ТРУД-37. Лекция 37. Физиология умственного и физического труда
 Скачать 48 Kb.
|
|
Лекция 37. ФИЗИОЛОГИЯ УМСТВЕННОГО И ФИЗИЧЕСКОГО ТРУДА Все трудовые процессы условно делятся на 2 вида: 1) преимущественно физическая работа; 2) преимущественно умственная работа. Такое деление очень относительно, ибо нет чисто физической и чисто умственной работы - можно говорить лишь о преобладании умственной или физической работы. Выполняя физическую работу, человек в той или иной степени загружен умственной деятельностью. По данным физиологов А.С. Егорова и В.П. Заградского, при уборке, мытье полов и вытирании пыли человек загружен умственной деятельностью всего на 0,9%, при работе на станке - на 25%, при управлении автомашиной в малонаселенных местах - на 35%, а при печатании на пишущей машине - на 73%. Физиология физического труда. Под физической нагрузкой понимается величина и интенсивность мышечной работы человека, связанной с трудовой деятельностью, хозяйственно бытовой работой, с физической культурой, спортом и т.д. Изучение физических нагрузок, обусловленных профессиональной деятельностью, их влияние на функциональное состояние и работоспособность человека необходимо для разработки рациональной организации режима труда и отдыха, для обеспечения количественной и качественной адекватности питания людей различных профессий для повышения работоспособности человека, эффективности и производительности труда. Изучение физических нагрузок важно и необходимо в связи с тем, что от двигательной деятельности организма зависит развитие органов чувств (анализаторов) и нервно - психическое, эмоциональное напряжение. На протяжении длительной эволюции мышечное напряжение и эмоциональное обязательно сопутствовали друг другу. Например, сигнал опасности (встреча с хищником) вызывал отрицательные эмоции страха и необходимость двигательных реакций для спасения (убежать, спрятаться), встреча с мелкими зверями (источниками питания) вызывала положительные эмоции и необходимость догнать, поймать их. Эмоции значительно усиливают мышечную активность. В состоянии аффекта (гнев, страх) человек может совершить такую мышечную работу, с которой он в обычных условиях ни за что бы не справился. Физическая деятельность человека слагается из статической и динамической работы: 1.Статическая работа представляет собой деятельность мышц в условиях сохранения неподвижного положения тела или его звеньев, а также удержания какого - либо груза. Мышцы при этом сокращаются в изометрическом режиме, т.е. без изменения длины, поэтому механическая работа в строго физическом смысле отсутствует. Статическая работа является главным компонентом поддержания рабочей формы человека и осуществляется за счет титанических и тонических сокращений определенных групп мышц. Поддержание какой - либо позы требует от мышц различного напряжения. Самой простой позой является лежание; при лежании на спине напряжены лишь разгибатели. Наименьшее напряжение мышц бывает при лежании на боку с несколько согнутыми конечностями. При сидении наиболее напряжены разгибатели туловища шеи. Поза стояния требует напряжения многих мышц туловища, шеи, ног. Величина статической работы определяется произведением силы, поддерживаемой мышцами на время, в течение которого осуществляется напряженное состояние. Обычно, чем сильнее напряжение, тем короче время, в течение которого его можно поддержать. При статической работе повышается обмен веществ, увеличивается расход энергии, при этом энергия не превращается в механическую работу, а выделяется в виде тепла. Расход энергии пропорционален весу поддерживаемого груза и длительности его поддержания. Статическая работа более утомительна, чем динамическая, т.к. сопровождается непрерывным и интенсивным потоком импульсов от проприорецепторов мышц в ЦНС. 2. Динамическая работа связана с перемещением тела или его частей в пространстве, т.