Утомление в изолированном нервно-мышечном аппарате. Теории развития утомления

Под утомлением понимают понижение работоспособности, обусловленное выполнением определенной работы.

Изучением причин развития утомления начали заниматься в конце XIX столетия. Создан ряд теорий утомления, которые еще до сих пор поддерживаются некоторыми зарубежными физиологами.

Одной из первых появилась теория истощения в мышцах энергетических запасов - углеводов и липоидов. Обоснований такая теория не имеет, так как показано, что у животного, доведенного вследствие интенсивной работы до утомления, заканчивающегося смертью, в печени остается достаточный запас гликогена. При очень интенсивной работе утомление может наступить быстро, через 2-3 минуты, и трудно предположить, чтобы за это время исчезли из организма запасы гликогена и липоидов.

Появились также теории «отравления» организма или продуктами распада белков и углеводов (Пфлюгер), или специальными токсинами - кенотоксинами (Вейхардт). Эта теория обосновывалась тем, что кровь утомленного животного, введенная нормальному животному, вызывала у него состояние, похожее на утомление. Не трудно было доказать, что в этом случае нет никакого основания говорить об утомлении, так как кровь и неутомленного животного, введенная другому животному, вызывает подобное состояние, что является реакцией на введение чужеродного белка. Теория эта не только неверна, но и вредна, так как она пытается трактовать труд как отрицательный фактор в жизнедеятельности человека. Между тем хорошо известно, что труд стимулирует жизненные процессы, установлено, что процессы распада вызывают активные процессы восстановления.

Наконец, создана была теория засорения организма продуктами распада, в частности молочной кислотой (Хилл). Действительно, накопление молочной кислоты может сопутствовать утомлению; чем интенсивнее работа, тем больше может быть накоплено молочной кислоты. Однако молочная кислота не является причиной утомления. Это показано было прямыми опытами: накопление молочной кислоты не только не прекращало работы, а, наоборот, стимулировало ее; прекращение же работы вследствие утомления совпадало с уменьшением содержания молочной кислоты.

Все эти теории утомления оказались физиологически необоснованными, поскольку построены на результатах исследования изолированной мышцы вне связи с остальными функциями целого организма, а следовательно, и с регулирующей ролью центральной нервной системы. Авторы этих теорий принимали частные изменения за общие в целостном организме.

Еще И. М. Сеченов высказал мнение, что ощущение усталости нельзя связывать с состоянием работающих мышц, что источник ощущения усталости находится в центральной нервной системе. То, что центральная нервная система, а именно кора головного мозга, лимитирует работу, доказано многими фактами. У животного, у которого удалена кора головного мозга, двигательная активность не только не снижается, а, наоборот, увеличивается. Человек под влиянием суггестии может совершать тяжелую физическую работу при небольших энергетических затратах, без наступления утомления в течение длительного времени.

На основании учения Н. Е. Введенского, А. А. Ухтомского и особенно И. П. Павлова представилось возможным доказать связь прекращения работы вследствие утомления с состоянием центральной нервной системы, понять механизм этого явления и создать физиологически обоснованную теорию утомления.

Нормальная деятельность центральной нервной системы зависит от ее функционального состояния. Оно определяется рядом условий, согласованность которых создает функциональное единство, обеспечивающее центрально-нервное координирующее действие. Нарушение координирующей регуляционной функции ведет к понижению работоспособности или прекращению функций всей системы, т. е. утомлению.

Различают (М. И. Виноградов) быстро развивающееся утомление в результате непривычной или чрезмерной работы и медленно развивающееся утомление (вторичное) с нерезко выраженными изменениями в организме в результате хотя и привычной, но слишком длительной работы.

Быстро развивающееся утомление может наступить в результате значительных физических усилий или непривычной очень напряженной работы. Утомление в этом случае наступает вследствие нарушения центральной координации функций и возникновения экстренных очагов торможения в результате несоответствия рабочего задания функциональным возможностям организма. Действительно, в начале физического напряжения повышается условно-рефлекторная деятельность (усиление возбуждения) - возрастает величина условных рефлексов, укорачивается латентный период, но в то же время уже в начале работы растормаживается дифференцировка, появляются фазовые состояния, более ясно выраженные к концу работы (развитие тормозных процессов).

