Normalnaya_fiziologia_V_P_Degtyarev

Центральная (внутримозговая) архитектоника «системокванта» поведения включает механизмы афферентного синтеза, принятия решения, формирования акцептора результата действия, эфферентного синтеза. Результаты целенаправленного поведения оцениваются механизмами акцептора результата действия с помощью обратной афферентации, сигнализирующей о параметрах полученного результата.

Системное «квантование» поведения человека может осуществляться на основе биологических (метаболических), социальных и духовных потребностей. На основе биологических потребностей формируется поведение, направленное на стабилизацию внутренней среды, сохранение целостности тканей организма, продолжение рода. Социальные потребности человека формируются факторами социальной среды и предопределяют «системокванты» поведения, направленные на достижение общественно-значимых результатов — получение общего и специального образования, создание материальных благ, поддержание общественного порядка и др.

«Системокванты» поведения, формирующиеся на основе предварительного обучения, инструкции или самоинструкции, могут иметь в качестве источника духовные потребности человека и строиться целиком его психической деятельностью. Подобные «системокванты» обеспечивают творческую

692

активность человека (ученые, художники, композиторы). Различают врожденную и приобретенную формы «квантования» поведения.

а Врожденное (инстинктивное) «квантование» поведения

основывается на том, что все компоненты «системокванта», включая и целенаправленное поведение, жестко генетически детерминированы. Формирование такого «системокванта» не требует предварительного обучения животного. Врожденная форма квантования лежит в основе инстинктивного поведения.

• Приобретенное «квантование» поведения проявляется у животных и человека в изменяющихся условиях существования. Основой приобретенного «квантования» является обучение. Генетические, жестко фиксированные механизмы поведения для приобретенных форм «квантования» являются первоначальной, исходно ограниченной базой. В процессе онтогенеза при многократном повторении «системоквантов» поведения, направленного прежде всего на удовлетворение основных биологических потребностей организма, происходит постоянное обогащение аппарата акцептора результатов действия за счет своеобразных следов на тех нервных элементах, которые были активизированы ведущей потребностью. Эти следы «проявляются» всякий раз при возникновении конкретной потребности и направляют организм к наиболее успешному ее удовлетворению. Большую роль в этом процессе играют родители, которые обучают потомков выделять из внешней среды специальные раздражители или ситуации, способствующие или препятствующие удовлетворению потребности.

В определенный момент ведущую роль в обучении начинает приобретать индивидуальный опыт. Процесс индивидуального обучения предполагает совершенствование в первую очередь механизмов предвидения результата, а также способов и средств его достижения (программы действий). Большую роль в этом процессе играет образование условных рефлексов, формирование динамического стереотипа. У человека приобретенное «квантование» поведения опирается еще и на выраженные способности к логическому абстрактному мышлению.

По характеру организации системное «квантование» поведения можно разделить на последовательное, иерархическое

исмешанное.

•Последовательное «квантование» поведения предусматривает последовательную смену во времени отдельных «системоквантов», когда удовлетворение одной потребности приводит к формированию следующей. Таким образом происходит

последовательное удовлетворение ведущих потребностей. У человека подобный тип «квантования» наблюдается при осуществлении конвейерных операций, отработке навыков

693

устной и письменной речи, обучении игре на музыкальных инструментах, работе на компьютере.

•Иерархическое «квантование» поведения предусматривает удовлетворение нескольких «промежуточных» потребностей для достижения основной цели — удовлетворения ведущей потребности. Примером может служить поведение студентов

впериод обучения. Для удовлетворения ведущей потребности — получения определенной специальности — студенты должны удовлетворить ряд «промежуточных» потребностей — успешно освоить предметы и сдать экзамены по нескольким дисциплинам.

•Смешанный тип «квантования» включает поведение, при котором на определенных этапах последовательное квантование строится по иерархическому типу и наоборот. Этот тип квантования у человека наблюдается на протяжении всей его жизни, когда «системокванты» психической деятельности сменяются «системоквантами», направленными на удовлетворение биологических или социальных потребностей.

Таким образом, управление жизнедеятельностью организма путем организации функциональных систем гомеостатического и поведенческого уровней обладает рядом свойств, позволяющих адекватно уравновешивать организм в изменяющейся внешней среде. Функциональные системы позволяют реагировать не только на возмущающиеся воздействия внешней среды, но и на основе обратной афферентации перестраивать деятельность организма при отклонении констант внутренней среды.

