20.3. Физический труд

Влияние физической нагрузки на различные органы и на организм в целом подвергалось исследованиям на разных этапах развития физиологии. Еще в эпоху Возрождения Лео­нардо да Винчи заметил, что «движение есть причина всякой жизни». В 19 веке И.М.Сече­нов писал, что «все внешние проявления мозговой деятельности могут быть сведены к мышечному движению». Ученик И.М.Сече­нова А.Ф.Самойлов считал, что самое раннее звено рефлекторной дуги — мышца — вызва­ла «появление и усовершенствование органов чувств и центральной нервной системы». П.К.Анохин отмечал, что ведущая роль дви­жения в эволюции животного мира начала проявляться уже «...с того момента, ког­да первичные организмы приобрели спо­собность к активному передвижению». Различают несколько видов физического труда.

Труд, требующий значительной мышечной активности (землекопы, лесорубы, косари, кузнецы, хоккеисты), характеризуется: а) повышенными энергетическими затрата­ми; б) стереотипностью, повторяемостью движений, что ведет к гипертрофии в основ­ном проксимальных мышечных групп ко­нечностей и вспомогательной мускулатуры; в) социальной неэффективностью, выража­ющейся в том, что для достижения оправды­вающей себя производительности требуется высокое, неоптимальное напряжение физи­ческих сил.

Механизированные виды труда, требующие средних или легких мышечных усилий (тока­ри, фрезеровщики и др.), характеризуются: а) средними энергетическими затратами, меньшими мышечными усилиями; б) опреде­ленной направленностью мышечных усилий;

547

в) усложнением программы действий. Меха­низация переводит мышечную активность с проксимальных звеньев конечностей на дис-тальные. Это обеспечивает большее разнооб­разие в двигательных актах, более тонкую градацию мышечных движений для управле­ния механизмами (станками), позволяет уве­личить скорость и точность призводственных движений.

Полуавтоматизированные и автоматизиро­ванные виды труда. При полуавтоматизиро­ванном труде человек выключается из про­цесса собственно обработки предмета труда, который целиком выполняет механизм. Че­ловек лишь обслуживает станок: подает за­готовку, пускает механизм, снимает готовую деталь. Для этой формы труда характерна монотонность (например, при штамповке одних и тех же деталей). Работа не требует специальной квалификации, осуществляется за счет двигательного аппарата, его точнос­ти и скорости. Человек становится придат­ком машины. Автоматизация резко меняет роль человека (например, наладчика): он уже не просто дополняет механизм, но уп­равляет этим механизмом, обеспечивает его бесперебойную работу. Человек имеет воз­можность обслуживать несколько механиз­мов. Труд его по содержанию более мно­гообразен. Основная черта этой формы тру­да — постоянная готовность к действию («оперативный накал» по А.А.Ухтомско­му) — трудовая доминанта, создающая боль­шое нервное напряжение.

20.4. Монотонный труд

Механизация и автоматизация трудовых про­цессов привели к появлению монотонного труда.

Монотонный труд — это труд однообраз­ный, требующий от человека длительного выполнения однотипных простых операций или непрерывной концентрации внимания в условиях поступления малого объема про­фессионально значимой информации. Од­ним из видов монотонного труда является ра­бота на конвейере. Основой высокой произ­водительности на конвейере являются диф­ференциация труда и автоматизация двига­тельных навыков у человека. Для человека характерна естественная вариабельность ре­акций. Поэтому четкий ритм конвейера в со­четании с упрощенными рабочими опера­циями представляет собой неблагоприятный фактор, создающий условия для развития ги­покинезии.

Помимо конвейерных работ, монотоннос­тью характеризуется и ряд других групп тру­довых процессов:

• работы, выполняемые поточным спосо­ бом, темп и ритм которых определяются головным рабочим;

• работы, выполняемые в свободном темпе и ритме с использованием простых рабо­ чих операций на станках-автоматах и по­ луавтоматах;

• контрольно-измерительные работы, свя­ занные с браковкой изделий;

• многие виды операторского и. диспетчер­ ского труда, связанного с регулированием работы конвейеров;

• труд операторов, связанный с длительным пассивным наблюдением за ходом техно­ логических процессов по показаниям при­ боров;

• однообразный труд в условиях непрерыв­ но действующих факторов рабочей обста­ новки (шум, вибрация и др.).

