3.2 Предел работоспособности и функциональные состояния организма человека в процессе труда

Исследованиями академика И.П. Павлова было установлено, что, несмотря на большое количество энергетических веществ в организме, непрерывное использование их ограничено определёнными рамками. Одни и те же клетки коры головного мозга во время работы могут беспрепятственно использовать только определённую их часть. Это ограничение Павлов назвал пределом работоспособности. Количество энергетических веществ, использованию которых для определённой трудовой деятельности организм не противодействует, является величиной работоспособности.

Взависимости от конкретных условий работоспособность функциональной единицы может меняться в широком диапазоне, то есть увеличиваться или уменьшаться вследствие сдвига границы работоспособности в ту или иную сторону. Следовательно, предел работоспособности является величиной переменной.

Согласно теории функциональной системы работоспособность является физиологической константой, то есть подчиняется закону саморегуляции.

Исчерпав свои движущие силы, организм восстанавливает их и сохраняет работоспособность в пределах, определённых физиологическими законами.

Из практики известно, что волевым усилием человек может заставить себя продолжать работу и тогда, когда использование энергетических веществ вышло за пределы работоспособности.

Вэтом случае организм использует энергетические вещества, предназначенные для обновления и поддержания элементов, которые составляют структуру живой клетки. Расширение пределов работоспособности за счёт энергетических веществ, необходимых для основного обмена, создаёт угрозу повреждения работающего органа и последующего заболевания.

Интегральным показателем мобилизации работоспособности человека при выполнении профессиональной деятельности является функциональное состояние организма. Функциональное состояние – это интегральный комплекс физиологических функций и качеств человека, которые обеспечивают эффективное выполнение профессиональной работы при определённом уровне физиологических затрат организма.

42

Установлено, что в процессе труда активизируются три функциональные системы, стержнем которых являются различные рефлекторные акты как реакции на действие соответствующих раздражителей.

Это основная, побочная и восстановительная функциональные системы.

Основная функциональная система – это рефлекторные акты в виде трудо-

вых движений, действий, психических процессов согласно алгоритму конкретной трудовой деятельности

Побочная функциональная система реализуется в виде реакций человека на раздражители, которые не связаны непосредственно с трудовым процессом, а обусловлены факторами производственной среды, внутренними состояниями человека, то есть являются сторонними относительно основной функциональной системы.

Восстановительная функциональная система представляет собой физио-

логические реакции организма в ответ на полноту энергетических веществ. Это специальная, системно организованная деятельность организма, которая занимается накоплением энергетических веществ, израсходованных в процессе труда. Реализация восстановительной функции осуществляется в результате процесса возбуждения, которое заставляет энергетические вещества выходить из депо и поступать в рабочие органы. Вместе с тем восстановление работоспособности осуществляется с участием процесса торможения. Это обусловлено тем, что любой орган не может одновременно выполнять свою специфическую функцию (например, переработка информации нервной клеткой) и перекачивать к себе энергетические вещества из депо. Поэтому процесс торможения блокирует рабочий акт и создаёт отдых функциональным единицам, обеспечивая восстановление их энергетического потенциала.

Эти три функциональные системы вступают между собой в нейрофизиологический конфликт, поскольку несовместимы в одно и то же время. Однако вследствие координационной функции мозга трудовая деятельность осуществляется эффективно.

Выделяют три качественно отличные функциональные состояния организма – нормальное, предельное и патологическое.

Для нормального функционального состояния характерно отсутствие или сглаживания нейрофизиологического конфликта между основной и побочной функциональными системами. Несмотря на действие побочных раздражителей на

43

работника, основная функциональная система является устойчивой доминантой, которая оказывает тормозящее влияние на конкурирующие рефлекторные акты.

Второй особенностью нормального функционального состояния является то, что расходы функциональных ресурсов в организме человека не выходят за предел работоспособности. Затраты ресурсов возобновляются в ходе работы.

Таким образом, нормальное функциональное состояние – это состояние сложившейся координации, когда процесс возбуждения является движущей силой лишь для основной функциональной системы. Другие функциональные системы ещё не сформировались или заблокированы торможением и не оказывают отрицательного влияния на основную. Объективным признаком такого функционального состояния является максимальная эффективность трудовой деятельности при условии функциональной мобилизации.

