Глава 22

_{Физиологические основы труда}

Физиология труда представляет собой раздел физиологии человека, изу­чающий функции скелетных мышц и физиологических систем, обеспечи­вающих их работу, а также механизмы их регуляции при трудовой деятель­ности с целью обоснования рациональной организации труда человека и поддержания высокой работоспособности организма.

В наиболее общем виде труд человека подразделяется на физический и умственный в зависимости от степени вовлеченности в трудовой процесс соответственно скелетных мышц и нервно-психических функций. Оба ви­да труда характеризуются величиной трудовой нагрузки, отражающей уро­вень физиологического напряжения работающего человека. Характер тру­довой нагрузки определяется элементами трудового процесса (мышечная работа, рабочая поза, нагрузка на зрительную систему, психоэмоциональ­ное напряжение, монотонность рабочих действий, гипокинезия), которые оказывают влияние на функции физиологических систем человека. Вели­чина трудовой нагрузки зависит от характера трудового процесса, от режи­ма труда и отдыха, от факторов производственной среды и т. д.

Организм человека адаптируется к физическим и нервно-психическим нагрузкам в зависимости от двух основных факторов. Во-первых, от рабо­тоспособности человека — это способность выполнять работу максимально возможное время без снижения ее эффективности. Работоспособность за­висит от степени тренированности человека, его склонности к данному виду деятельности, состояния его здоровья, мотивации, состояния окру­жающей среды. Во-вторых, адаптация к нагрузкам зависит от коэффициен­та полезного действия, который определяется как отношение величины за­трат энергии на внешнюю (физическую) работу к величине общих энерго­затрат организма человека. Чем ниже коэффициент полезного действия, тем меньше эффективность работы и тем больше напряжение организма.

Физическая работа может быть динамической и статической. Динамиче­ская работа выполняется в том случае, когда в физическом смысле преодо­левается сопротивление на определенном расстоянии (например, при подъеме по лестнице или в гору, при беге или езде на велосипеде) и работа может быть выражена в физических единицах. При положительной дина­мической работе скелетные мышцы укорачиваются и действуют как «дви­гатель», а при отрицательной динамической работе напряжение скелетной мышцы играет роль «тормоза» и уступает весу груза (например, при спуске с горы). Статическая работа производится при изометрическом мышеч­ном сокращении (без изменения длины мышцы), при этом не преодолева­ется никакое расстояние и в физическом смысле это не работа. Однако ор­ганизм реагирует на нее изменениями физиологических функций, соответ­ствующими нагрузке. Проделанная статическая работа измеряется произ­ведением силы сокращения скелетной мышцы и его продолжительности.

Умственная работа включает мыслительный и эмоциональный компонен­ты. Мыслительный компонент преобладает при работе, требующей прояв-

22. Физиологические основы труда • 857

л ения интеллектуальных способностей человека. Примерами служат реше­ние математических задач, обдумывание конкретных ситуаций и концен­трация внимания, обработка сигналов при работе за компьютером или при вождении автомобиля. Умственная работа с преобладанием эмоционально­го компонента связана с реакциями вегетативной нервной системы и нахо­дит выражение в вегетативных компонентах эмоций человека (например, ощущение радости, гнева, печали и т. д.).

Наиболее часто в повседневной жизни человек выполняет комбиниро­ванную работу, когда сочетаются элементы физического и умственного труда {сенсомоторная деятельность). Для этого вида деятельности характер­на не тяжелая мышечная работа, а определенный навык и тренировка, как, например, при выполнении хирургических операций, сборке машин на конвейере и т. д.

22.1. Образование энергии в скелетных мышцах при физической работе

В мышечных клетках человека, как и в любых других видах клеток, проис­ходит энергетический обмен, при котором богатые энергией питательные вещества усваиваются и химически преобразуются, а конечные продукты обмена с более низким содержанием энергии выделяются из клетки. Вы­свобождающаяся при этом энергия в мышцах обеспечивает их сокраще­ние. Основным источником энергии для мышечного сокращения при фи­зической работе является гидролиз АТФ. Макроэргические фосфатные связи молекулы АТФ нестойкие и концевые фосфатные группы легко от­щепляются, при этом освобождается энергия (7—10 ккал/моль АТФ). При­соединение молекул АТФ к головкам миозиновых мостиков и последую­щий гидролиз АТФ являются ключевым моментом в процессе преобразо­вания химической энергии фосфатных связей в механическую энергию мышечного сокращения. В нормальных физиологических условиях мы­шечная активность как низкой, так и высокой мощности не сопровождает­ся истощением запасов энергии макроэргических соединений. Это связано с процессами ресинтеза АТФ. Различают аэробный и анаэробный пути ре-синтеза АТФ.

22.1.1. Анаэробный путь ресинтеза АТФ

При кратковременной физической работе большой мощности ресинтез АТФ происходит анаэробным путем, в котором выделяют три процесса: фосфогенный, миозинкиназный и гликолиз.

Фосфогенный анаэробный процесс (креатинфосфокиназная реакция). В мышцах наряду с АТФ содержится другое макроэргическое фосфорное соединение — креатинфосфат, являющееся вторым после АТФ по значи­мости макроэргическим фосфатным соединением. Креатинфосфат адсор­бируется на сократительных белках миофибрилл и на мембране саркоплаз-матического ретикулума. С тонким филаментом — актином связан фер­мент креатинфосфокиназа, который катализирует реакцию перефосфори-лирования между креатинфосфатом и аденозидифосфатом (АДФ), обра­зующимся при гидролизе АТФ.

Креатинфосфат + АДФ > АТФ + Креатин

Креатинфосфокиназная реакция первой включается в процесс ресинте­за АТФ в момент начала мышечной работы и протекает с максимальной