлюгер), или специальными токсинами - кенотоксинами (Вейхардт). Эта теория обосновывалась тем, что кровь утомленного животного, введенная нормальному животному, вызывала у него состояние, похожее на утомление. Не трудно было доказать, что в этом случае нет никакого основания говорить об утомлении, так как кровь и неутомленного животного, введенная другому животному, вызывает подобное состояние, что является реакцией на введение чужеродного белка. Теория эта не только неверна, но и вредна, так как она пытается трактовать труд как отрицательный фактор в жизнедеятельности человека. Между тем хорошо известно, что труд стимулирует жизненные процессы, установлено, что процессы распада вызывают активные процессы восстановления.

Наконец, создана была теория засорения организма продуктами распада, в частности молочной кислотой (Хилл). Действительно, накопление молочной кислоты может сопутствовать утомлению; чем интенсивнее работа, тем больше может быть накоплено молочной кислоты. Однако молочная кислота не является причиной утомления. Это показано было прямыми опытами: накопление молочной кислоты не только не прекращало работы, а, наоборот, стимулировало ее; прекращение же работы вследствие утомления совпадало с уменьшением содержания молочной кислоты.

Все эти теории утомления оказались физиологически необоснованными, поскольку построены на результатах исследования изолированной мышцы вне связи с остальными функциями целого организма, а следовательно, и с регулирующей ролью центральной нервной системы. Авторы этих теорий принимали частные изменения за общие в целостном организме.

Еще И. М. Сеченов высказал мнение, что ощущение усталости нельзя связывать с состоянием работающих мышц, что источник ощущения усталости находится в центральной нервной системе. То, что центральная нервная система, а именно кора головного мозга, лимитирует работу, доказано многими фактами. У животного, у которого удалена кора головного мозга, двигательная активность не только не снижается, а, наоборот, увеличивается. Человек под влиянием суггестии может совершать тяжелую физическую работу при небольших энергетических затратах, без наступления утомления в течение длительного времени.

На основании учения Н. Е. Введенского, А. А. Ухтомского и особенно И. П. Павлова представилось возможным доказать связь прекращения работы вследствие утомления с состоянием центральной нервной системы, понять механизм этого явления и создать физиологически обоснованную теорию утомления.

Нормальная деятельность центральной нервной системы зависит от ее функционального состояния. Оно определяется рядом условий, согласованность которых создает функциональное единство, обеспечивающее центрально-нервное координирующее действие. Нарушение координирующей регуляционной функции ведет к понижению работоспособности или прекращению функций всей системы, т. е. утомлению.

Различают (М. И. Виноградов) быстро развивающееся утомление в результате непривычной или чрезмерной работы и медленно развивающееся утомление (вторичное) с нерезко выраженными изменениями в организме в результате хотя и привычной, но слишком длительной работы.

Быстро развивающееся утомление может наступить в результате значительных физических усилий или непривычной очень напряженной работы. Утомление в этом случае наступает вследствие нарушения центральной координации функций и возникновения экстренных очагов торможения в результате несоответствия рабочего задания функциональным возможностям организма. Действительно, в начале физического напряжения повышается условно-рефлекторная деятельность (усиление возбуждения) - возрастает величина условных рефлексов, укорачивается латентный период, но в то же время уже в начале работы растормаживается дифференцировка, появляются фазовые состояния, более ясно выраженные к концу работы (развитие тормозных процессов).

Восстановление исходного состояния происходит довольно быстро и проходит стадию экзальтации - повышенного возбуждения, которая характеризуется увеличением интенсивности рефлекса, укорочением латентного периода.

Соответственно изменяется электрическая активность коры головного мозга (биотоки): нормальная частота ритма (возбуждения) дезорганизуется и в дальнейшем полностью исчезает, усиливается β-ритм, а с развитием торможения появляются длинные волны - Δ-ритм. Восстановление происходит в обратном порядке. Такой же характер носят изменения электрической активности мышц: на максимуме увеличения амплитуды потенциалов действия (торможение) дальнейшая работа становится невозможной.

Характерной особенностью быстро развивающегося утомления является и быстрое восстановление функции после работы до исходного состояния. При этом чем больше статическое напряжение, чем быстрее развивается утомление, тем быстрее происходит восстановление.

Возникает в таком случае вопрос: можно ли отождествлять утомление и торможение? На этот вопрос нужно ответить отрицательно. По И. П. Павлову, торможение есть мера предохранения клетки от функционального «истощения», «разрушения». Период торможения является периодом восстановления клетки. Это показано исследованием обменных процессов коры головного мозга в состоянии возбуждения и торможения. Возбуждение характеризуется повышением обменных процессов в коре головного мозга - усилением гликолитических процессов, снижением содержания АТФ и креатинфосфата, увеличением количества аммиака и др.; торможение в нормальных физиологических условиях характеризуется восстановлением нарушенных процессов обмена.

Таким образом, торможение не есть истощение энергетических возможностей клетки, а состояние восстановления функции и мера предупреждения ее функционального истощения. Это состояние, по-видимому, позволяет клетке не реагировать на поступающие к ней импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Связь же утомления с торможением заключается в том, что охранительное торможение является одним из важных компонентов значительно более сложного процесса - утомления работающего человека (С. А. Косилов).

На скорость развития торможения большое влияние оказывает питание клетки, осуществляемое через систему кровообращения. Л. А. Орбели и его сотрудники показали, что таким трофическим (адаптационно-трофическим) механизмом для всех тканей является симпатическая нервная система (иногда парасимпатическая), усиливающая интенсивность химических процессов в организме, повышающая уровень физиологической возбудимости, оказывающая положительное влияние на физиологическую лабильность - подвижность нервных аппаратов.

При раздражении симпатических нервов функциональная способность утомленной мышцы повышается.

Медленно развивающееся утомление характеризуется постепенным снижением работоспособности в результате привычной, но чрезмерно длительной или монотонной работы.

Быстро развивающееся утомление, как уже указывалось, чаще всего наступает до приобретения трудовых навыков; в дальнейшем вследствие тренировки образуется динамический рабочий стереотип, дающий возможность выполнять работу длительное время при высокой работоспособности.

Быстро развивающееся утомление можно, по-видимому, считать возникающим уже на фоне привычной работы.

При первичном утомлении трудоспособность падает быстро вследствие развивающегося торможения; при вторичном же утомлении работоспособность снижается постепенно в результате медленного снижения лабильности, характеризующейся затягиванием физиологических интервалов. Иначе говоря, понижается функциональная деятельность, выражающаяся в общем снижении реактивности физиологической системы.

При первичном утомлении торможение быстро развивается и быстро исчезает после прекращения работы; оно ясно очерчено, концентрировано в определенных очагах.

При вторичном утомлении торможение развивается медленно, оно неустойчиво, неглубоко и постепенно приобретает характер как бы застойного торможения.

При утомлении величина условных двигательных рефлексов волнообразно колеблется, доходит до уровня ниже исходного. Резко ослабляются рецепторные функции: снижается лабильность зрительного и слухового анализаторов, нарушаются мышечный баланс глаз, координация движений, их точность, равновесие тела при стоянии.

Динамика лабильности в течение рабочего дня изменяется параллельно изменению работоспособности. Снижение лабильности указывает на начинающееся утомление, что в производственных условиях может выразиться в падении почасовой производительности труда, увеличении брака и продолжительности отдельных операций за счет микропауз.

Вторичное утомление может накапливаться изо дня в день и перейти в переутомление, являющееся уже патологическим состоянием. Переутомление может привести к повышенной заболеваемости.

Под утомлением следует понимать временное понижение работоспособности клетки, органа или организма, которое возникает в результате работы и исчезает после отдыха.

Утомление мышцы . Если на изолированную мышцу наносить одиночные ритмические раздражения индукционным током с частотой 1-2 раза в секунду и на барабане кимографа записывать ее сокращения (миограмма ), то можно отметить следующие явления. В первый период опыта наблюдается нарастание величины мышечных сокращений. Повышение работоспособности мышцы является результатом увеличения обменных процессов, возбудимости и лабильности. Затем в течение продолжительного времени наблюдается постоянная амплитуда сокращений мышцы. В дальнейшем отмечается постепенное снижение сократительного эффекта мышцы вплоть до отсутствия ее ответной реакции, что свидетельствует о развитии утомления (рис. 68).

Анализ миограмм показывает, что по мере развития утомления увеличивается продолжительность одиночного мышечного сокращения, главным образом за счет замедленного расслабления мышцы. В дальнейшем увеличивается латентный период сокращения и порог раздражения. При развитии утомления значительно нарастает хронаксия мышцы. Причинами возникающего в мышце утомления являются накопление продуктов обмена веществ (молочная, фосфорная кислоты и др.), уменьшение запаса кислорода и истощение энергетических ресурсов.

Утомление нервно-мышечного препарата . На нерв наносят достаточно сильные (или частые) раздражения и на барабане кимографа регистрируют кривую мышечных сокращений. При длительном раздражении нерва наблюдается постепенное снижение амплитуды сокращений и даже отсутствие ответной реакции мышцы (см. рис. 68). Ослабление силы наносимого раздражения или уменьшение его частоты также не сопровождается ответной реакцией мышцы, что свидетельствует о развитии утомления в нервно-мышечном препарате (см. рис. 68, Б).