е. с движениями. Деятельность мышц при этом происходит в ауксотоническом режиме, в котором сочетаются и сокращение, и напряжение их. При динамической работе энергия расходуется как на поддержание определенного сокращения в мышцах, так и на механический эффект работы и измеряется произведением массы груза на расстояние, на которое он перемещается. В условиях производственной деятельности человека вычислить работу в механических единицах невозможно, поэтому для оценки величины физических нагрузок пользуются определением энергетических трат. Расход энергии при этом пропорционален величине мышечной работы. Таким образом, оценка тяжести труда основывается на исследовании величины расхода энергии, реакции сердечно - сосудистой системы и дыхания, терморегуляции и других физиологических показателей. При низких физических нагрузках частота пульса 76-100 ударов в минуту, при средних - 110-125, при высоких более 175 ударов/минуту. Но учащение пульса может быть связано и с нервно - психическим напряжением, которым сопровождается профессиональная деятельность человека. Поэтому более надежным критерием для оценки тяжести физической нагрузки является величина энергетических затрат, которая хорошо отражает динамическую нагрузку. Этот принцип приобрел международное распространение. По различным физиологическим показателям и энергетическим тратам выделены 4 группы - категории тяжести физической работы: легкая, умеренная, тяжелая и очень тяжелая. Согласно санитарно - гигиеническим нормам предлагается считать легкими работы, требующие затраты энергии до 150 ккал/час, и к категории тяжелых относятся работы, энергозатраты которых более 250 ккал/час. Физиологическая норма физической нагрузки для человека составляет 180 ккал/час. Двигательными навыками называются новые формы двигательных действий, выработанные по механизму условных рефлексов в результате систематических упражнений. Формирование двигательного навыка осуществляется в 3 стадии: 1 стадия - характеризуется генерализованной эфферентной реакцией, т.е. одновременно активируются все мышцы, поэтому движения неловкие, неточные, поза и мимика скованы, дыхание задерживается. 2 стадия - сопровождается улучшением координации, точности движений; в движениях наблюдается некоторая стереотипность. 3 стадия - характеризуется высокой степенью координации и автоматизации двигательного акта. В образовании и осуществлении навыков большую роль играют мышление, мотивация, память, которые обеспечивают пусковую информацию и афферентный синтез. На всех стадиях формирования навыка большую роль играют сила, быстрота, ловкость и выносливость. При выполнении навыка от проприорецепторов, вестибулярного, слухового и тактильного анализаторов в ЦНС поступают афферентные импульсы, за счет которых на всех этапах выработки навыка осуществляется контроль соответствия программы и ее выполнения. В осуществлении большинства бытовых, трудовых и спортивных двигательных навыков принимает участие большое количество мышц. Одни из них непосредственно реализуют само локальное произвольное движение, другие же поддерживают необходимую позу, фиксируют суставы и т.д. Физические упражнения вызывают глубокие перестройки во всех органах и системах организма человека, при этом наступают физиологические, биохимические и морфологические сдвиги. За счет нейрогуморальной регуляции функциональные сдвиги в вегетативной нервной системе начинаются в дорабочий период, т.е. только при подготовке к работе или физическим упражнениям, продолжаются в процессе упражнения (пока выполняется мышечная нагрузка) и остаются после окончания работы. Вегетативные процессы активируются по механизму условных и безусловных рефлексов. Вместе с двигательным стереотипом формируется и вегетативный динамический стереотип, который обеспечивает соответствие между уровнем различных физиологических функций и уровнем двигательной активности. В связи с физической работой выделяется понятие «физиологический резерв организма». Под физиологическим резервом понимается способность органа или функциональной системы во много раз усиливать интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием относительного покоя. Эта способность сложилась в процессе эволюции и зависит от физической тренированности. Физиологический резерв хорошо виден на примере увеличения кровообращения скелетной мышцы при физической работе. В покое скелетная мускулатура потребляет 25-30% МОК, при тяжелой физической работе - 80-85%; МОК увеличивается с 5 до 30 литров; частота сердечных сокращений (у пловцов, например) возрастает от 170 до 205 уд./мин. Велики резервы дыхания: активность его во время физической работы возрастает в 10 раз, потребление кислорода увеличивается в 15-16 раз. Однако в процессе выполнения своей профессиональной деятельности человек не работает на пределе своих физических возможностей, потому что такая работа продолжается недолго и ведет к утомлению организма. Объем физиологического резерва наиболее ярко выделяется в спорте, где правильно организованные тренировки расширяют физиологический резерв организма, делая его более выносливым и устойчивым к отрицательным воздействиям. Так, например, работами Аршавского показано, что работоспособность нервно - мышечного аппарата при нормальном кровообращении может сохраняться на протяжении долгого времени (4-5 часов), если ритм сокращений будет с такими интервалами, чтобы успевали полностью завершаться анаболические процессы. Таким образом, правильно организованный во времени двигательный акт может осуществляться без признаков утомления. Высокая работоспособность при физических нагрузках связана с использованием аэробных возможностей организма и с возможностью длительного поддержания устойчивого состояния функций дыхания, сердечно - сосудистой системы, т.