Восстановление исходного состояния происходит довольно быстро и проходит стадию экзальтации - повышенного возбуждения, которая характеризуется увеличением интенсивности рефлекса, укорочением латентного периода.

Соответственно изменяется электрическая активность коры головного мозга (биотоки): нормальная частота ритма (возбуждения) дезорганизуется и в дальнейшем полностью исчезает, усиливается β-ритм, а с развитием торможения появляются длинные волны - Δ-ритм. Восстановление происходит в обратном порядке. Такой же характер носят изменения электрической активности мышц: на максимуме увеличения амплитуды потенциалов действия (торможение) дальнейшая работа становится невозможной.

Характерной особенностью быстро развивающегося утомления является и быстрое восстановление функции после работы до исходного состояния. При этом чем больше статическое напряжение, чем быстрее развивается утомление, тем быстрее происходит восстановление.

Возникает в таком случае вопрос: можно ли отождествлять утомление и торможение? На этот вопрос нужно ответить отрицательно. По И. П. Павлову, торможение есть мера предохранения клетки от функционального «истощения», «разрушения». Период торможения является периодом восстановления клетки. Это показано исследованием обменных процессов коры головного мозга в состоянии возбуждения и торможения. Возбуждение характеризуется повышением обменных процессов в коре головного мозга - усилением гликолитических процессов, снижением содержания АТФ и креатинфосфата, увеличением количества аммиака и др.; торможение в нормальных физиологических условиях характеризуется восстановлением нарушенных процессов обмена.

Таким образом, торможение не есть истощение энергетических возможностей клетки, а состояние восстановления функции и мера предупреждения ее функционального истощения. Это состояние, по-видимому, позволяет клетке не реагировать на поступающие к ней импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Связь же утомления с торможением заключается в том, что охранительное торможение является одним из важных компонентов значительно более сложного процесса - утомления работающего человека (С. А. Косилов).

На скорость развития торможения большое влияние оказывает питание клетки, осуществляемое через систему кровообращения. Л. А. Орбели и его сотрудники показали, что таким трофическим (адаптационно-трофическим) механизмом для всех тканей является симпатическая нервная система (иногда парасимпатическая), усиливающая интенсивность химических процессов в организме, повышающая уровень физиологической возбудимости, оказывающая положительное влияние на физиологическую лабильность - подвижность нервных аппаратов.

При раздражении симпатических нервов функциональная способность утомленной мышцы повышается.

Медленно развивающееся утомление характеризуется постепенным снижением работоспособности в результате привычной, но чрезмерно длительной или монотонной работы.

Быстро развивающееся утомление, как уже указывалось, чаще всего наступает до приобретения трудовых навыков; в дальнейшем вследствие тренировки образуется динамический рабочий стереотип, дающий возможность выполнять работу длительное время при высокой работоспособности.

Быстро развивающееся утомление можно, по-видимому, считать возникающим уже на фоне привычной работы.

При первичном утомлении трудоспособность падает быстро вследствие развивающегося торможения; при вторичном же утомлении работоспособность снижается постепенно в результате медленного снижения лабильности, характеризующейся затягиванием физиологических интервалов. Иначе говоря, понижается функциональная деятельность, выражающаяся в общем снижении реактивности физиологической системы.

При первичном утомлении торможение быстро развивается и быстро исчезает после прекращения работы; оно ясно очерчено, концентрировано в определенных очагах.

При вторичном утомлении торможение развивается медленно, оно неустойчиво, неглубоко и постепенно приобретает характер как бы застойного торможения.

При утомлении величина условных двигательных рефлексов волнообразно колеблется, доходит до уровня ниже исходного. Резко ослабляются рецепторные функции: снижается лабильность зрительного и слухового анализаторов, нарушаются мышечный баланс глаз, координация движений, их точность, равновесие тела при стоянии.