Для того чтобы ответить на вопрос, в какой структуре нервно-мышечного препарата в первую очередь развивается утомление, перейдем к прямому раздражению мышцы стимулами исходной силы или частоты. В этом случае наблюдается восстановление механической реакции мышцы. Логично предположить, что утомление развилось либо в нерве, либо в мионевральном синапсе. Работами Н. Е. Введенского установлено, что нерв практически неутомляем. Следовательно, утомление в первую очередь развивается в области мионеврального синапса нервно-мышечного препарата лягушки, что связывают с истощением запасов медиатора в терминали нервного волокна. Кроме того, если сравнить лабильность различных образований нервно-мышечного препарата, то окажется, что функциональная подвижность мионеврального синапса самая низкая (рис. 69). В связи с этим в синапсе быстрее наступает утомление, как в структуре с более низкой лабильностью.

Отечественные физиологи И. М. Сеченов, И. П.Павлов, А. А. Ухтомский, Л. А. Орбели к проблеме утомления целостного организма подходили с позиций ведущей роли в ней центральной нервной системы. В организме, единство которого обеспечивается совместной деятельностью центральных и периферических нервных механизмов, утомление развивается раньше всего в нервных центрах.

На быстроту наступления утомления при длительном выполнении физической или умственной работы оказывают влияние режим жизни человека, условия его питания, сна, состояния центральной нервной системы, степень тренированности и т. д.

В конце прошлого столетия физиологи начали изучать отдельные проявления утомления. Итальянский ученый Моссо предложил эргографический метод исследования у человека процесса утомления, наступающего при мышечной работе. С помощью прибора эргографа было изучено влияние ритма выполняемой работы и величины поднимаемого груза на скорость возникновения утомления. Сущность эргографического метода состоит в том, что обследуемому предлагают путем разгибания и сгибания пальца верхней конечности, фиксированной в приборе, поднимать и опускать определенной величины груз в ритме ударов метронома. Движения пальца регистрируют на барабане кимографа. Кривую мышечных сокращений, записанную с помощью эргографа, называют эргограммой (рис. 70). Было установлено, что на развитие утомления в первую очередь оказывает влияние ритм выполняемой работы.

И. М. Сеченов изучал утомление, регистрируя сокращение мышц при поднятии груза на эргографе, сконструированном им самим. И. М. Сеченов обнаружил, что работоспособность утомленной руки во время ее отдыха восстанавливается полнее и лучше в том случае, если в этот период выполняет работу другая рука. Такое же влияние на работоспособность утомленной руки оказывает раздражение индукционным током афферентных нервов кисти другой руки, а также работа ногами, связанная с подъемом тяжести, и вообще двигательная активность.

Анализ установленных фактов позволил И. М. Сеченову прийти к заключению о том, что отдых, сопровождающийся умеренной работой мышечных групп, является более эффективным средством борьбы с утомлением двигательного аппарата, чем покой - пассивный отдых . В физиологии появилось понятие активный отдых .

Увеличение работоспособности после активного отдыха обусловлено повышением возбудимости нейронов центральной нервной системы под влиянием нервных импульсов, поступающих от проприорецепторов, а также адаптационно-трофическим воздействием симпатической нервной системы на утомленные мышечные группы (И. М. Сеченов, Л. А. Орбели).

Таким образом, лучшим способом борьбы с утомлением является смена формы труда, смена одного вида деятельности другим.

Работоспособность – способность человека выполнять порученную работу с должным количеством и качеством. Как определить способность выполнять должностную работу тем или иным работником? Нужно понять, что косвенной характеристикой этого физиологического и психологического свойства личности являются показатели производительности

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра клинической токсикологии и профпатологии с курсом ИПО

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЛЕКЦИИ № 4

01. ТЕМА: Работоспособность и утомление

02. Медико-профилактический факультет, 4 курс

03. Раздел: Основы физиологии и психологии труда

04. Лекционный курс 9 семестра

05. Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

06. Контингент: Студенты 4 курса медико-профилактического факультета

07. ОБЩАЯ ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Рассмотреть и обсудить современные концепции о работоспособности, утомлении и мерах предупреждения переутомления и перенапряжения организма человека

ЧАСТНЫЕ ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ (ЗАДАЧИ):

1. Провести анализ современных данных о теории, процессе и состоянии

утомления и рассмотреть закономерные изменения работоспособности

2. Определить состояния переутомления и перенапряжения; обсудить

причины их возникновения и отличительные особенности

3. Мероприятия по предупреждении преждевременного развития

утомления, переутомления и перенапряжения

08.Оснашение:

График: Фазы работоспособности человека

График: Суточное изменение работоспособности человека

Таблица: Влияние коротких перерывов на производительность труда при сборке изделия (реле переменного тока)

Таблица: Производительность труда и расход энергии у откатчика вагонеток в зависимости от режимов труда и отдыха

Таблица: Теории утомления

Таблица: Направления рационализации трудовых процессов

Схема формирования динамического рабочего стереотипа и признаки тренированности движения

Таблица: Особенности соотношения влияния производственной среды и трудовой деятельности при прочих равных условиях на функциональное состояние работника

09. Новая информация (отсутствующая в предыдущем обучении): закономерные изменения работоспособности человека

10. ПЛАН ЛЕКЦИИ:

11. Контроль усвоения материала: активный опрос в конце лекции.

Вопросы:

1. Назовите фазы работоспособности

2. Определите содержание понятий: работоспособность и утомление

3. Утомление - это процесс или состояние?

4. Теория истощения энергетических запасов в объяснении процессов развития утомления

5. Теория отравления в объяснении процессов развития утомления

6. Теория засорения организма в объяснении процессов развития утомления

7. Роль центральной нервной системы в регуляции работоспособности

8. Регулирующее значение утомления

9. Теория (концепция) активного отдыха И.М. Сеченова. Работы П.А. Конопасевича и В.О. Богуславского (1891-92 гг.)

10. Виды утомления по М. Виноградову

11. Можно ли отождествлять утомление организма (органа) и торможение в соответствующих клетках головного мозга?

12. Назовите основные направления физиологической рационализации трудовых процессов

13. Признаки тренированности движения

14. Суть и значение квантификации трудовых движений для рационализации производственных процессов

15. Роль ритмичности и монотонности в оптимизации трудовой деятельности человека

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. М., Мед., 1988, 576с.
2. Белозёрова Л.М. Возрастная работоспособность лиц умственного и физического труда // Физиологические и медицинские вопросы нетрадиционных форм производственной деятельности человека: В 2 ч. - Тюмень. - 1991. - Ч.2. - С. 179 - 182.
3. Беневоленская Н.П. Этюды по эргономике. - Новосибирск: Наука, 1977.
4. Бугуславский В.О. Кривая мышечной усталости под влиянием разных условий. Дис. - СП б. - 1891.
5. Быков К.М., Владимиров Г.Е., Делов В.Е., Конради Г.П., Слоним А.Д. Учебник физиологии. М., 1975
6. Виноградов М. Проблема утомления. М., 1978 г. - 298 с.
7. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса: Руководство (Р 2.2.755 - 99) / Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Издание официальное. - Москва, Минздра`в России, 1999 - 150 с.
8. Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методы исследований в физиологии труда. М.: Медицина, 1974. - 311 с.
9. ГОСТ 12.2.032-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
10. ГОСТ 12.2.033-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования.
11. Грицевский М.А. Физиолого-гигиенические принципы рациональной организации труда управляющих рабочих химического производства: Автореф. дис... д.м.н. - М., 1981.
12. Евстафьев В.Н. Физическая работоспособность и эргономические показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы у плавсостава // Гиг. труда. - 1989. - № 7. - 22 - 25.
13. Конопасевич П.А. Дальнейшие материалы к физиологии мышечной усталости. Дис. - СП б. - 1892.
14. Конради Г.П., Слоним А.Д., Фарфель В.С. Общие основы физиологии труда. - М. ; Л., Биомедгиз, 1934. - 672 с.
15. Красовский В.О. О некоторых ограничениях для применения феномена И.М. Сеченова в профилактике переутомления и перенапряжения // Эколого-гигиенические проблемы Уральского региона: Мат. докл. 2-ой Российская научно-практ. конф. - Уфа, 1997.-С. 7 - 14
16. Красовский В.О. О применимости "активного отдыха" для профилактики утомления в неблагоприятных условиях труда // Валеологические вопросы взаимодействия соматосенсорных и вегетативных функций в процессе трудовой деятельности: Сб. Научн. тр. - Тверь, Тверский госуниверситет. - 1999. - С. 42 - 48.
17. Красовский В.О. О свойствах многофакторного производственного воздействия // Гигиенические и профпатологические проблемы регионов Сибири / Под ред. В.Д. Суржикова. - Новокузнецк, 1998. - С. 116 - 124.
18. Кулак А.И., Гурипович Л.А., Васильевская К.В. и др. Физиологическая оценка тяжести и напряжённости труда рабочих и служащих различного возраста // Геронтология и гериатрия: Ежегодник (Социальная среда, образ жизни и старение). Киев, 1970. - С. 106 - 111.
19. Кулак И.А. Физиология утомления при умственной и физической работе человека. Минск: Беларусь, 1968. - 272 с.
20. Марищук В.Л. Функциональное состояние и работоспособность // Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. - Л., 1974. - С. 81-95
21. Мойкин Ю.В., Киколов А.И., Тхоревский В.И. Психофизиологические основы профилактики перенапряжения - М.: Медицина, 1987, 256 с.:ил.
22. Розенблат В.В. Проблема утомления. М.: Медицина, 1975 - 240 с.
23. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда / Под ред. проф. А.М. Шевченко. - Киев, 1986.- 336 с.
24. Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М. Золиной, Н.Ф. Измерова. - М.: Медицина, 1983. - 528 с.,ил.
25. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. Л.: Медицина, Ленинградское. отделение, 1980. - 192 с.: ил.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Работоспособность – способность человека выполнять порученную работу с должным количеством и качеством. Как определить способность выполнять должностную работу тем или иным работником? Нужно понять, что косвенной характеристикой этого физиологического и психологического свойства личности являются показатели производительности (выработки) труда, хронометражные пооперационные данные, оценки качества продукции и т.д.