е. транспортных систем на протяжении всего трудового процесса, способных осуществить регуляцию гомеостаза. Систематические занятия спортом улучшают физиологический резерв организма, увеличивают массу скелетной мускулатуры, объем грудной клетки, ЖЕЛ, мышечную силу. Физический труд и спорт в его оптимальном варианте может выступать как источник увеличения резервных возможностей организма даже в пожилом возрасте, отодвигая границы старения, хотя физиологические резервы организма уменьшаются с возрастом. Максимум мышечной силы приходится на возраст от 20 до 30 лет, и, напротив, при чрезмерном, непосильном характере труда, н может быть причиной раннего изнашивания, старения, увядания организма. В хорошо тренированном организме физиологический резерв не используется максимально, а изменения, наблюдаемые в организме во время физической работы и вне ее, характеризуется определенной экономизацией функций. Так, частота пульса у хорошо тренированных спортсменов равна 40-45 уд./мин. при высоком уровне УСС - 100 мл, - величина основного обмена на 20-40% ниже его должных значений. Это позволяет организму наиболее эффективно использовать энергетические ресурсы в момент физического усилия. В основе экономизации функций лежат следующие перестройки функциональных систем организма. Происходит умеренная гипертрофия сердца, отношение его массы к массе тела может увеличиваться на 40%. Это сопровождается развитием сети капилляров и анастомозов между ними, увеличением содержания гликогена и миоглобина в сердечной мышце. В процессе тренировки значительно удлиняется период диастолы, во время которого в миокарде идет ресинтез фосфорных соединений, богатых энергией. Кроме этого, происходит набухание митохондрий и увеличение их энергообразующей поверхности. Систематические упражнения приводят к совершенствованию дыхательных мышц. Возбудимость дыхательного центра у тренированного человека несколько понижена, поэтому они способны производить более длительную задержку дыхания. Для спортсменов характерен и высокий уровень утилизации кислорода тканями (с 30% увеличивается до 70%), питательных веществ, а также удаления продуктов распада. В повышении работоспособности организма большую роль играют железы внутренней секреции: гормоны коркового слоя надпочечников, поджелудочной железы (инсулина), которые обеспечивают высокий уровень углеводного обмена, что лежит в основе высокой работоспособности. Активируется обмен веществ также щитовидной железой, надпочечниками, гипофизом. Высокая тренированность организма достигается только при достаточной волевой и психологической подготовке. Физиология умственного труда . Для современной практической медицины огромное значение приобретает изучение проблемы умственной и эмоциональной деятельности человека. Мы уже говорили о том, что труд не сводится лишь к физической и умственной деятельности, он почти всегда связан с эмоциональными переживаниями. Филогенез ЦНС показывает, что ее структура и деятельность все время усложняются. Вместе с тем, если раньше мозг большинства людей управлял в основном физической деятельностью, то за последние сто лет, и особенно последние десятилетия чрезвычайно увеличился объем интеллектуальной деятельности человека во всех сферах производства. Условия трудовой жизни современного человека резко изменились. Современный человек оказался на той ступени социального развития, которая характеризуется большим объемом разнообразной информации. ЦНС испытывает большую нагрузку, чрезвычайно возрастают требования, предъявляемые к интеллектуальной деятельности человека. Кроме профессиональных особенностей, другой важной стороной жизни, которая повышает нагрузку на ЦНС, является насыщение ее разнообразной информацией. Это, например, увеличение численности населения, особенно в городах, рост скоростей разного вида транспорта, телевидение, радио, телефон, огромная литература, искусство, и, наконец, учащение ритма жизни вообще и усложнение взаимоотношений