Для предельного функционального состояния характерны значительные затраты функциональных ресурсов, которые выходят за предел работоспособности. В связи с этим восстановительная функциональная система тоже приобретает значительную силу и с помощью процесса торможения ограничивает рефлекторные акты, которые составляют содержание трудовой деятельности. Одновременно растормаживаются побочные рефлекторные акты. В результате обостряется нейрофизиологический конфликт между основной, побочной и восстановительной функциональными системами.

Вследствие этого трудовая деятельность замедляется, при выполнении работы возникают лишние и неточные действия и движения, рассеивается внимание, ухудшается мышление, усиливаются побочные реакции на раздражители, нарастает нервно-эмоциональное напряжение.

Патологическое функциональное состояние организма характеризуется крайним обострением нейрофизиологического конфликта между функциональными системами. Восстановительная функциональная система достигает значительной силы и с помощью торможения пытается исключить активное состояние мозга и перевести организм в сон. Чтобы заставить себя работать, работнику нужны большое напряжение и волевые усилия.

Патологическое функциональное состояние проявляется в виде различных функциональных нарушений: значительные сдвиги в показателях сердечнососудистой системы, газообмена, деятельности других внутренних органов, дискоординация.

44

Критерием для оценки уровня мобилизации работоспособности служит эффект Сеченова. Суть эффекта Сеченова заключается в том, что со сменой вида деятельности до состояния возбуждения приходят другие нервные клетки, а в тех, что ранее регулировали работу, возбуждение сменяется процессом торможения, которое обеспечивает более эффективный отдых этим клеткам, чем при пассивном отдыхе работника.

Если в процессе труда человек самопроизвольно меняет позу, скорость движений, переключается с одной операции на другую, то это есть не что иное как попытка восстановить работоспособность за счёт активного отдыха. В этом случае эффект Сеченова является начальной стадией нейрофизиологического конфликта и предвестником его обострения между функциональными системами. Отсутствие позитивного эффекта Сеченова при переходе на другую деятельность характерно для предельного функционального состояния, а отрицательный эффект – для патологического.

3.3 Характеристика основных фаз в динамике работоспособности

Втечение рабочей смены, суток, недели и за более продолжительные периоды времени отмечаются изменения уровня работоспособности, что связано с активацией и истощением ресурсов организма, колебанием активности психических процессов, развитием неблагоприятных функциональных состояний. Характеристика динамики работоспособности наглядно отражена на кривой работы, которая объединяет совокупность показателей продуктивности труда и оперативного состояния психофизиологических функций.

Обобщённая кривая работоспособности человека в течение рабочего дня получила название «классической кривой» и характеризуется чётко выраженными фазами (рисунок 3).

Фазами работоспособности называются изменения функционального состояния организма человека в процессе деятельности.

Втечение рабочей смены в динамике работоспособности выделяется несколько фаз.

45

Рисунок 3 – Динамика работоспособности на протяжении смены

I – предрабочее состояние; II – врабатывание; III – устойчивая работоспособность; IV – утомление; V – конечный порыв

I. Предрабочее состояние (фаза оперативного покоя) – период, характери-

зующий состояние субъекта деятельности до начала работы. Это переходный период между состоянием покоя и рабочим состоянием. Выраженность передрабочих сдвигов и продолжительность периода оперативного покоя зависят от многих факторов: уровня притязаний и мотивации работника, интенсивности работы, индивидуально-типологических особенностей личности.

Следует отметить, что в тех случаях, когда человек не думает о работе, не знаком с ней, выполняет её автоматически без эмоциональных переживаний, можно наблюдать состояние «полного покоя» без установки на работу. Состояние оперативного покоя имеет очень важное значение для выполнения работы, поскольку формирует оптимальный исходный уровень функционального состояния организма работника.

Предрабочее состояние может быть трёх видов:

–состояние боевой готовности – отличается ориентацией субъекта на высокие показатели, уверенностью в своих силах, высокой деловой мотивацией;

–состояние стартовой лихорадки – при этом выражена тревога, неуверенность при высокой мотивации достижения результата, проявляется суетливость, чрезмерное возбуждение, нетерпение;

–состояние стартовой апатии – в этом случае для субъекта деятельность лишена смысла, типичны – вялость, сонливость.