Надо различать две категории работоспособности: потенциальную (возможность) и кинетическую (в конце работы). Возможность выполнения той или иной работы определяется возрастом, стажем, специальной подготовкой, а также медицинскими показаниями и противопоказаниями. Кинетическая работоспособность определяется затратами энергии по факту выполненной работы.

Трудовая деятельность человека осуществляется в порядке совместного функционирования различных систем организма под мудрым руководством центральной нервной системы. Наличие динамического стереотипа и доминант устанавливает определённый уровень работоспособности организма, время поддержания которого в большой степени зависит от тяжести и напряженности рабочей деятельности, а также от существующих условий труда, режимов труда и отдыха.

О. Граф ещё в 1934 г. предложил физиологическую кривую, в которой отражён период наиболее низкого уровня работоспособности, неблагоприятный для работы. Это время между 1 – 3 часами ночи.

Исследования состояния физиологических функций человека и динамики работоспособности по производственным и иным показателям (при прочих равных условиях) в процессе трудовой деятельности позволяют выявить определенную закономерность, которая характеризуется фазностью физиологических сдвигов. Эта закономерность сводится к признанию того, что в труде любой продолжительности всегда существует четыре фазы: врабатываемость, устойчивая и неустойчивая работоспособность и ёё спад.

Первая фаза соответствует начальному периоду работы, когда рабочий динамический стереотип совершенствуется и подкрепляется правильными вариантами согласованных действий. Важным моментом в этом процессе является формирование доминанты, обеспечивающей нормальное протекание выполняемой работы.

Отметим, что чем больше периодов врабатывания (например, после отвлечений на перекур) тем меньше производительность труда и тем ниже кинетическая работоспособность.

Вторая фаза – устойчивая работоспособность является характерным сочетанием высоких показателей результатов труда с относительной стабильностью и даже некоторым снижением напряжённости физиологических функций.

Третью фазу иногда неправильно обозначают, как "конечный порыв". В этот период возможны всплески работоспособности, но общая тенденция к снижению её показателей (выработки) всё более усиливается.

Четвёртая фаза - спад работоспособности характеризуется нарастающим утомлением. Однако эту фазу в своих практических исследованиях на производстве не видели. Такое состояние, близкое к переутомлению, наблюдали на работниках, которые приходили на работу после труда на садовых участках.

Характер кривой работоспособности зависит от скорости появления и глубины утомления, которое возникает в неустойчивую фазу и зависит от особенностей условий труда и самой работы. Поэтому на практике встречаются отклонения от типичной классической кривой работоспособности, которые проявляются в большей или меньшей выраженности фаз, иногда с полным отсутствием какой-либо из них. Необходимо запомнить, что наличие резких колебаний работоспособности и кратковременность её устойчивой фазы является признаком повышенной тяжести труда.

Утомление – величина обратная работоспособности. Под утомлением понимают понижение способности к труду, обусловленное выполнением определенной работы. Надо различать: состояние утомления (после работы или во время работы) и процесс развития утомления.

Изучением причин развития утомления начали заниматься в конце XIX столетия. Был создан ряд теорий утомления, которые еще до сих пор поддерживаются некоторыми зарубежными физиологами.

Одной из первых появилась теория истощения в мышцах энергетических запасов - углеводов и липидов. Научное обоснование такая теория не имеет, так как показано, что у животного, доведенного вследствие интенсивной работы до утомления, заканчивающегося смертью, в печени остается достаточный запас гликогена. При очень интенсивной работе утомление может наступить быстро, через 2 - 3 минуты, и трудно предположить, чтобы за это время исчезли из организма запасы гликогена и липоидов.

Появились также теории "отравления" организма или продуктами распада белков и углеводов (Пфлюгер), или специальными токсинами - кенотоксинами (Вейхардт). Эта теория обосновывалась тем, что кровь утомленного животного, введенная нормальному животному, вызывала у него состояние, похожее на утомление. Но, при этом нельзя забывать о совместимости крови и реакции на введение чужеродного белка.

Теория эта не только неверна, но и вредна, так как она пытается трактовать труд как отрицательный фактор в жизнедеятельности человека.

Между тем хорошо известно, что труд, утомление стимулирует жизненные процессы, установлено, что процессы распада вызывают активные процессы восстановления.

Наконец, была теория засорения организма продуктами распада, в частности молочной кислотой (Хилл). Действительно, накопление молочной кислоты может сопутствовать утомлению: чем интенсивнее работа, тем больше накапливается молочной кислоты. Однако молочная кислота не является причиной утомления. Это показано было прямыми опытами: накопление молочной кислоты не только не прекращало работу, а, наоборот, стимулировало ее. Прекращение же работы вследствие утомления совпадало с уменьшением содержания молочной кислоты.

Эта теория утомления оказались физиологически необоснованной, поскольку построена на результатах исследования изолированной мышцы вне связи с остальными функциями целого организма. Следовательно, и с регулирующей ролью центральной нервной системы. Авторы этих теорий принимали частные изменения за общие в целостном организме.

Практически, теория засорения организма в объяснении процессов утомления является оппортунистической трактовкой диалектики частного и общего.

Еще И. М. Сеченов высказал мнение, что ощущение усталости нельзя связывать с состоянием работающих мышц, что источник ощущения усталости находится в центральной нервной системе. То, что центральная нервная система, а именно кора головного мозга, лимитирует работу, доказано многими фактами. У животного, у которого удалена кора головного мозга, двигательная активность не только не снижается, а, наоборот, увеличивается. Человек под влиянием суггестии может совершать тяжелую физическую работу при небольших энергетических затратах, без наступления утомления в течение длительного времени.

На основании учения Н. Е. Введенского, А. А. Ухтомского и особенно И. П. Павлова, представилось возможным доказать связь прекращения работы вследствие утомления с состоянием центральной нервной системы, понять механизм этого явления и создать физиологически обоснованную теорию утомления.

Нормальная деятельность центральной нервной системы зависит от ее функционального состояния. Оно определяется рядом условий, согласованность которых создает функциональное единство, обеспечивающее центрально-нервное координирующее действие. Нарушение координирующей и регуляционной функции коры мозга ведет к понижению работоспособности или, прекращению функций всей системы, то есть - к утомлению.

Различают (М. Виноградов) быстро развивающееся утомление в результате непривычной или чрезмерной работы и - медленно развивающееся утомление (вторичное) с нерезко выраженными изменениями в организме в результате хотя и привычной, но слишком длительной работы.

Быстро развивающееся утомление может наступить в результате значительных физических усилий или непривычной очень напряженной работы. Утомление наступает вследствие нарушения центральной координации функций и возникновения экстренных очагов торможения в результате несоответствия рабочего задания функциональным возможностям организма. Действительно, в начале физического напряжения повышается условно-рефлекторная деятельность (усиление возбуждения). Возрастает сила условных рефлексов, укорачивается латентный период, но в то же время, уже в начале работы растормаживается дифференцировка, появляются фазовые состояния, более ясно выраженные к концу работы (развитие тормозных процессов).

Восстановление исходного состояния происходит довольно быстро и проходит стадию экзальтации - повышенного возбуждения, которая характеризуется увеличением интенсивности рефлекса, укорочением латентного периода.

Соответственно изменяется электрическая активность коры головного мозга (биотоки): нормальная частота ритма (возбуждения) дезорганизуется и в дальнейшем полностью исчезает, усиливается  -ритм, а с развитием торможения появляются длинные волны -  -ритм. Восстановление происходит в обратном порядке. Такой же характер носят изменения электрической активности мышц: на максимуме увеличения амплитуды потенциалов действия (торможение) дальнейшая работа становится невозможной.