При монотонном труде в организме чело­века может развиться комплекс физиологи­ческих и психологических изменений, из­вестный как состояние монотонии.

Наиболее типичными психологическими проявлениями состояния монотонии являют­ся апатия, скука, потеря интереса к работе, рассеянность внимания, сонливость, а неред­ко раздражительность, утомление, нежелание работать. В конкретных производственных условиях монотонный по внешним призна­кам труд, как правило, сочетается с другими факторами профессиональной деятельности. Одни из них могут усиливать синдром моно­тонии, другие — уменьшать или даже предот­вращать его. В ряде случаев, несмотря на объективно существующие признаки моно­тонного труда, состояние монотонии может не возникать.

Среди факторов, препятствующих разви­тию монотонии, одно из ведущих мест зани­мает степень функционального рабочего на­пряжения. Этот вид напряжения создается всей совокупностью различных особенностей труда — величиной мышечных усилий, тем­пом работы, степенью ее точности, наличием принудительного темпа, степенью сложности и ответственности, количеством и сложнос­тью перерабатываемой информации. Чем больше физическая тяжесть или нервная на­пряженность труда, тем в меньшей степени монотонный, однообразный труд приводит к развитию состояния монотонии.

К факторам, потенцирующим развитие со­стояния монотонии, относятся гипокинезия,

548

низкая ответственность, а также факторы ок­ружающей обстановки: постоянный фоновый шум и вибрация, недостаточное освещение, некомфортный микроклимат, замкнутость и однообразие оформления интерьера произ­водственных помещений.

Психофизиологические реакции человека на монотонную работу практически одина­ковы как при монотонности действия, так и при монотонности обстановки. Монотон­ный труд вызывает прежде всего изменения функционального состояния ЦНС: увеличи­вается латентный период зрительно-мотор­ной реакции, снижается возбудимость спи-нальных центров, увелич ивается выражен­ность низкочастотных ритмов ЭЭГ (альфа-ритм, тета-ритм). Таким образом, происхо­дит уменьшение адаптивных резервов орга­низма, проявляющееся в снижении уровня бодрствования, повышении вариативности физиологических показателей, нарушении силовых отношений основных нервных про­цессов, снижении их подвижности. При этом ухудшается реализация автоматизиро­ванных навыков профессиональной деятель­ности. Изменяются и вегетативные процес­сы: достоверно уменьшается частота пульса (на 25—30 %), увеличивается коэффициент вариативности сердечного ритма; снижается артериальное давление (в большей степени систолическое), уменьшается частота дыха­ния.

Состояние монотонии возникает вследст­вие снижения и реорганизации суммарной корковой нейрональной активности в усло­виях недостаточности активирующих влия­ний ретикулярной формации, не получаю­щей необходимой стимуляции от сенсорных систем. Степень влияния монотонных трудо­вых процессов на психофизиологическое со­стояние работника во многом определяется его индивидуальными особенностями и зави­сит от типа нервной деятельности, темпе­рамента, свойств личности. По отношению к монотонной деятельности люди делятся на две группы — монотофилов и монотофо-бов,

При осуществлении монотонных работ в строго заданном темпе с высокой скоростью, при наличии длительных периодов концент­рации внимания, высокой степени однообра­зия может развиться нервное перенапряже­ние, симптомы которого — раздражитель­ность и даже агрессия, утомляемость, нару­шение функций внутренних органов, асте­ния, депрессивное состояние. Перевод ра­ботника на другую работу приводит к исчез­новению этих симптомов.

20.5. РАБОТОСПОСОБНОСТЬ

Работоспособность отражает потенциальные возможности человека совершить работу в определенный отрезок времени. В зависи­мости от вида трудовой деятельности разли­чают физическую и умственную работоспо­собность. Она может оцениваться в разные отрезки времени — в течение рабочей смены, суток, месяца, года.

Внутрисменная работоспособность. В нача­ле смены работоспособность сравнительно невелика, и в первые минуты работы имеет место постепенное ее повышение. Этот пери­од получил название фазы врабатывания, когда постепенно активность различных фи­зиологических систем организма «настраива­ется» на оптимальное обеспечение данного вида труда. Продолжительность фазы враба-тывания для различных разновидностей фи­зического труда 30—60 мин. Для умственного труда требуется больший срок — 1 — 1,5 ч.