Динамика лабильности в течение рабочего дня изменяется параллельно изменению работоспособности. Снижение лабильности указывает на начинающееся утомление, что в производственных условиях может выразиться в падении почасовой производительности труда, увеличении брака и продолжительности отдельных операций за счет микропауз.

Вторичное утомление может накапливаться изо дня в день и перейти в переутомление, являющееся уже патологическим состоянием. Переутомление может привести к повышенной заболеваемости.

Работоспособность - это свойство человека на протяжении дли­тельного времени и с определенной эффективностью выполнять максимальное количество физической или умственной работы. На протяжении рабочей смены работоспособность меняется в широких пределах. Это связано с тем, что на нее влияют как внешние, по отношению к человеку факторы (характер труда, условия окружаю­щей среды, режимы труда и отдыха, рабочая поза, организация трудового процесса с точки зрения эргономики), так и внутренние (мотивация, степень совершенства трудовых навыков, функциональ­ные резервы человека).

В производственной обстановке работоспособность изменяется на протяжении рабочей смены и условно подразделяется на четыре фазы. Первая фаза - фаза врабатывания, во время ко­торой повышается активность ЦНС, возрастает уровень обменных процессов в организме работающего, усиливается деятельность сер­дечно-сосудистой и дыхательной систем. Продолжительность этой фазы зависит от вида деятельности. Она всегда короче при физи­ческом труде, чем при умственном. Причем, чем физически тяжелее работа, тем быстрее происходит врабатывание.

Вторая фаза - фаза относительно устойчивой работоспособности, характеризуется оптимальным, с точки зрения достижения полезного результата, уровнем функционирования обеспечивающих работу систем организма, максимальной эффективностью труда. Продолжительность периода устойчивой работоспособности зависит от физической тяжести и нервной напряженности труда (чем тяжелее работа, тем короче период устойчивой работоспособности), от психофизиологического со­стояния человека, от гигиенических условий труда.

Третья фаза - фаза снижения работоспособности, связанная с развитием утомления. Четвертая фаза - фаза вторичного повышения работоспособности в конце рабочего дня. В ее основе лежит условнорефлекторный механизм, связанный с предстоящим концом рабо­ты и последующим отдыхом. Аналогичным образом меняется про­фессиональная работоспособность человека и на протяжении рабо­чей недели.

Причиной снижения работоспособности на протяжении рабочего дня, недели или года является утомление. Во время работы утомление проявляется в уменьшении силы и выносливости мышц, ухудшении координации движений, в возрастании затрат энер­гии при выполнении одной и той же работы, в замедлении скорости переработки информации, ухудшении памяти, затруднении процессов сосредоточения и переключения внимания с одного вида деятельности на другой. Субъективно утомление проявляется в ощущении усталос­ти, вызывающего желание прекратить работу или снизить нагрузку.

При динамической работе с интенсивностью, лежащей ниже пред­ела утомления, восстановление макроэргических фосфатов, испо­льзуемых при сокращении мышц, происходит на протяжении самой работы, во время расслабления мышц (микропауз). Если продолжи­тельность расслабления мышц соответствует времени, необходимому для синтеза АТФ и удаления из них продуктов метаболизма, то такая работа является малоутомительной. При динамической работе большой интенсивности возможность непрерывного восстановления АТФ в процессе самой работы отсутствует. Это объясняется тем, что длительность периодов расслабления мышцы меньше, чем вре­мя, необходимое для текущего восстановления ее энергетического потенциала. Восстановление запасов энергии и удаление молочной кислоты из мышц происходят неполностью.

Физиологические механизмы нервно-психического утомления точно не известны. Типичными симптомами такого утомления являются замедление передачи и осмысления информации, снижение эффек­тивности умственной деятельности в целом, ослабление сенсорных и сенсомоторных функций. Подобное утомление не только снижает работоспособность, но иногда приводит к снижению социальной активности человека, раздражительности, эмоциональной нестабиль­ности, беспричинной тревоге и даже депрессии.