Характерной особенностью быстро развивающегося утомления является и быстрое восстановление функции после работы до исходного состояния. Чем больше статическое напряжение, чем быстрее развивается утомление, тем быстрее происходит восстановление. Можно считать, что утомление наступает в результате торможения в двигательном центре коры головного мозга.

Возникает в таком случае вопрос: можно ли отождествлять утомление и торможение? На этот вопрос следует ответить отрицательно. По И. П. Павлову, торможение есть мера предохранения клетки от функционального "истощения", "разрушения".

Период торможения в клетке головного мозга является периодом восстановления клетки.

Это доказано исследованием обменных процессов коры головного мозга в состоянии возбуждения и торможения. Возбуждение характеризуется повышением обменных процессов в коре головного мозга. В частности, усиливаются гликолитические процессы, снижается содержание АТФ и креатинфосфата, увеличивается количество аммиака и др.

Торможение же в нормальных физиологических условиях, характеризуется восстановлением нарушенных процессов обмена.

Таким образом, торможение не есть истощение энергетических возможностей клетки, а состояние восстановления функции и мера предупреждения ее функционального истощения. Это состояние, по-видимому, позволяет клетке не реагировать на поступающие к ней импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Связь же утомления с торможением заключается в том, что охранительное торможение является одним из важных компонентов значительно более сложного процесса - утомления работающего человека (С. А. Косилов).

На скорость развития торможения большое влияние оказывает питание клетки, осуществляемое через систему кровообращения. Л. А. Орбели и его сотрудники показали, что таким трофическим (адаптационно-трофическим) механизмом для всех тканей является симпатическая нервная система (иногда парасимпатическая), усиливающая интенсивность химических процессов в организме, повышающая уровень физиологической возбудимости, оказывающая положительное влияние на физиологическую лабильность - подвижность нервных процессов. При раздражении симпатических нервов функциональная способность утомленной мышцы повышается.

Медленно развивающееся утомление характеризуется постепенным снижением работоспособности в результате привычной, но чрезмерно длительной или монотонной работы.

Быстро развивающееся утомление, как уже указывалось, чаще всего наступает до приобретения трудовых навыков. В дальнейшем вследствие тренировки образуется динамический рабочий стереотип, дающий возможность выполнять работу длительное время при высокой работоспособности.

При первичном утомлении трудоспособность падает быстрее из-за быстро развивающегося торможения. При вторичном же утомлении работоспособность постепенно уменьшается в результате медленного снижения лабильности нервных центров, характеризующейся затягиванием физиологических интервалов. Иначе говоря, понижается функциональная деятельность, выражающаяся в общем, снижении реактивности физиологической системы.

При первичном утомлении торможение быстро развивается и быстро исчезает после прекращения работы - оно ясно очерчено, концентрировано в определенных очагах. При вторичном утомлении торможение развивается медленно, оно неустойчиво, неглубоко и постепенно приобретает характер как бы застойного торможения.

При любом утомлении величина условных двигательных рефлексов волнообразно колеблется, доходит до уровня ниже исходного. Резко ослабляются рецепторные функции: снижается лабильность зрительного и слухового анализаторов, нарушаются мышечный баланс глаз, координация движений, их точность, равновесие тела при стоянии. Динамика лабильности в течение рабочего дня изменяется параллельно изменению работоспособности. Снижение лабильности указывает на начинающееся утомление, что в производственных условиях может выразиться в падении почасовой производительности труда, увеличении брака и увеличении длительности отдельных операций за счет микропауз.

Процессы определяющие первичное утомление не создают условий для кумуляции функциональных или органических изменений, как в центральной нервной системе, так и в периферических органах и системах. Это не происходит только из-за того, что первичное утомление возникает от новой работы не более двух-трёх раз, поскольку дальше создаются элементы системы динамического рабочего стереотипа и доминант. Непривычная ранее работа становится привычной, а следовательно такой работой, которая обуславливает появление вторичного утомления.

Изменения при вторичное утомление могут накапливаться изо дня в день и перейти в переутомление или перенапряжение, являющееся уже патологическим состоянием. Эти состояния приводят к повышенной неспецифической заболеваемости работающих. С другой стороны они могут вызвать так называемые “болезни перенапряжения”. Омозолелость кожи рук у лиц физического труда есть признак перенапряжения кожной функции в процессе труда. Плече лопаточные периартрозы у маляров, штукатуров, клейщиц больших изделий обусловлены повторяющимися движениями верхних конечностей в процессе труда. Тендовагиниты, мышечные невралгии и пр. У каменщиков также есть следствие перенапряжение нервно-мышечного аппарата.

При работе с персональными электронно-вычислительными машинами опасность представляет не электромагнитные поля небольшой мощности (до 5 вт, токи утечки), а длительная сидячая рабочая поза и зрительное перенапряжение. Первое проявляется у мужчин в развитии аденом предстательной железы, у женщин - в выкидышах, аднекситах и пр. Мы, из своего опыта работы с компьютером выделяем, транзиторную компьютерную миопию, характеризующуюся быстрым восстановлением остроты зрения после достаточного отдыха.

Варикозные расширения вен нижних конечностей у педагогов, хирургов, ткачих (Рыжов А.Я.) и пр. работников, в труде которых преобладает рабочая поза стоя, во многом обусловлены работой и являются следствием перенапряжения мышц ног.

По определению, переутомление и/или перенапряжение – это состояния, при которых обнаруживаются не прошедшие в течение регламентированного отдыха, признаки утомления. Не все функциональные показатели пришли к исходному фону, производительность ниже, чем в предыдущем периоде и пр.

Вторым дифференциальным признаком утомления и переутомления, о чём уже говорили, является изменения показателей различных функций по сравнению с началом работы. Если они не выходят за доверительные границы исходных индексов, то говорим об утомлении. Если выходят, то это наглядный симптом переутомления и/или перенапряжения.

Переходя к обсуждению мероприятий по повышению работоспособности и предупреждения переутомления должны вспомнить работы Ф. Тейлора. Именно он, организуя работу на конвейерах Форда, убедился что:

1. Скорость конвейера должна определяться состоянием самого слабого и неподготовленного рабочего или самой сложной и длительной трудовой операцией,

2. В работе должны перерывы, периоды отдыха,

3. Наилучшая производительность труда определяется в дневное время (10.00-11.00 часов), в среду,

Утомление является не только физиолого-гигиенической, но и социальной проблемой. Научно-технический прогресс направлен на повышение производительности труда и тем самым на его облегчение. В развитых странах для повышения производительности труда и предупреждения утомления, в широком масштабе проводится механизация трудоемких работ, автоматизация производственных процессов, рационализация станков и оборудования, радио- и телеуправление ими.

Все это, бесспорно, значительно облегчает и улучшает условия труда, способствует повышению его производительности и улучшению состояния здоровья работников.

Наряду с этим исключительно большое значение придается физиологической оптимизации трудовых процессов. Основными направлениями в ней, являются:

1) Рациональная организация трудового процесса;

2) Создание условий для быстрого овладения трудовыми навыками;

3) Рациональная организация режима труда и отдыха.

Рациональная организация трудового процесса включает комплекс очень важных мер и, прежде всего мероприятий по построению рабочих движений.

Рациональное движение должно быть построено на физиологически выгодном использовании активных и пассивных сил.

Квалифицированный рабочий, например, производит движение вначале с большой скоростью, а к концу - с малой.

Рабочий с недостаточным опытом стремится в течение всего движения сохранять постоянную скорость. Последнее физиологически неразумно, так как в этом случае возбуждение сохраняется в течение всего движения, оно разлитое, а не концентрированное, активное напряжение мышц длится гораздо дольше, пассивные силы не используются.

Движение должно быть плавным, без резкой смены темпа и направления. Такое движение сопровождается менее напряженной работой коры головного мозга.

Эллиптическая форма траектории движения во много раз целесообразнее прямолинейной, поскольку она соответствует анатомической структуре суставов.

Движения с полным размахом неразумны: повышены затраты энергии и возникают добавочные проприоцептивные импульсы, ведущие к более быстрому наступлению утомления.

При сочетанной работе обеих рук повышается производительность не только общая, но и каждой руки в отдельности. При сочетании работы сгибателей одной руки и разгибателей другой работоспособность повышается.

Следует устранять лишние движения. Обычно это достигается квантификацией (разделением) сложного трудового процесса, движений на отдельные элементы.

При этом, с одной стороны, нужно иметь в виду равномерность физической нагрузки, с другой - не стремиться слишком, расчленять трудовой процесс, так как многократное выполнение элементарных операций создает условия монотонности и способствует более быстрому утомлению. При рационализации рабочих движений следует соблюдать принцип экономии мышечной массы. В тяжелой работе должны вовлекаться крупные проксимальные мышцы, а в легкой - мелкие дистальные мышцы.

Уже давно разработаны компьютерные программы, позволяющие перебирать варианты движений и подыскивать наиболее разумные. Так, для станочников, благодаря квантификации движений у разных работников-станочников, в США уже давно созданы программы, которые предлагают до 200 вариантов различных управляющих движений, что значительно оптимизирует трудовую нагрузку.