между людьми. Все эти явления, характерные для нашего "нервного" века, создают дополнительную нагрузку для интеллектуальной и эмоциональной сфер. В сфере эмоций и умственной деятельности человека наблюдается значительная интенсификация. Все это ведет к том, что современный работник не успевает адекватно и быстро реагировать на всю биологически и семантически значимую информацию. Накапливается все больше не отреагированных и не реализованных эмоций и задач различного характера. В связи с этим значительно повышается напряженность регуляторных механизмов ЦНС и гомеостатических констант организма. Думать о том, что можно остановить НТР, научно-технический прогресс и связанное с ним возрастание нервных перегрузок - наивно и не реально. Остается лишь один путь - научить мозг, облегчить восприятие и переработку разнообразной информации, создать необходимый оптимум деятельности всего организма. Следует обратить внимание на то, что под влиянием хронического воздействия комплекса эмоциональных раздражителей перенапряжение нервной системы у лиц умственного труда и у студентов может принимать застойный характер и тем самым приводить к возникновению неврозов. Никогда еще за время своего существования человечество так остро не нуждалось в решении таких проблем века, как умственное переутомление, нервно- эмоциональное перенапряжение и невротические нарушения. Эмоциональное напряжение и нервное напряжение - не одно и то же. Нервное напряжение не всегда сопровождается отрицательными эмоциями. В связи с этим очень важно, во-первых, точно выявить наличие эмоционального знака у человека в каждом случае, т.к. положительные эмоции в большинстве случаев не являются вредными и не бывают помехой для деятельности человека, и, во-вторых, знать, что только хроническое воздействие на организм эмоционального стресса имеет существенное значение в возникновении нервного перенапряжения, переутомления и невротических состояний. Постоянное или повторное эмоционально-стрессовое воздействие нарушает согласованную работу гомеостатических констант организма и повышает возбудимость различных нервных образований. В этом же аспекте рассматривается возможность возникновения нервного перенапряжения информационного характера и информационных неврозов - у лиц, которые почти постоянно перерабатывают большой поток эмоционально окрашенной информации в условиях дефицита времени (студент перед экзаменом). Особенности умственной и эмоциональной деятельности студентов и преподавателей . В условиях бурного роста научной информации подготовка специалистов с высшим образованием усложняется с каждым годом. К ним предъявляются все более высокие требования, как в отношении интеллектуальных способностей, так и физического развития. От других категорий работников умственного труда студенты отличаются тем, что их умственная деятельность определяется процессом обучения, связана с накоплением знаний и развитием интеллектуальных способностей. Очень важно физиологически обосновать и рационализировать учебную нагрузку, чтобы предотвратить перенапряжение или нарушение мозговых механизмов адаптации, которые у студентов еще находятся в стадии развития и усовершенствования. Вчерашний школьник, становясь студентом, попадает в новые условия деятельности с интенсивной учебной нагрузкой, высокой общественной активностью и новыми жизненными ситуациями. Одной из характерных особенностей студентов является тот факт, что сдача выпускных экзаменов в школе, подготовка к поступлению в институт происходят в короткий период и очень интенсивно. Это играет существенную роль в развитии адаптационно-компенсаторных механизмов ВНД будущих студентов. В этот же сложный период изменяются элементы социальной адаптации личности, осуществляется переход от детской зависимости к самостоятельной деятельности, активности взрослого человека со всеми его правами и обязанностями. В этом отношении существенными трудностями, особенно для иногородних студентов, являются: отдаленность от своей семьи и чувство одиночества, включение в новый коллектив, новые бытовые условия и т.д.. Поступив в институт, молодые люди оказываются в новых учебных условиях по сравнению со средней школой (увеличение числа педагогов, непривычные методы преподавания, высокие педагогические требования, необходимость самостоятельно планировать время учебы и другие вопросы студенческой жизни, иная система экзаменов и т.