II. Фаза врабатывания, или стадия нарастающей работоспособности, – это период, в течение которого происходит переход от состояния оперативного по-

46

коя до рабочего состояния. Она характеризуется переходом функций на новый, более высокий уровень интенсивности. В частности, в организме усиливаются обменные процессы, работа органов и систем. Однако усиление различных функций имеет неодновременный характер. Прежде всего, усиливается деятельность двигательного аппарата, позже – вегетативных органов. Усиление функций происходит неравномерно. Сразу после начала работы наблюдается интенсивное усиление функций, а затем оно замедляется, происходит адаптация организма работника к трудовым нагрузкам, организуется слаженная система движений и соответствующее им взаимодействие между органами и системами.

В начале этой фазы наблюдаются определённая напряжённость физиологических функций и сравнительно невысокие производственные показатели работы. Причина такого состояния в том, что на работника оказывают влияние различные побочные факторы и побочная функциональная система достаточно устойчиво занимает мозг. Основная функциональная система ещё не стала доминантой, и между ними происходит нейрофизиологический конфликт, проявляющийся в неточности трудовых движений, наличия лишних и ошибочных действий.

Продолжительность фазы врабатывания может быть разной и зависит от многих факторов. Так, чем интенсивнее работа, тем быстрее завершается фаза врабатывания. На тяжёлых ручных работах период врабатывания составляет 20 – 25 мин; при выполнении лёгких точных работ – 1 – 1,5 часа, а при умственной работе – 1,5 – 2,5 часа.

На продолжительность фазы врабатывания также влияет возраст работника. У молодых работников она короче, чем у лиц среднего и старшего возраста, поскольку у них выше возбудимость нервных центров и быстрее активизируются обменные процессы. Значительное влияние на ускорение фазы врабатывания производят опыт, тренированность, эмоциональное состояние и отношение человека к труду.

III. Фаза устойчивой работоспособности, характеризуется высокой для конкретного работника производительностью труда. На этой фазе устанавливается оптимальный режим работы организма, который проявляется в определённой стабилизации показателей физиологических и психических функций, равновесии между образованием и выведением продуктов распада, между кислородным запросом и кислородным потреблением. Для фазы устойчивой работоспособности характерны высокие производственные показатели при оптимальном напряжении физиологических функций. Основная функциональная система яв-

47

ляется устойчивой доминантой. Продолжительность её составляет 2 – 3 часа в первой половине рабочего дня и зависит от тяжести работы, характера мышечных нагрузок, исходного функционального состояния, возраста, личностных свойств работника.

IV. Фаза развивающегося утомления начинается через 3 – 4 ч от начала ра-

боты и характеризуется снижением производственных показателей при нарастании напряжённости физиологических функций организма. Человек чувствует утомление, которое усиливается чувством голода.

По своей сути стадия развития утомления представляет собой обострение нейрофизиологического конфликта между функциональными системами, включая основную и восстановительную. В зависимости от уровня обострения нейрофизиологического конфликта у работника может сформироваться предельное или патологическое функциональное состояние. Функциональные затраты на единицу работы растут. Признаками нейрофизиологического конфликта является неустойчивость внимания, нерешительные, неточные и лишние движения, побочные реакции на раздражители, усиление нервно-эмоционального напряжения и т.д.

Заметим, что переход организма из устойчивого состояния к фазе утомления происходит стадийно. Выделяют три стадии такого перехода.

1.Стадия полной компенсации, которая близка к фазе устойчивой работоспособности. Характерными чертами её является возникновение начальных признаков утомления, которые полностью компенсируются волевыми усилиями работника, производительность труда сохраняется на достигнутом уровне благодаря резервным возможностям организма.

2.Стадия неустойчивой компенсации характеризуется снижением работоспособности, которое волевыми усилиями работника замедляется, но не исключается. Возникает ощущение утомления, изменяются психические функции.

3.Стадия прогрессивного снижения работоспособности, которая характери-

зуется быстрым нарастанием утомления, снижением производственных показателей, большими функциональными сдвигами в организме (замедление реакции, нарушение координации двигательных компонентов деятельности и т.д.).

Указанные фазы работоспособности повторяются во второй половине рабочего дня. Однако они имеют определённые особенности. Так, фаза врабатывания по продолжительности короче, а уровень работоспособности на фазе устойчивого

48