Двигательная деятельность возникает и непрерывно корректируется при активном участии главным образом зрительного и двигательного анализаторов. Анализаторы действуют сочетанно, но в каждом случае возможно преобладание деятельности того или другого анализатора. Так, при вождении автомобиля зрение определяет правильное направление движения, слух - состояние двигателя. На основании изучения труда водителей автомобилей и других работников, управляющих машинами по слуху, создана концепция “информационной компоненты производственного шума” (Колганов Л.К. и др.).

Большую роль в рационализации трудового процесса играет ритмичность. Ритм выражается в повторном воспроизведении комплекса отдельных приёмов, представляющего собой законченный цикл. Повторяемость цикла имеет строго временную и пространственную характеристику. Нередко различают понятия ритма и темпа (скорости).

Практически же эти два понятия неотделимы, причем ритм как более широкое понятие включает темп (скорость) как понятие частное.

Ритмическая трудовая деятельность способствует образованию временных связей, закрепляющихся в динамический стереотип. Экономичность ритмичной работы обусловливается тем, что благодаря упроченным взаимным связям приобретается автоматизм рабочих движений и максимальное использование пассивных сил мышечного аппарата - инерции и эластичности. При усвоенном ритме достигается наивысшая работоспособность, отмечаются наименьшие энергетические затраты, низкое содержание молочной кислоты, слегка повышенный устойчивый уровень сахара крови.

Индивидуальный ритм может быть ускорен, и новый усвоенный ритм становится оптимальным; при этом биохимические и физиологические процессы протекают на уровне прежнего ритма.

В свете сказанного следует отвергнуть механистическое представление некоторых физиологов, полагающих, что для каждого человека существует свой неизменный оптимальный ритм. От таких представлений исходит теория “трёх биоритмов”. Её суть в том, что жизнь человека протекает по трём основным ритмам: эмоциональному (28 дней), интеллектуальному (24 дня) и физическому (21 день), которые устанавливаются от момента рождения. Мы проверили эту концепцию расчётом. Оказалось, что погрешность расчётов учитывающих милисекунду момента рождения человека через 40 лет жизни, достигает 30-40 дней, то есть дважды перекрывает длительность указанных циклов. С другой стороны, есть некоторая статистика, когда пересечение кривых этих циклов ознаменовалось какими-то неблагоприятными ситуациями. Однако, знакомство с этой статистикой не убедило нас в правомерности концепции.

С другой стороны, проводя исследования в этом направлении на Оренбургском гелиевом заводе в 1989-90 гг., обнаружили, что совокупность указанных циклов у работников сменных бригад зависит от общего показателя работоспособности в дневное время и не зависит - в ночное.

Ритмичная работа наряду с положительными моментами, имеет и отрицательные свойства. Длительная ритмичная, однообразная по своему характеру деятельность приобретает монотонность, которая в свою очередь приводит к падению работоспособности и утомлению вследствие развивающегося торможения в коре головного мозга.

Отметим, что согласно М.А. Грицевскому, следует различать два вида монотонности труда: а) Монотония движения (труд водителя автомобиля), б) Монотония покоя (труд аппаратчика химического производства - активное ожидание).

Принято считать, что статическое напряжение в трудовом процессе, в общем, является фактором неблагоприятным, быстро приводящим к утомлению. Между тем, в некоторых случаях, статическое напряжение оказывается фактором благоприятным, повышающим эффективность динамической работы мышц. Доказано, что предварительное статическое напряжение, например сгибателей предплечья, не только не уменьшает последующую динамическую работу, а, наоборот, увеличивает ее. Данное обстоятельство объясняет необходимость статического напряжения перед стартом например, в соревнованиях по бегу, на велогонках, а также в комплексах физических упражнений некоторых восточных систем.

Как известно, при длительной статической работе утомление связано с развитием центрального торможения вследствие длительного и частого повторения импульсов, идущих от работающих мышц, т. е. неблагоприятных (пессимальных, по Н. Е. Введенскому) условий иннервации. Когда при переходе к динамической работе условия иннервации становятся благоприятными (оптимальными), создаются ситуации повышенной возбудимости и повышенной работоспособности. Однако, он наступает, не сразу, а после второго фазного сокращения (следовые изменения, по Н. Е. Введенскому). Примером может служить следующий опыт: после статической работы до отказа первая проба динамической работы не вызывает повышения мышечной силы, а после второй пробы динамической работы происходит резкое увеличение мышечного усилия.

Оказывается, что при сочетании и соответствующих соотношениях статической и динамической работы в одном цикле энергия расходуется более экономно как при работе, так и в период восстановления.

Сказанное свидетельствует о том, что статическое напряжение в известных условиях служит стимулятором динамической работы. Необходимым условием является чередование статических и динамических усилий. Это условие должно быть положено в. основу рационализации трудовых процессов.

Но, если статический компонент имеет в трудовом процессе значительный по величине и длительности удельный вес, его необходимо максимально ограничить - в ряде случаев путем механизации трудовых процессов.

С физиологической точки зрения к типичной статической работе можно отнести мышечное напряжение для поддержания так называемых "позных состояний", т. е. позы человека во время работы.

Специфической для человека является поза "стоя", к которой он в процессе эволюции адаптировался. Однако при длительном стоянии возможны расстройства физиологических функций вплоть до патологических изменений: венозный застой, расширение вен, отеки, плоскостопие и др. В положении сидя тетаническое напряжение мышц заменяется тоническим, улучшается деятельность сердца и других органов.

Выбор позы должен сообразоваться с характером работы, обеспечивать устойчивую работоспособность. При выборе позы большое значение имеет величина прилагаемых усилий: при усилии 5 кг выгодно работать сидя, при усилии более 10 кг эффект одинаков и сидя и стоя, а при усилии 20 кг выгодно работать стоя.

В позе сидя необходимо предусмотреть условия правильной посадки без вынужденного положения тела. Это не значит, конечно, что всегда нужно сидеть с выпрямленным корпусом. Иногда выгодно сидеть с небольшим наклоном вперед и небольшим изгибом поясничной части позвоночника. С физиологической точки зрения, правильный выбор позы, заключается в создании условий периодического изменения позы от слегка согнутой до выпрямленной, от сидячей позы до позы стоя.

Обеспечить эту возможность можно, в частности, рациональным устройством рабочего стула. К конструкции стула предъявляются следующие требования:

Удобная опора для спины, легко передвигаемая по вертикали и спереди назад;

Поверхность сиденья, соответствующая анатомической форме ягодиц; винтовой ствол, позволяющий передвигать сиденье по вертикали;

Откидное сиденье для того, чтобы при желания рабочего можно было работать стоя.

Дополнительно в соответствии с характером работы могут быть предъявлены требования:

вырез в сиденье для ноги при необходимости нажимать на педаль,

подлокотники для опоры рук,

колесики при необходимости передвижения, амортизаторы при наличии вибрации, подставка для ног.

Упражнение и тренировка являются важными условиями быстрого формирования трудовых навыков. В процессе упражнения, которое лежит в ос-нове образования всякого двигательного акта, принимает участие весь организм, устанавливается точное взаимодействие между центральной нервной системой, рецепторами, двигательными аппаратами и дыхательной, сер-дечно-сосудистой и всеми другими системами. Это происходит вследствие образования условных рефлексов на комплекс внешних и внутренних раздражителей. Кривая работоспособности в процессе тренировки (по М.И. Виноградову) представляется трехфазной.

Первая фаза - работоспособность непрерывно падает и быстро доходит до уровня, характеризующего, невозможность работы.

Вторая фаза - устранение лишних движений; движения теряют свою первоначальную скованность, становятся точными, легкими, автоматизированными.

Т ретья фаза - доведения движения до автоматизма означает не торможение в нервных центрах, а некоторое понижение возбудимости, позволяющее выполнять автоматически условнорефлекторно выработанные движения. Например, отработка у новобранцев такого элемента, как “подход, доклад начальнику”. В процессе тренировки, некоторые могут упасть...Или отработка “строевого шага”... В дальнейшем, при закреплении таких навыков до автомизма военнослужащий выполняет их не задумываясь...

Таким образом, упражнение (тренировка) является могущественным фактором в предупреждении утомления.

Организация рационального режима труда и отдыха, т. е. рационального чередования работы и перерывов, имеет огромное значение в комплексе мероприятий по повышению работоспособности и предупреждению утомления.

В организации режима труда и отдыха возникают следующие основные задачи:

1) Определение времени предоставления перерывов для отдыха в течение рабочего дня,

2) Установление длительности перерывов.

Первая задача решается сравнительно просто - по учету, если это возможно, почасовой производительности труда в течение дня.

Отметим, что рост производительности регистрируется в начале рабочего дня до некоторого уровня (фаза врабатываемости). Затем происходит падения показателя ко времени обеденного перерыва. Во второй половине рабочего дня характер кривой повторяется.

При утомительной работе производительность труда (работоспособность) может снизиться задолго до обеденного перерыва или конца рабочего дня. Перерыв для отдыха нужно предоставлять с таким расчетом, чтобы обеспечить устойчивую производительность труда в течение всего рабочего дня. Учёт производительности для этого лучше проводит за короткие периоды соразмерные с характером, содержанием, ритмом и темпом труда.