д.) Следовательно, происходит нарушение школьного стереотипа и образование нового, более сложного вузовского стереотипа поведения. Особо важное место в процессе обучения занимает информационная перегрузка студентов многочисленными учебными предметами, качество и научный уровень которых все время повышается. Кроме того, ситуации эмоционального стресса, возникающие особенно в период экзаменов, травмируют и сенсибилизируют очень лабильную и еще мало управляемую эмоциональную сферу студентов. Загруженность и напряженность работы студентов определяется условиями учебного процесса. По академическим нормам загрузка студентов всех вузов, как правило, не должна превышать 36 часов в неделю. Однако в процессе учебы продолжительность рабочей недели часто составляет 40-43 часа. При этом отмечается неравномерность распределения учебной нагрузки и нарушение режима работы. Подсчеты показывают, что рабочий день студентов 1-3 курсов составляет в среднем 10- 12 часов. Анкетирование студентов младших курсов многих вузов показало, что они спят в сутки не больше 7 часов и ежедневно тратят 3 часа на самостоятельную работу. Зачастую домашние задания выполняются ими по вечерам и воскресным дням. (Естественно, речь идет о добросовестных студентах). Современные сложные задачи обучения, которые призвана решать высшая школа, предъявляет повышенные требования и к преподавателям. Преподаватели составляют весьма значительную часть работников умственного труда. Наряду с высокой научно- педагогической квалификацией и хорошим знанием предмета от педагога требуется высокая эрудиция и интеллигентность, хорошее воспитание, владение ораторским, артистическим искусством, опрятность, исключительная собранность и сосредоточенность, доброта и строгая дисциплина. Педагога-клинициста отличает еще и высокое профессиональное мастерство врачевания. Наиболее сложный вид работы - чтение лекций, которое сопровождается нервно- психическим напряжением и требует устойчивого внимания, тонкого и точного взаимодействия анализаторных систем и всех высших психических функций: мышления, воли, памяти, восприятия, внимания, воображения и т.п. Лекционная работа, как правило, сочетается с обширной учебно-воспитательной работой, научно- исследовательской деятельностью и, что особенно важно, формированием умения владеть аудиторией. Трудовая деятельность профессорско-преподавательского состава высшей школы можно рассматривать как высококвалифицированную умственную работу, которая сопровождается нервно-эмоциональным напряжением и частыми эмоциональными манифестациями. Специфической особенностью деятельности студентов можно считать то, что они не умеют работать. Большие потенциальные возможности их организма используются нецеленаправленно и нерационально, без необходимых навыков. В связи с этим значительная учебная нагрузка для студентов, особенно 1 курса, является значимым фактором, что вызывает у них нервно-психическое напряжение и состояние фрустрации в период экзаменов. Продолжительность рабочего дня преподавателей вузов, как известно, должна равняться 6 часам. Однако их рабочий день часто доходит до 8-10 часов. При этом лекционная и преподавательская работа занимает наибольшее время. Помимо лекционной работы, преподаватели проводят научные исследования, а клиницисты - врачебную работу. Специфическими особенностями высококвалифицированного преподавательского труда является постоянное общение со студентами, а также тщательная подготовка перед каждым лекционным выступлением. Кроме того, если у студента экзамен почти всегда вызывает эмоциональный стресс, то от преподавателя он требует большого нервно-психического напряжения интеллектуальных возможностей и проявления профессионального опыта. Физиологические различия умственного и физического труда. Умственный и физический труд связаны между собой и влияют друг на друга. Еще Моссо (1893) с помощью эргографа определил, что профессор, прочитавший лекцию студентам, утомляется настолько, что после лекции мышечная сила его руки уменьшается на 20%. После 3 часового экзамена у студента мышечная сила падает в 4 раза. В свою очередь, под влиянием физического утомления уменьшается продуктивность интеллектуальной деятельности. Вместе с тем имеется ряд существенных особенностей, которые отличают труд умственный от физического. Прежде всего надо отметить, что преодоление существенных различий между умственным и физическим трудом не означает ликвидации относительной их самостоятельности. Эта самостоятельность, по-видимому, определяется спецификой их физиологических механизмов. Кроме того, если даже мы говорим, что нет "чистого" умственного труда без физических элементов, и, наоборот, физического