За фазой врабатывания следует фаза ус­тойчивой работоспособности, когда имеет место максимальная производительность труда. Продолжительность этой фазы 1,5— 2 ч. Она сменяется фазой снижения работо­способности. Последнее связано с развитием процесса утомления и выражено тем более, чем глубже утомление. Снижение работоспо­собности начинается за 30—40 мин до обе­денного перерыва. После перерыва вновь по­вторяются все фазы — врабатывания, макси­мальной работоспособности, ее снижения. Во второй половине рабочей смены макси­мальная работоспособность ниже, чем в пер­вой. В ряде случаев в конце рабочей смены может наблюдаться значительное восстанов­ление работоспособности без дополнитель­ного отдыха — фаза финального порыва.

Задачей физиологов, гигиенистов, органи­заторов производства является разработка мероприятий, сокращающих фазы врабаты­вания и снижения работоспособности, про­лонгирующих фазу максимальной работоспо­собности.

Суточная работоспособность изменяется в соответствии с циркадианными ритмами че­ловека: она больше днем, ниже ночью.

Изменения работоспособности на протяже­нии рабочей недели. Работоспособность ми­нимальна в понедельник — первый день после отдыха, постепенное ее повышение до максимума наблюдается со вторника по пят­ницу. Снижение работоспособности отмеча­ется во второй половине пятницы с мини­мальными показателями к понедельнику. Такая динамика работоспособности связана с

549

недельным биоритмом выброса глюкокорти-коидов из надпочечников.

Изменения работоспособности в течение месяца также связывают с биоритмами (фи­зическими, эмоциональными, интеллекту­альными).

20.6. УТОМЛЕНИЕ

Утомление — временное снижение работо­способности, вызванное предшествующей деятельностью. Оно проявляется в уменьше­нии мышечной силы и выносливости, воз­растании количества ошибочных и лишних действий, изменении частоты сердечных со­кращений и дыхания, увеличении артериаль­ного давления, времени переработки посту­пающей информации, времени зрительно-моторных реакций. При утомлении ослабля­ются процессы внимания, его устойчивость и переключаемость, ослабляются выдержка, настойчивость, снижаются возможности па­мяти, мышления. Выраженность изменений состояния организма зависит от глубины утомления. Изменения могут отсутствовать при незначительном утомлении и приобре­тать крайне выраженный характер при глубо­ких стадиях утомления организма.

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

Различают 3 стадии утомления. В первой, стадии производительность труда практичес­ки не снижена, чувство усталости выражено незначительно. Во второй стадии производи­тельность труда снижена существенно, чувст­во усталости выражено ярко. В третьей ста­дии производительность труда может быть снижена до нулевых показателей, а чувство усталости сильно выражено, сохраняется после отдыха и иногда еще до возобновления работы. Эту стадию иногда характеризуют как стадию хронического, патологического утомления, или переутомления. Переутомле­ние проявляется в снижении производитель­ности труда, творческой активности и умст­венной работоспособности, росте заболевае­мости. Происходит и изменение периодики продукции биологически активных веществ.

Различают 4 степени переутомления: начи­нающееся, легкое, выраженное и тяжелое. Меры борьбы с ними должны соответство­вать выраженности психофизиологических проявлений. Так, начинающееся переутомле­ние хорошо компенсируется при четкой рег­ламентации времени труда и отдыха. Легкая

степень переутомления эффективно снимает­ся в период очередного отпуска при рацио­нальном его использовании. Выраженное переутомление требует срочного лечения в са­натории, а тяжелая степень переутомления требует лечения в условиях клиники. В зави­симости от характера труда различают физи­ческое и умственное утомление.

Функциональные системы трудовой дея­тельности человека отражают интеграцию центральных и периферических структур и механизмов, определяющих эффективное до­стижение полезных результатов труда. Утом­ление сопряжено с определенными измене­ниями, возникающими как в эфферентном, так и в центральном звеньях этих функцио­нальных систем. 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.