Помимо этого, в центральных механизмах функциональных систем формируется аппарат предвидения будущих результатов — акцептор результата действия, на основе которого происходит организация опережающих действительные события адаптивных актов, их инициация, что существенно расширяет приспособительные возможности организма. Сравнение параметров достигнутого результата с его афферентной моделью в акцепторе результатов действия служит основой для коррекции деятельности организма в плане получения именно тех результатов, которые наилучшим образом обеспечивают процесс адаптации.

19.3. Системная организация трудовой деятельности человека

Социально детерминированное поведение человека обусловлено потребностями, вытекающими из условий его общественного существования — коллективного характера труда, общественных форм обитания, доминирования интеллекту-

694

альных форм общения. В функциональных системах социально детерминированных видов поведения результат деятельности находится за пределами организма, в среде обитания, часто не связан с удовлетворением биологических потребностей, хотя и может косвенно их обеспечивать. Результат социального поведения служит удовлетворению потребностей не столько одного индивида, сколько сообщества. Таковы, например, результаты трудовой деятельности промышленных рабочих, врачей, композиторов, писателей, художников; деятельности, направленной на защиту отечества. К социально детерминированным видам поведения относятся различные формы трудовой деятельности человека.

19.3.1.Общая характеристика трудовой деятельности

Труд представляет собой социально детерминированную целенаправленную деятельность человека, обеспечивающую создание материальных и духовных благ. Трудовая деятельность человека строится по системному принципу.

Системообразующим фактором является результат труда, обеспечивающий биологические и социальные потребности организма.

Доминирующая мотивация, возникающая на основе биологической или социальной потребности, является ведущим механизмом организации функциональной системы трудовой деятельности. На стадии афферентного синтеза доминирующая мотивация мобилизует следы прошлого опыта по достижению полезного приспособительного результата. Это могут быть определенные приемы работы, правила ее организации, необходимые инструкции и установки.

Обстановочная афферентация сигнализирует о наличии необходимых условий для данного вида трудовой деятельности. В роли пусковой афферентации нередко выступают показатели времени суток, словесное указание мастера или звуковые сигналы, подобные заводскому гудку. В стадии принятия решения избирается конкретный путь для выполнения определенного вида работы. В акцепторе результатов действия создается нервная модель будущего результата, ради достижения которого организуется конкретная функциональная система. Формирование программы действия обеспечивает включение эффекторов в нужное время, на необходимый срок и в определенной последовательности для получения необходимого результата.

После реализации самого действия и получения результата важнейшим моментом является сличение параметров полученного результата с его моделью на основе обратной аффе-

695

•миокиназная (аденилаткиназная) реакция, при которой ресинтез АТФ происходит за счет дефосфорилирования определенной части АДФ с образованием АМФ и АТФ;

•гликолиз (лактацидный анаэробный процесс), при котором ресинтез АТФ происходит по ходу ферментативного анаэробного расщепления углеводов, с образованием молочной кислоты. Этот путь является основным для получения энергии в анаэробных условиях.

При физической нагрузке необходимость увеличения доставки кислорода приводит к увеличению сердечной деятельности. Увеличение кровотока при мышечной работе обеспечивается увеличением сердечного выброса за счет роста ЧСС, которая может достигать 200 в 1 мин, и систолического выброса. При легкой работе и работе средней тяжести ЧСС увеличивается и стабилизируется на уровне, обеспечивающим потребности организма в кислороде — истинное стационарное состояние. Во время тяжелой работы ЧСС возрастает до максимума, величина которого неодинакова у разных людей. Развивается псевдостационарное состояние, минутный объем крови при котором может быть недостаточным.

Минутный объем крови при физическом труде может увеличиваться в 5—6 раз и достигать 30 л. Объем циркулирующей крови составляет в покое 75—80 мл на 1 кг массы тела. При физической нагрузке этот показатель увеличивается до 140—190 мл/кг, в 2—3 раза возрастает скорость кровотока.

При динамической работе систолическое артериальное давление увеличивается почти пропорционально выполняемой нагрузке, достигая показателей 220 мм рт. ст. (29 кПа) при 220 Вт мощности производимой работы.

В микроциркуляторном русле снижение Р02, закисление среды, появление продуктов дефосфорилирования АТФ и других метаболитов сначала ведет к уменьшению тонуса прекапиллярных артерий сокращающихся мышц, а затем «волна расслабления» распространяется по мышечному слою артериол в центростремительном направлении со скоростью примерно 10 см/с, формируя восходящую дилатацию артериол. Развивается рабочая гиперемия.