труда без элементов умственного, то это не должно означать, что нет разницы между умственным и физическим трудом. Кандрор (1970) отмечает, что при любом виде труда возникает необходимость раздельно оценивать энергетическую и информационную стороны трудового процесса. По его мнению, первую целесообразно характеризовать про степени тяжести, а вторую - про степени напряженности. Именно энергетическая и информационная стороны трудовой деятельности отличают физический труд от умственного в первую очередь. Исследователи физиологии труда хорошо знают, как обеспечивается эффективная и длительная физическая работа, но еще плохо знают, какими средствами и ресурсами обеспечивается умственная работа, не говоря уже о сложной структурно- функциональной организации мозга, которая и обеспечивает умственную деятельность. Известно, что при физической работе происходит усиление и углубление дыхания, перераспределение и увеличение количества циркулирующей крови, усиление и учащение сердечных сокращений, повышение уровня сахара и форменных элементов в крови. Умственная деятельность, окрашенная эмоциями, вызывает почти такие же изменения. Однако если эти периферические сдвиги вегетативных реакций необходимы для энергетического обеспечения работающих мышц, точнее, для покрытия энергозатрат при физической работе, то эти же сдвиги, возникающие при осуществлении умственного эмоционально напряженного труда, далеко не обязательны, т.к. при умственной деятельности не происходит больших энергозатрат и соответственно утилизации, т.е. реализации избыточного обмена. Следовательно, эти вегетативно-гуморальные изменения при умственной работе не имеют такого прямого назначения, как при работе физической. Любая умственная работа, какой бы сложный характер она не имела, для своего осуществления не нуждается в значительно повышении уровня сахара, количества лейкоцитов, стероидных гормонов и т.д. Гиперфункция вегетативных органов при эмоциональной работе происходит не за счет мышечного напряжения и повышения кислородного и энергетического запроса с периферии, а за счет активизации мозговых структур, особенно подкорковых, лимбико-ретикулярных и таламо-гипоталамических образований под влиянием умственно-эмоциональной работы. Вегетативные и гуморальные сдвиги при умственной работе или предстартовых состояниях носят условно-рефлекторный характер, происходят с участием эмоционального аккомпанемента и не связаны с активизацией двигательного аппарата. Нет сомнения в том, что умственная работа охватывает большее количество нервных элементов, чем физическая. Исходя из современных данных нейрофизиологии и нейропсихологии, надо полагать, что умственный труд есть результат наиболее сложных комбинаций нервных процессов и гистохимических изменений в миллионах нейронов корково-подкорковых образований. Умственный труд отличается от физического, видимо еще и тем, что системность работы мозга при умственной деятельности не только более сложна и высоко квалифицирована, но и более обширна и включает большее количество систем и подсистем, чем при физической работе. Больше нагрузка и на анализаторы. Отличие физического труда от умственного проявляется и в отношении ряда других показателей. Изменение физиологических функций под влиянием физической работы носит более четкий характер, чем в случае умственной работы. Мышечное утомление также имеет более или менее ясную картину, чем отличается от умственного. Первое в отличие от второго можно количественно измерить. При наступлении мышечного утомления выполняемая работа почти полностью прекращается, чего не наблюдается при умственном утомлении. Умственная деятельность может выполняться длительное время, она не прекращается после окончания конкретной работы. Если мышечную работу мы можем прекратить произвольно, то в отношении умственной работы, особенно эмоционально окрашенной, сделать это трудно. Физиологические изменения, возникшие при умственном труде, ликвидируются значительно медленнее, чем при физическом, что можно рассматривать как феномен последействия. Если по окончании умственной деятельности часто наблюдаются лишь следы возбуждения или торможения, то после физического труда обычно характерны поздние боли в мышцах. Чувство усталости также более сильно ощущается после физической работы. После нее быстрее наступает глубокий сон. Результат физического труда ощутим и виден, а результат интеллектуального труда подчас получается не сразу, и для его выражения необходимы какие-то дополнительные действия (речь, письмо, чертеж и т.п.). |