При работе малой и средней интенсивнос­ти утомление развивается в центральном звене — в синапсах спинальных центров ра­ботающих мышц, а также в клетках коры большого мозга, формирующих произволь­ные (рабочие) движения. Эти положения нашли отражение во множестве вариантов центрально-нервной теории утомления. Со­гласно одному из них, к нейронам коры большого мозга поступает огромный поток сигналов от работающих мышц, зрительного, слухового и других анализаторов. Одновре­менно на эти же нейроны действуют метабо­литы из работающих мышц, снижая их ла­бильность. Сочетанное действие этих факто­ров приводит к угнетению активности нейро­нов коркового отдела двигательного анализа­тора. Развитие торможения в центральных механизмах управления приводит к сущест­венным сдвигам в состоянии регуляторных систем на периферии, в эффекторах.

Механизмы утомления при физической работе во многом сходны с таковыми при ра­боте умственной. В обоих случаях лимитиру­ющим звеном является утомление в цент-

550

ральных механизмах, которые могут быть об­щими для физического и умственного труда. Поэтому физическое и умственное утомле­ние существенно влияют друг на друга. При физическом утомлении умственная деятель­ность малопродуктивна, равно как при умст­венном утомлении снижается физическая ра­ботоспособность, поскольку в обоих случаях имеет место существенное эмоциональное напряжение, сопровождаемое сходными ве­гетативными сдвигами.

Таким образом, различия между умствен­ным и физическим утомлением имеют отно­сительный характер. Поэтому и в методах профилактики утомления при различных видах труда много общего.

20.7. 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, возни­кающего при работе, в других мышечных группах. Это явление получило название ак­тивного отдыха.

Активный отдых — это отдых, заполнен­ный каким-либо видом деятельности, отлич­ным от выполняемого труда. При утомлении легкой или средней степени смена работы приводит к более быстрому и полному вос­становлению работоспособности по сравне­нию с отдыхом в покое. Активный отдых ис­пользуется и при умственном труде. Смена напряженной интеллектуальной деятельнос­ти другим ее видом или легким физическим трудом приводит к быстрому снятию утомле-: ния, 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 процессы торможения в утомленных центрах, чем способствуют более быстрому восстановлению их функциональ­ных возможностей. Согласно другой гипоте­зе, эффекты активного отдыха развиваются в результате дополнительной афферентации от новых групп рецепторов, посредством чего повышается общий тонус ЦНС, ускоряются восстановительные процессы. Вероятно, обе эти гипотезы дополняют друг друга.

В профилактике развития утомления, сни­жении его глубины большую роль играет ра­циональная организация труда и отдыха, учи­тывающая специфику работы. Так, прекра­тив физическую работу, человек сразу вы­ключается из трудового процесса, а потому достаточно эффективными могут оказаться приемы пассивного отдыха, особенно при тя­желом физическом труде.

При умственной работе мозг склонен к инерции, продолжению мыслительной дея­тельности в заданном направлении. После окончания работы «рабочая доминанта» пол­ностью не угасает, что вызывает более дли­тельное утомление ЦНС, чем при физичес­ком труде.

Правильная организация труда включает внутрисменные перерывы на отдых, исполь­зование так называемой функциональной музыки. Сменность работы в различное время суток нежелательна, поскольку разви­вается десинхроноз.

Работоспособность человека в значитель­ной мере определяется процессами восста­новления, протекающими на разных этапах жизнедеятельности.

20.8. ВОССТАНОВЛЕНИЕ

Восстановление — процесс возвращения по­казателей гомеостазиса и структурных эле­ментов организма к исходному состоянию после прекращения работы, устранение про­дуктов интенсивного обмена веществ.

Восстановление исходного состояния про­исходит по принципу саморегуляции. При этом наблюдается гетерохрония в восстанов­лении функций различных систем организма. Установлено, например, что после работы средней тяжести величина потребления кис­лорода возвращается к исходному уровню раньше, чем снижается до нормы концентра­ция молочной кислоты в крови, а восстанов­ление уровня резервной основности крови затягивается на более долгий срок.

Процессы восстановления энергетических ресурсов в самой скелетной мышце также протекают гетерохронно. Например, содержа­ние АТФ возвращается к исходному уровню через несколько секунд или минут, креатин-фосфат восстанавливается несколько медлен­нее, для достижения исходного уровня глико­гена требуются уже десятки минут, а иногда — несколько часов, содержание белков восста­навливается еще позже. Гетерохрония восста­новительных процессов выражена тем более ярко, чем тяжелее функциональные нагрузки.