Потребление кислорода организмом при физической нагрузке существенно возрастает. При тяжелой физической работе ресинтез АТФ переходит на анаэробный путь, а в крови и мышцах накапливаются его продукты в виде молочной кислоты. Образуется кислородный долг, представляющий собой разницу между количеством кислорода, необходимого для обеспечения аэробного пути ресинтеза АТФ, и количеством кислорода, доставляемым к работающей мышце. После легкой работы величина кислородного долга достигает 4 л, а после тяжелой — может доходить до 20 л. После завершения та-

698

кой работы происходит «выплата» кислородного долга за счет сохранения увеличенной вентиляции легких (рис. 19.3).

В последнем выделяют два компонента. Один из них — быстрый, или алактатный, компонент кислородного долга

ликвидируется в течение 2—3 мин после завершения работы. Дополнительное количество потребляемого кислорода расходуется на быстрое восстановление фосфагенов мышц, восполнение кислорода в венозной крови, насыщение миоглобина. Другой — медленный, или лактатный, компонент кислородного долга ликвидируется за 30—60 мин и более после завершения работы. Дополнительное количество потребляемого кислорода расходуется в основном на доокисление избыточного количества молочной кислоты крови и межтканевой жидкости, достигающего 15 ммоль/л по сравнению с 1 ммоль/л в покое.

Во время легкой работы минутный объем вентиляции легких (MOB) увеличивается пропорционально потреблению кислорода в результате изменений дыхательного объема и ЧД. При тяжелой физической работе образующаяся в мышцах молочная кислота, попадая в кровь и вызывая метаболический ацидоз, служит дополнительным стимулятором дыхания.

Изменения характеристик кровообращения и дыхания происходят вследствие реализации влияний нейрогуморального механизма регуляции. Так, активная мышечная работа сопровождается ростом афферентных влияний от проприоре-

699

цепторов мышц. Поступая в спинной мозг, они вызывают активацию симпатико-адреналовой системы, что сопровождается выбросом в кровь адреналина и норадреналина. Адреналин стимулирует функции сердечно-сосудистой системы и дыхания, мобилизует гликоген и жир из депо, усиливает обменные процессы. Увеличивается гипоталамо-гипофизарная активность, что сопровождается ростом выделения АКТГ, стимулирующего выброс в кровь кортикостероидов. Кортикостероиды увеличивают работоспособность мышц, усиливая распад гликогена в мышцах и печени, влияют на тонус сосудов и величину давления крови. Вместе с тем наибольший вклад в изменения кровоснабжения мышц при физической работе или областей мозга при напряженной умственной деятельности вносят местные механизмы регуляции тонуса сосудов микроциркуляторного русла.

19.3.2.Работоспособность

Работоспособность отражает потенциальные возможности человека произвести физическую и умственную работу на определенном отрезке времени и в определенном темпе. Работоспособность определяется различными факторами, среди которых ведущую роль играют адаптированность, подготовленность работника к данному виду труда, включая профессиональную подготовку, квалификацию, степень тренированности организма.

На протяжении рабочей смены работоспособность изменяется, проходя следующие фазы:

—врабатывание, когда постепенно активность различных физиологических систем организма «настраивается» на оптимальное обеспечение данного вида труда;

—устойчивая работоспособность, когда имеет место максимальная производительность труда, устойчивость и продуктивность психических процессов, обеспечивающих интеллектуальную деятельность, а физиологические системы организма «настроены» на оптимальное удовлетворение потребностей текущей деятельности;

—снижение работоспособности, связанное с развитием утомления и выраженное тем более, чем глубже процесс утомления;

—вторичное повышение работоспособности без дополнительного отдыха, связанное с предвидением окончания работы, — фаза финального порыва.

Суточная работоспособность изменяется в соответствии с циркадианными ритмами человека. «Классический» тип ди-

700

намики работоспособности заключается в ее существенном снижении в 3—4 ч ночи, постепенном повышении к 8 ч утра, устойчивым характером до 12—13 ч, снижением к 16 ч, некоторым восстановлением к 18 ч и устойчивым снижением после 20 ч.

На протяжении рабочей недели работоспособность также существенно меняется. Она минимальна в понедельник — первый день после отдыха, постепенно повышается до максимума со вторника по пятницу. Снижение работоспособности отмечается во второй половине дня пятницы с минимальными показателями к понедельнику {рис. 19.4). Такая динамика работоспособности связана с недельным биоритмом выброса глюкокортикоидов из надпочечников.