Нервно-психическое утомление возникает в следующих ситуациях:

1) при длительной и напряженной умственной работе, требующей усиленной концентрации внимания, решения сложных производствен­ных задач в условиях дефицита времени;

2) при тяжелом физическом труде;

3) при однообразной монотонной работе;

4) при труде в условиях слабой освещенности, повышенной температуры, шума и вибрации;

5) при частых конфликтных ситуациях в коллективе, от­сутствии интереса к работе, несоответствии психофизиологических возможностей человека характеру его трудовой деятельности.

В отличие от мышечного утомления, утомление центрального происхождения (нервно-психическое) может быстро исчезать. Это происходит, например, в ситуациях, когда один вид деятельности сменяется другим; человек попадает в стрессовые ситуации, угрожа­ющие его жизни; если появляется новая информация, повышающая интерес к работе. Поскольку утомление в нервно-психической сфе­ре может проходить столь быстро, это свидетельствует о том, что его первопричиной не являются ни уменьшение энергетических суб­стратов в нервных структурах, ни накопление в них продуктов метаболизма, ни недостаточное кровоснабжение головного мозга.

Любой вид труда не будет приводить к развитию переутомления и перенапряжения и, напротив, окажет положительное влияние на работоспособность и здоровье человека, если придерживаться фи­зиологических принципов его рациональной организации.

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Физиология возбудимых тканей

Значение изучения раздела.. Раздел Физиология возбудимых тканей изучается первым в курсе нормальной физиологии Возбудимые ткани играют важную..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Общая физиология возбудимых тканей
Раздражимость- способность живой мате­рии активно изменять характер своей жизне­деятельности при действии раздражителя. Ре­акции отдельных клеток, тканей на действие раздражителя м

Структурно-функциональная организация клеточной мембраны
По определению Робертсона, клетку можно рассматривать как трифазную систему, которая состоит из нуклео-цитоплазматического матрикса, мембранной фазы и внешней фазы. На мембраны приходится около 2/3

Ионные каналы
Ионные каналы образованы белками, они весьма разнообразны по устройству и меха­низму их действия. Известно более 50 видов каналов, каждая нервная клетка имеет более 5 видов каналов. Состояние актив

Электрические явления в тканях
1.2.1.Открытие «животного электричества» В конце XVIII в. (1786 г.) профессор анато­мии Болонского университета Луиджи Гальвани провел ряд опытов, положивших начало целена

Локальный потенциал (локальный ответ)
При раздражении возбудимой ткани не всегда возникает ПД. В частности, если сила раздражителя мала, деполяризация не достигнет критического уровня, естественно, не возникнет импульс­ное - распростра

Законы раздражения возбудимых тканей
Ответная реакция возбудимой ткани на действие раздражителя зависит от двух групп факторов: от возбудимости возбудимой ткани и от характеристик раздражителя. Возбудимость клетки изменяется

1.Изменится ли величина потенциала покоя, если внутри нервной клетки искусственно увеличивать на 30% концентрацию ионов К+? А. потенциал покоя снизится до 0

Физиология нервных волокон и нервов
2.1.1. Структура нервного волокна Нервные волокна представляют собой от­ростки нейронов, с помощью которых осу­ществляется связь между нейронами, а также

Высокая лабильность
2.1.7. Аксонный транспорт Наличие у нейрона отростков, длина которых может достигать 1 м (например, аксоны, иннервирующие мускулатуру конечностей), со­зда

Функциональная роль аксонного транс­порта
− Антеградный и ретроградный транс­порт белков и других веществ необходимы для поддержания структуры и функции аксо­на и его пресинаптических окончаний, а так­же для таких процессов, как аксо

Синаптическая передача возбуждения
Синапс (греч. synapsis - соединение) - специализированная структура, обеспечи­вающая передачу возбуждающих или тормоз­ных влияний между двумя возбудимыми клетками. Через синапс нар

Тесты 1-2 уровня для самоконтроля знаний

1.1. Физиологические и биохимические основы утомления при выполнении различных физических нагрузок

Проблема утомления считается актуальной общебиологической проблемой, представляет большой теоретический интерес и имеет важное практическое значение для деятельности человека в труде и спорте (Сеченов И.М.; Павлов И.П.; Ухтомский А.А.; Фольборт Г.В., Хилл А.В., 1951; Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986, и др.)