551

Различают текущее и послерабочее восста­новление.

Текущее восстановление происходит во все периоды функциональной активности, обеспечивая развертывание функций в пе­риод врабатывания, сохранение работоспо­собности в ходе работы и отдаление сроков развития утомления. Оно осуществляется при взаимодействии нейрогуморальных ме­ханизмов регуляции и саморегуляции кле­точных обменных процессов и синтеза белка. Так, например, гипоталамус обеспе­чивает развитие процессов восстановления в работающих органах и тканях за счет ней-роэндокринных механизмов, мобилизующих функции гипофиза, надпочечников и других эндокринных желез. Особенно важно адап­тационно-трофическое влияние симпати­ческого отдела вегетативной нервной сис­темы, направленное на активацию работы скелетных мышц, ЦНС, сердечно-сосуди­стой системы. Большую роль в восстанови­тельных процессах играет перераспределе­ние кровотока, за счет чего увеличивается доставка к активно работающим органам и тканям кислорода, питательных веществ и ускоряется удаление конечных продуктов обмена.

Одной из характеристик изменений, вы­зываемых работой, является длительность восстановления — время, необходимое для возвращения частоты сердечных сокращений ■к. wsxR»awaw^ ^f«y&WK>. &ЭДЭ& ж«£Я¥й& "^"г&О,\Ъ\ этот параметр возвращается к исходному уровню в течение 3—5 мин, после тяжелой работы восстанавливается очень длительно, до нескольких часов (рис. 20.1).

Оценить требования, предъявляемые к сердечно-сосудистой системе конкретным видом работы, можно путем подсчета пульсо­вой суммы восстановления, которая представ­ляет собой разницу между количеством сер­дечных сокращений за период восстановле­ния и за такой же отрезок времени в исход­ном состоянии.

Послерабочее восстановление обеспечивает возвращение физического статуса организма или его органов к исходному состоянию после рабочей нагрузки. Важное значение в развитии послерабочего восстановления име­ет состояние ЦНС. Показано, что в ЦНС после прекращения работы отмечается нали­чие «остаточного», или «послерабочего», воз­буждения, проявляющегося в ускорении и увеличении силы условных и безусловных рефлексов. У тренированных лиц это явление кратковременно или отсутствует полностью. У нетренированных послерабочее возбужде-

Рис. 20.1. Процессы расхода и восстановления энергетических запасов организма.

I — работа, II — отдых; 1 — расход; 2 — восстановление: 3 — сверхвосстановление; 4 — исходный уровень, 5 — воз­вращение к исходному уровню.

ние выражено ярко и зависит от тяжести вы­полняемой работы.

Послерабочее возбуждение сменяется пе­риодом послерабочего восстановительного торможения, характеризующегося ослабле­нием рефлекторных реакций.

Сверхвосстановление. При определенной подготовленности организма через некоторое время после работы отмечается возникнове­ние повышенной работоспособности.

Аналогичное явление сверх исходного восстановления функций наблюдается и в от­дельных функциональных системах и орга­нах. Сверхвосстановление бывает наиболее ярко выраженным после интенсивного функ­ционирования системы или органа. Биохи-

процессов в скелетных мышцах животных подтверждают фазное их течение. Восстанов­ление содержания в мыщце гликогена, креа-тинфосфата, белков происходит с периодом избыточного восстановления. Наличие пе­риода сверхвосстановления служит опреде­ленным фактором надежности, обеспечиваю­щим готовность организма к последующей деятельности.

Оценка физической работоспособности

проводится с помощью специальных тестов В последние десятилетия наибольшее рас­пространение получили такие, как Гарвард­ский степ-тест и PWC-170. Помимо этих ме­тодик, в условиях реального производства используют оценку работоспособности по производственным показателям. Психофизи­ологические методы включают в себя иссле­дование функций зрительного и слухового анализаторов, динамометрию, вариационную пульсометрию, применение тестов на внима­ние, память, мышление. Эти методы разно­образны, и их набор в каждом конкретном случае определяется условиями труда и зада­чами исследования.

552