В том случае, если производительность не поддается почасовому учету, можно для определения времени предоставления перерыва для отдыха использовать другие критерии. Информативными могут оказаться такие параметры, как увеличение времени на трудовые операции и сокращение времени микропауз между операциями, возрастание показателей энергетических затрат или функциональных сдвигов той или другой системы, напряжение внимания и др.

Вторая задача - определение длительности перерывов для отдыха, как правило, решается экспериментально путем сравнения двух-трёх вариантов режима труда и отдыха.

В течение рабочего дня обязательно предоставляется один длительный перерыв на обед, причем рационально такой перерыв делать в середине рабочего дня. Кроме этого длительного перерыва, необходимо, исходя из учета почасовой производительности или других критериев, предоставлять короткие перерывы в течение рабочего дня. Полезность таких коротких перерывов для отдыха доказана многочисленными исследователями в области физиологии труда. Для иллюстрации приведём следующую таблицу.

Таблица 1

Влияние коротких перерывов на производительность труда

при сборке реле

Из таблицы видно, что, несмотря на более длительный общий отдых (30 минут), режим с шестью-5-минутными паузами дает большую производительность труда, чем прочие режимы.

Так, почасовая производительность ткачих при 7-часовом рабочем дне с дополнительным к 30-минутному обеденному перерыву 10-минутным отдыхом, повысилась на 3,45% (А.А. Балажкова). Очевидно, рационально предоставлять для отдыха короткие перерывы неодинаковой длительности, увеличивая их по мере продолжения работы. В свете этого представляют интерес данные следующей таблицы 2.

При двух нерегламентированных режимах перерывы устанавливал сам рабочий (откатчик вагонеток). В двух других режимах перерывы для отдыха были регламентированы по такой схеме.

I вариант: после каждой 5-й вагонетки отдых 2 минуты, после каждой 15-й вагонетки - 5 минут, после каждой 45-й вагонетки -15 минут;

II вариант: после каждой 10-й вагонетки отдых 2 минуты, после каждой 20-й вагонетки -5 минут, после каждой 50-й вагонетки -15 минут.

Второй вариант режима труда и отдыха, несмотря на меньшую общую длительность отдыха в течение рабочего дня, оказался наиболее эффективным в отношении производительности труда и расхода энергии.

Таблица 2

Производительность труда и расход энергии откатчика вагонеток

в зависимости от режима труда и отдыха

Как можно объяснить с физиологической точки зрения пользу коротких перерывов - 5 и 2 минуты?

Доказано, что за такой короткий срок не наступает восстановления функциональных сдвигов. Изучение периода возобновления работы через разные промежутки времени после предшествующей работы показало, что в послерабочий период наблюдается своеобразное чередование пессимальных и оптимальных состояний организма по Н.Е. Введенскому.

Возобновление работы в фазе повышенной возбудимости (оптимум) после рабочего периода целесообразно потому, что в этой фазе еще не утеряна рабочая установка, а динамический стереотип легка воспроизводится.

Огромное значение в организации режима труда и отдыха при одной и той же интенсивности имеет соотношение элементов работы и отдыха, т. е. наличие и длительность микропауз между сокращениями мышц. При соотношении элементов работы и пауз 1:1, работоспособность и производительность труда наивысшие. Длительность микропауз имеет большое значение для процессов восстановления, так как они происходят в мышце в период ее расслабления. При неадекватной длительности микропауз накапливаются продукты распада, снижается функциональная лабильность и работоспособность.

В настоящее время, как правило, режим труда и отдыха устанавливают экспериментальным путем для конкретного вида трудового процесса и его условий. Совершенно очевидно, что таким путем научно обосновать режим труда и отдыха для всех трудовых процессов невозможно. Следует поэтому попытаться классифицировать все виды трудовых процессов и соответственно этой классификации установить типовые схемы режима труда и отдыха.

Кроме режима труда и отдыха в течение рабочего дня необходимо регламентировать также еженедельный и ежегодный отдых продолжительностью 12, 24, 48 рабочих дней. Целесообразно ежегодный отдых продолжительностью 48 рабочих дней разделить на два срока.

Особое место занимает вопрос о режиме труда и отдыха при конвейерной системе работы. Главной особенностью ее является монотонность, приводящая к быстрому утомлению.

Конвейерная система организации труда с физиологической точки зрения глубоко противоречива. С одной стороны, присущая этой системе ритмичность позволяет развить автоматизм и значительно облегчает работу. С другой - длительное, многократное воздействие однообразного раздражителя на один и тот же участок коры головного мозга вызывает торможение и быстро развивающееся утомление.

Рядом исследований (С.А. Косилов, 3.М. Золина и др.) установлено, что при неправильной организации режима труда на конвейере разных типов в процессе работы наблюдается нарастающее утомление, характеризующееся нарушением устойчивости динамического стереотипа. При этом наблюдается увеличение латентного периода двигательных рефлексов, снижение лабильности зрительного и слухового анализаторов, удлинение рабочей операции за счет укорочения микропауз, что приводит к уменьшению времени для отдыха, снижению производительности труда и качества работы. К концу рабочего дня может наступить ясно выраженное утомление с развитием тормозных процессов в коре головного мозга.

Для предупреждения утомления при работе на конвейере было уже недостаточно введения только коротких перерывов для отдыха в течение рабочего дня. Эффективным оказалось переключение с одной операции на другую, физиологическая основа которого базируется на межцентральных отношениях (К.С. Точилов). Следует избегать чрезмерного упрощения рабочих операций доведением их до элементарных монотонных движений. В ряде случаев элементарные операции могут быть объединены в более сложные и разнообразные по содержанию. Рекомендуется снижать скорость движения конвейера при намечающемся падении работоспособности. Благоприятное влияние оказывает и введение через каждый час коротких (5-10 минут) перерывов для отдыха с использованием их для физических упражнений. Благотворное влияние может оказать введение таких раздражителей, как музыка. Эффективность всех этих мероприятий подтверждена на практике.

В рациональную организацию режима труда и отдыха входит и так называемый активный отдых. В.О. Бугуславский и П.А. Конопасевич, ученики И.М. Сеченова, в своих кандидатских диссертациях (1891-92 гг.) первые поставили вопрос о возможности снятия мышечной усталости за счёт поочередного включения в работу отдельных групп мышц и тем самым заложили экспериментальные основы теории “активного отдыха”.

Целостное, обобщённое физиологическое обоснование целесообразности этой теории было дано И. М. Сеченовым, доказавшим эффективность смены работающих мышц для повышения работоспособности. “Феномен Сеченова” и был положен в основу организации активного отдыха.

По И. П. Павлову, во время торможения происходят процессы восстановления в клетках коры головного мозга, подготавливающие их к новой деятельности. Во время отдыха утомленной правой руки возбуждение, возникающее при включении в работу левой руки, по закону индукции углубит торможение в клетках, в которых уже развилось торможение в. результате утомительной работы. Вследствие этого усиливаются восстановительные процессы, и наступает более быстрое восстановление работоспособности, чем при пассивном отдыхе.

Феномен Сеченова в производственных условиях используется в. виде включения в трудовые процессы специально разработанного комплекса физических упражнений. Они способствуют улучшению деятельности центров коры головного мозга, активизируют функциональные процессы всего организма, повышают эмоциональный тонус и работоспособность, а, следовательно, и производительность труда.

Вводная гимнастика (лучше с элементами статического напряжения) создает состояние готовности к работе, усиливает процессы возбуждения и торможения, что имеет большое значение для формирования динамического стереотипа, ускоряет процесс врабатываемости. При составлении комплекса вводных гимнастических упражнений должны быть учтены движения и ритм, типичные для предстоящего трудового процесса.

Физкультпаузы во время работы применяются в течение дня от одного до трех раз во время регламентированных перерывов и в начале обеденного перерыва. Распределение физкультпауз производится в зависимости от работоспособности и функционального состояния человека. Содержание комплекса физических упражнений определяется характером нервной и мышечной деятельности в трудовом процессе. При легкой монотонной работе, во время которой быстро развивается торможение, комплекс упражнений должен быть разнообразным, направленным на вовлечение неактивных в процессе работы мышечных групп. При тяжелой физической работе и многообразии движений следует применять движения, способствующие ускорению процессов восстановления функций. Этого можно достичь путем применения расслаблений и растяжении мышечных аппаратов в комплексе с периодами полного отдыха.

Комплекс физических упражнений следует периодически разнообразить, иначе он станет составной частью рабочего стереотипа и утратит свойства нового раздражителя.

Наши исследования обнаружили ограничение для применения феномена на производстве: если физкультпаузы, физкультурные упражнения проводятся в загрязнённой атмосфере, то эффективность отдыха снижается.

Физические упражнения во время работы и, особенно во время обеденного перерыва не исключают также и пассивного отдыха, т. е. состояния покоя. В этом случае нужно стремиться создать такие условия, при которых тело человека находилось бы в наиболее естественном к удобном положении - сидя или лежа.