19.3.3.Утомление

Утомление — временное снижение работоспособности, вызванное предшествующей деятельностью. Оно проявляется в уменьшении мышечной силы и выносливости, появлении массы лишних движений, возрастании количества ошибочных действий. Со стороны психической сферы при утомлении ослабляются процессы внимания, их устойчивость и переключаемость, ослабляются выдержка, настойчивость, снижаются возможности памяти, мышления.

701

Субъективно утомление проявляется в виде ощущения усталости, вызывающего желание прекратить работу или снизить величину нагрузки.

Утомление сопряжено с определенными изменениями, возникающими как в эфферентном, так и в центральном звене функциональной системы трудовой деятельности. В историческом плане первыми были разработаны теории утомления периферического звена. Теория Шиффа связывала развитие утомления с недостаточностью энергетических запасов — гликогена, жирных кислот (теория истощения). Теория Ферворна связывала развитие утомления с недостатком кислорода (теория удушения). Пфлюгер объяснял утомление появлением в мышцах молочной кислоты или токсинов утомления (теория засорения). Современные исследования дают основание считать, что все вышеизложенные причины утомления могут иметь место при напряженной физической работе. В результате в мышцах может наблюдаться процесс разобщения электромеханического сопряжения вследствие ограничения количества Са2+, поступающих из саркоплазматической сети в саркоплазму, или нарушения процессов ресинтеза АТФ, что препятствует началу взаимодействия актина и миозина.

Утомление при умственной работе в значительной степени связано с истощением и нарушением процессов синтеза и ресинтеза нейромедиаторов в синапсах различных отделов головного мозга.

19.3.4.Отдых и профилактика утомления

Труд и отдых — две стороны единого процесса жизнедеятельности организма. Отдых — состояние покоя или такого вида деятельности, которое снимает утомление и способствует восстановлению работоспособности. Еще И.М. Сеченов установил, что деятельность одних мышечных групп или конечностей способствует устранению утомления в других мышечных группах. Это явление получило название активного отдыха.

Активный отдых - это отдых, заполненный каким-либо видом деятельности, отличным от выполняемого труда. При умственном труде смена напряженной интеллектуальной деятельности другим ее видом или легким физическим трудом приводит к быстрому снятию утомления, исчезновению ощущения усталости.

Механизмы активного отдыха, согласно одной из гипотез, связаны с явлениями индукции в нервных центрах: активные центры, управляющие деятельностью, используемой в качестве активного отдыха, «наводят», индуцируют и углубляют

702

процессы торможения в утомленных центрах, чем способствуют более быстрому восстановлению их функциональных возможностей. Согласно другой гипотезе, эффект активного отдыха развивается в результате дополнительной афферентации от новых групп рецепторов, посредством чего повышается общий тонус ЦНС и ускоряются восстановительные процессы.

В профилактике развития утомления, снижении его глубины большая роль принадлежит рациональной организации труда и отдыха, учитывающей специфику работы. Большую роль в поддержании высокой работоспособности играет функциональная музыка, создающая у работника определенный эмоциональный настрой.

19.3.5.Восстановление

Восстановление — процесс возвращения показателей гомеостаза и структурных элементов организма к исходному состоянию после прекращения работы, в течение которого устраняются продукты интенсивного обмена веществ.

Восстановление исходного состояния происходит по принципу саморегуляции. Различают предрабочее, текущее и послерабочее восстановление.

•Предрабочее восстановление направлено на предрабочую мобилизацию функций, а также накопление энергетических резервов. Эти изменения возникают по механизму условного рефлекса в период предстартового состояния и характеризуют «предупреждающую готовность» (А.А. Утомский).

•Текущее восстановление происходит во все периоды функциональной активности, обеспечивая развертывание функций, сохранение работоспособности в ходе работы и отдаление сроков развития утомления.

•Послерабочее восстановление обеспечивает возвращение физического статуса организма или его органов к исходному состоянию после рабочей нагрузки.

•Сверхвосстановление выражается в возникновении повышенной работоспособности организма через некоторое время после работы. Сверхвосстановление наиболее ярко вы-

ражено после интенсивного функционирования системы или органа. Биохимические исследования восстановительных процессов в скелетных мышцах животных подтверждают фазное их течение. Восстановление содержания в мышце гликогена, креатинфосфата, белков происходит с периодом избыточного восстановления. Наличие периода сверхвосстановления служит определенным фактором надежности, обеспечивающим готовность организма к последующей деятельности.

703