Таким образом, мы с Вами рассмотрели особенности современных представлений о работоспособности и утомлении работающего человека. Подчеркну, что физиологические возможности человека, определяющие указанные функции, в первую очередь регулируются и зависят от центральной нервной системы. В этом ещё раз проявляется принцип нервизма, обоснованный работами не только И.П. Павлова, но и работами ряда отечественных физиологов.

Составил: В.О. Красовский,

09.08.2004 г.

Утомление - сложное явление, развивающееся во всем орга¬низме. Развивающееся в опыте утомление изолированной мышцы в связи с ее длительной работой выражается в постепенном уменьшении амплитуды сокращений, удлинении фазы расслабления, а также в том, что расслабление постепенно становится все менее полным - развивается контрактура. Спе-циальные исследования обнаружили, что в утомленной мышце уменьшается возбудимость (порог раздражения повышается), удлиняется скрытый период (отрезок времени от момента начала раздражения мышцы до момента начала сокращения), увеличи¬вается вязкость. Необходимо отметить, что эти признаки имеют место и при двигательной деятельности в мышцах всего орга-низма. Нервно-мышечный препарат содержит в себе три элемента: мышечное волокно, нервно-мышечный синапс и нервное волокно. Опыт показывает, что при утомлении нервно-мышечного препа¬рата изменение функциональных свойств наступает, в первую очередь, в нервно-мышечных синапсах, во вторую очередь, - непосредственно в мышечных волокнах. Что касается нервных проводников, то они, как впервые показал Н. Е. Введенский, практически «неутомимы». Изменение функциональных свойств нервно-мышечных синапсов выражается в нарушении процесса передачи возбуждения с нервных волокон на мышечные.

Существует несколько теорий развития утомления. Все они разрабатывались в условиях изолированной мышцы, на нервно-мышечном препарате. Одной из наиболее ранних теорий, пытавшихся объяснить про-исхождение утомления, была теория «истощения». Поскольку осуществление любой деятельности связано с превращениями энергии, предполагали, что утомление мышцы при ее работе есть следствие расхода энергетических веществ, т. е. результат истощения имеющихся в ней известных запасов этих веществ. Однако эксперименты показали, что значительное утомление изолированной мышцы наступает раньше, чем в действительности исчерпы¬ваются в ней запасы углеводов. Если же опыт проводится в условиях, когда мышца не отделена от организма и в ней поддерживается нормальное кровообращение, то содержание углеводов в утомленной мышце вообще мало отличается от исходных данных. Далее оказалось возможным восстановить работоспособность утомленной изолированной мышцы, промывая ее физиологическим раствором, который сам по себе не восполняет расхода энергетических веществ. Таким образом, теория «истощения» не дает должного объяснения утомления изолированной мышцы, тем более она неприемлема для объяснения утомления при мышечной деятельности целого организма.

Сущность теории «задушения» сводится к предположению, что утомление мышцы при работе вызывается нарастающей недостаточностью притока кислорода. Однако исследования показали, что мышца может совершать свою работу вообще без всякого доступа кислорода извне, например при нахождении изолированной мышцы в камере, наполненной азотом. Сокращение мышцы без доступа кислорода извне происходит за счет анаэробных процессов расщепления аденозинтрифосфата и креатинфосфата и распада гликогена до молочной кислоты. Утомление мышцы в бескислородной среде наступает все же значительно быстрее, чем в обычных условиях.

Теория «засорения» основывается на том, что мышечная работа связана с усиленным распадом энергетических веществ, что приводит к известному накоплению промежуточных продуктов этого распада. Этому обстоятельству авторы теории «засорения» придавали исключительное значение, причем роль главного «засоряющего» вещества приписывали молочной кислоте. Но в двадцатых годах тешущего столетия было впервые установлено, что мышца может сокращаться и в том случае, если углеводный об¬мен в ней совершенно выключен и, следовательно, молочная кислота вовсе не образуется. При этом, утомление мышцы происходит быстрее, чем при ненарушенном углеводном обмене. Несомненно, что при некоторых видах работы накопление в организме недоокисленных продуктов мышечного обмена имеет место и играет свою роль в развитии утомления, но этим не исчерпываются причины утомления.

Исторический интерес представляет теория «отравления». В 1912 г. немецким ученым было заявлено об открытии им «ядов утомления», якобы образующихся в мышцах во время работы. Указывалось, что будто бы возможно вызывать утомление у животных посредством впрыскивания им некоторых доз крови, взятой у утомленного животного. Обнаружение «ядов утомления» открывало принципиальную возможность выработки противоядий против утомления с помощью хорошо известных в микробиологии методов. Однако все опыты, послужившие осно-вой для провозглашения теории «отравления», оказались глубоко ошибочными и несостоятельными.

Перечисленные теории затрагивают только отдельные звенья сложного и многогранного процесса утомления. Утомление организма как результат сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. Мышечная работа  это целостная деятельность всего организма. Функционирование организма как целого и его взаимодействие с внешним миром осуществляется посредством нервной системы при веду¬щей роли ее высшего отдела - коры больших полушарий. Утомление организма вследствие мышечной работы является прежде всего результатом сдвигов в функциональном состоянии центральной нервной системы. И. М. Сеченов писал: «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы: я же помещаю его... исключительно в центральную нервную систему» (Сеченов И. М., 1935). Исследования отечественных физиологов - И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Н. Е. Введенского, А. А. Ухтом¬ского, Л. А. Орбели, Г. В. Фольборта и др. - убедительно обосно¬вывают то важное положение, что в возникновении и развитии утомления нервная система играет ведущую роль.

Утомление организма при мышечной работе, прежде всего, связано с утомлением центральной нервной системы, так как интенсивная мышечная деятельность является в то же время и интенсивной деятельностью нервных центров. Последняя в результате длительной напряженной работы нарушается. Выражением этого нарушения является изменение нормального взаимоотноше¬ния процессов возбуждения и торможения, причем тормозной процесс начинает преобладать. В результате расстраивается нор¬мальное течение рефлекторных процессов, нарушаются регуляция вегетативных функций и координация движений, двигательный аппарат постепенно приходит в недеятельное состояние (Павлов С.Е., 1999; Павлов С.Е. и др., 2001; Селье Г., 1960; Суркина И.Д. и др., 1991; Хмелева С.Н. и др., 1997).

Нервная система наиболее чувствительна к изменениям внутренней среды. Такие факторы утомления, как накопление в крови продуктов работы клеток, уменьшение содержания в крови сахара, недостаток при некоторых условиях кислорода в крови, понижают работоспособность организма не прямо, а глав¬ным образом опосредствованно - через центральную нервную систему Эти возможности коры больших полушарий и других отделов мозга, осуществляемые через посредство интрацентральных путей и вегетативных нервов, реализуются с помощью регулирую¬щих влияний на все органы и ткани, в том числе также и на центральную нервную систему. В активизации этих влияний ведущая роль принадлежит условнорефлекторным реакциям, возникающим при действии самых разнообразных сигнальных раздражителей.

Среди условных раз¬дражителей для человека огромное значение имеет словесный раздражитель, оказывающий свое влияние через вторую сигнальную систему коры больших полу¬шарий, взаимодействующую с первой сигнальной системой. Механизм влияния различных эмоциональных факторов на рабо¬тоспособность организма при утомлении должен рассматриваться в свете взаимодействия двух сигнальных систем. Различные ре¬чевые воздействия (словесные поощрения, призывы и т. д.) могут существенно влиять на течение явлений утомления.

Следует указать на интересные опыты с гипнотическим словесным внушением различных двигательных представлений при выполнении работы. Испытуемый в состоянии гипноза поднимал легкий или тяжелый груз, причем при поднимании легкого груза ему внушалось, что он поднимает тяжелый, а при поднимании тяжелого - внушалось, что он поднимает легкий. В первом случае - при совершении легкой работы на фоне внушенного представления о тяжелой работе - физиологические сдвиги были выше и утомление наступало значительно быстрей, чем в контрольных опытах с выполнением той же работы вне гипноза. Во втором случае -при совершении тяжелой работы на фоне внушенного представления о легкой работе - наблюда¬лось противоположное явление.

Опыты с выполнением работы на фоне тех или иных внушен¬ных двигательных представлений убедительно показывают, что утомление и усталость зависят от состояния центральной нервной системы и, прежде всего, от процессов в коре больших полушарий, которые могут изменяться условнорефлекторным пу¬тем, в частности через посредство второй сигнальной системы. В физиологии принято различать по¬нятия утомление и усталость. Утомление - состояние организма, возникающее вследствие работы и объективно характеризую¬щееся снижением работоспособности, усталость- это субъективная сторона проявления утомления, психическое пережива¬ние, связанное с утомлением, чувство утомления.

Степень усталости большей частью соответствует степени дей-ствительного снижения работоспособности, что в свою очередь связано с количеством и качеством проделанной работы. Однако нередки случаи, когда усталость и другие признаки утомления по своей выраженности друг другу не соответствуют, например, когда усталость чувствуется большая, а объективных данных для резкого снижения работоспособности нет, так как работа про¬делана незначительная. Это наблюдается, если работа совер¬шается без интереса и желания, без ясного представления цели данной работы или ближайших ее результатов. Могут быть дру¬гие случаи, когда налицо все данные для выраженного утомле¬ния, так как работа произведена большая, а усталость тем не менее не чувствуется. Это бывает тогда, когда выполнение работы сопровождается эмоциональным подъемом, обусловли¬ваемым заинтересованностью в работе, сознанием высокой цели и т. п.

Условия, в которых выполнялась утомительная работа (факторы внешней среды, обстановка, коллектив, время суток и т. д.), могут по механизмам временных связей приобрести сигнальное значение, способствуя в дальнейшем развитию утомления и усталости. Эти же условия могут стать и сигналами, противодействующими развитию утомления и усталости, если сама работа на первых порах не была утомительной. Значение условнорефлекторных механизмов в развитии утомления исключительно велико (Васильева В.В. и др.,1977; Волков В.М.,1976; Жбанков О.В. и др.,1999; Сашенков С.Л. и др., 1995). Существенное значение для развития явлений утомления имеют трофические воздействия центральной нервной системы через вегетативные нервы. Симпатические и парасимпатические нервы, как показал впервые Павлов на примере сердечной мышцы, осуществляют часть трофических влияний центральной нервной системы на органы. При раздражении симпатических нер¬вов изменяются функциональные свойства и повышается работо¬способность утомленных скелетных мышц. Последующие исследования вскрыли периферические меха¬низмы, с помощью которых реализуются адаптационно-трофиче¬ские влияния нервной системы на мышцу при ее утомлении. Было показано, что при раздражении симпатических нервов уси¬ливаются окислительные процессы, увеличивается образование аденозинтрифосфорной кислоты, повышается забуференность (щелочной резерв) ткани, повышается электропроводность мышцы и ее упруговязкие свойства. Импульсы по симпатиче¬скому нерву влияют также на функцию нервно-мышечного си-напса, улучшая процесс передачи возбуждения с нерва на мышцу, нарушающийся при утомлении. Трофические влияния центральной нервной системы (т. е. влияния на процессы обмена веществ) имеют всеобщее распро¬странение в организме. Сущность этих влияний может выра¬жаться в изменении функционального состояния различных органов. Возникающие безусловно- и условнорефлекторным путем стимулирующие трофические воздействия центральной нервной системы на все органы и ткани, играют важную роль в мышечной деятельности человека при производственной работе и спор¬тивной деятельности. Эти воздействия в зависимости от своей интенсивности могут в большей или меньшей мере противодействовать наступающему утомлению или, в известной степени, «снимать» уже наступившее утомление (Карпман В.Л. и др., 1988; Куликов В.П. и др., 1998; Озолин Н.Н. и др., 1993; Суздальницкий Р.С. и др., 2000).

Различают физическое и умственное утомление. Кроме того, выделяют первичное утомление, которое развивается достаточно быстро, в начале рабочей смены и является призна­ком недостаточного упрочения трудовых навыков; оно преодолимо в процессе работы, в результате чего возникает «второе дыхание» - значительное повышение работоспособно­сти. Различают вторичное, или медленно развивающееся утомление - собственно утомле­ние, которое возникает примерно спустя 2,5-3 часа от начала рабочей смены, а для его снятия необходим отдых. Переутомление, или хроническое утомление - еще один вид утомления. Оно обусловлено отсутствием надлежащего отдыха между рабочими днями; рассматривается многими как патологическое состояние; проявляется общим падением производительности трудя, увеличением заболеваемости, замедлением роста культурно-технического уровня и квалификации работающего; снижением творческой активности и умственной работоспособности, изменением в деятельности сердечно-сосудистой системы: повышением артериального давления и периферического сопротивления, изменением рит­мики продукции катехоламинов (в норме к ночи продукция катехоламинов снижается, а при переутомлении - нет). Согласно К.К. Платонову выделяют четыре степени пере­утомления - начинающееся, лёгкое, выраженное и тяжёлое, каждая из которых требует соответствующих методов борьбы. Так, для снятия начинающегося переутомления доста­точно регламентировать режим труда и отдыха. При легкой степени переутомления необ­ходимо дождаться отпуска и эффективно использовать его. При выраженном переутомле­нии необходим срочный отдых, лучше - организованный. При тяжелой степени переутом­ления необходимо лечение.

Теории утомления (причины и сущности утомления)

Любая целенаправленная работа представляет собой функционирование сложно организованной системы (функциональной системы), в которой можно выделить исполнительный и управляющий аппарат, эффективное взаимодействие между ними представляет ос­новное условие для получения полезного результата.

Исторически сложилось так, что наиболее исследовано было утомление, возникающее при физической работе. Поэтому все теории, в основном, касаются именно физического утомления, а не умственного.

Теории утомления делят на 2 группы: гуморально-локалистические и центрально-нервные.

Первыми возникни представления о том, что утомление обусловлено нарушениями в работающих мышцах, которые перестают воспринимать сигналы, идущие из ЦНС и вызывающие в норме сокращение. Опыты с изолированными мышцами, например, портняжной или икроножной мышцами лягушки показывают, что при ритмической электростимуляции мышцы можно наблюдать все три классические фазы работоспособности - врабатывания, устойчивой максимальной работоспособности и падения работоспособности, связанное с утомлением. Предполагалось, что такое утомление возникает из-за нехватки энергетичес­ких запасов - гликогена, жира (теория истощения Шиффа), или из-за недостатка кислоро­да (теория задушения Ферворна), или по причине засорения мышцы молочной кислотой или токсинами утомления (теория засорения Пфлюгера).

Справедлива ли эта теория для мышц, работающих в условиях целостного организма? Да, в тех случаях, когда мощность работы высокая, то основные причины отказа от работы (утомления) - это недостаток энергии, недостаток притока кислорода, накопление про­дуктов обмена, например, молочной кислоты. Доказано, что при тренировке - в процессе адаптации к физической нагрузке - в мышцах повышается мощность ферментов, участву­ющих в энергообразовании, происходит биохимическая адаптация, например, у спринте­ров повышается мощность ферментов, участвующих в гликолизе, а у стайеров - мощность ферментов цикла Кребса (Яковлев Н.Н., 1970-1980 гг.). Нами установлено, что в процессе утомления изолированной мышцы может происходить разобщение электромеханического сопряжения: в ответ на генерацию потенциала действия мышца не сокращается, так как передача деполяризации через систему Т-трубочек на цистерны саркоплазматического ретикулюма при утомлении изолированной мышцы блокируется (Циркин В.И., 1972). Любо­пытно, что при обработке изолированной мышцы глицерином происходит разобщение эле­ктромеханического сопряжения: такая мышца способна часами генерировать потенциал действия в ответ на электростимуляцию, но при этом она не сокращается и в ней не накап­ливаются продукты метаболизма, не истощаются запасы энергетических ресурсов.

При работе малой и средней мощности лимитирующим звеном, отказ от работы которо­го должен привести к утомлению, являются структуры, расположенные за пределами рабо­тающей мышцы: синапс, альфа-мотонейрон, нейроны экстрапирамидной и пирамидной си­стемы, нейроны коры, ответственные за формирование замысла движения. Это отражается в представлениях центрально-нервной теории утомления. Среди множества вариантов этой теории многие годы особой популярностью пользуется центрально-корковая теория утом­ления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата: накопление в мышцах молочной кислоты или другие процессы, происходящие в ней, не имеют значения для развития утомления, не яв­ляются его причиной. Основная причина утомления - это процессы утомления ЦНС и, главным образом, в двигательной коре больших полушарий. Предполагается, что в процес­се работы к нейронам коры больших полушарий поступают огромные потоки импульсов от работающих мышц: одновременно в крови появляются метаболиты работающих мышц, ко­торые вместе с потоком афферентной импульсации вызывают торможение нейронов корко­вого отдела двигательного анализатора. Это торможение, в конечном итоге, возникает в результате преобладания расхода энергетических веществ над их синтезом и по своей при­роде является вторичным торможением.

Современный уровень знаний позволяет считать, что представления Н.К. Верещагина и В.В. Розенблата требуют коррекции. Вряд ли, например, можно полностью согласиться, что утомление есть процесс вторичного торможения. В то же время, несомненно, что пред­ставление о нарушении работы корковых нейронов и нейронов других отделов ЦНС, участ­вующих в регуляции двигательной активности, является верным, но оно требует дальней­ших исследований. Очевидно, что в процессе тренировки (адаптации к физической работе) совершенствуются механизмы управления двигательной активностью, что отодвигает на­ступление утомления.

Итак, утомление при физической работе представляет собой временный отказ от рабо­ты в результате выхода из «строя», т. е. нарушения функционирования хотя бы одного из многочисленных звеньев двигательной системы. Чем выше мощность выполняемой рабо­ты, тем выше вероятность того, что таким звеном является нервно-мышечный аппарат.

При умственном утомлении, вероятно, тоже имеет место процесс торможения в нейро­нах, локализованных в различных отделах коры.