Первую попытку решения проблемы утомления предпринял Г. Галилей (1564-1642 гг.), который столкнулся с этим явлением, анализируя механику работы мышц при подъёме тела по лестнице и при ходьбе.

По его мнению, в разбираемом случае мышцы утомляются в связи с тем, что им приходиться перемещать не только их собственный вес, но и вес остального тела. В противоположность этому сердце имеет дело только с собственным весом, и оно неутомимо.

По мере развития физиологической науки отдельные исследователи, особенно в XVIII и в первой половине XIX века, пытались затрагивать проблему утомления, но такие работы были единичными.

Физиологические исследования процессов утомления развернулись в основном с середины XIX века, в ходе которых сразу же обрисовались две основные теории: гуморально-локалистическая (периферическая) и центрально-нервная (Розенблат В.В., 1975).

Исходной позицией гуморально-локалистической теории , сторонниками которой были преимущественно зарубежные ученые, является представление об утомлении как мышечной слабости и усталости, т. е.

О процессах, происходящих под влиянием работы прежде всего в самой мышце. К тому же в исследованиях А. А. Ухтомского не только была дана глубокая критика гуморально-локалистических теорий утомления, но и показана огромная роль центральной нервной системы (ЦНС) в наступлении утомления.

Появление центрально-нервной теории утомления связано с работами великих отечественных физиологов И. М.Сеченова и И.П. Павлова, их учеников и последователей. Суть её состоит в проявлении запредельного
торможения в нервных клетках на различных уровнях ЦНС при выполнении напряженной мышечной работы.

Разработка этой теории явилась важным шагом в раскрытии механизмов, предохраняющих нервную систему, а через неё весь организм от истощения, результатом которого может стать переутомление и перетренированность.
Однако центрально-нервная теория не позволяет объяснить многочисленные факты, характерные для развития утомления при напряженной мышечной деятельности.

В частности, в ряде исследований показано, что даже в состоянии глубокого утомления работа может быть продолжена, если изменить её интенсивность и особенно характер её обеспечения при сохранении состава работающих мышц (Зимкин Н.В., 1972; Волков Н.И., 1974; Данько Ю.И., 1974; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986; Hollmann W., Hettinger T., 1980).

Это, по мнению Ю. И.Данько (1972), свидетельствует о том, что в нервных центрах не наступало ни торможения, ни истощения, т.е. неотъемлемых механизмов утомления согласно центрально-нервной теории. Н.И. Волков (1974) отмечает, что центрально-нервная теория мышечного утомления является модернизированным вариантом прежних локалистических концепций с той лишь разницей, что в ней центр наиболее значительных изменений, приводящих к развитию утомления, был перенесён из периферических исполнительных органов в ЦНС.

Значительный вклад в изучение проблемы утомления внёс В. В. Розенблат (1975). Согласно разработанной им центрально-корковой теории начальным звеном утомления при мышечной работе человека являются изменения "кортикальных центров".

По его мнению, уровень работоспособности мышц, связанный с настройкой их возбудимости, тонуса и упруго-вязких свойств, с состоянием кровоснабжения и трофических процессов в них, определяется уровнем работоспособности нервных центров, управляющих мышцами.

Утомление корковых нервных клеток приводит, с одной стороны, к нарушению контролируемой ими сложнейшей координации процессов, а с другой - меняет характер установочных влияний коры мозга и связанных с ней нижележащих образований на исполнительные органы.

Вопрос о правильной трактовке процесса утомления долгое время оставался дискуссионным. Ныне оно рассматривается как состояние организма, возникающее вследствие выполнения физической работы и проявляющееся во временном снижении работоспособности, в ухудшении двигательных и вегетативных функций, их дискоординации и появлении чувства усталости (Лектман Л.Б., 1952; Кулак И.А., 1968; Розенблат В.В., 1975; ФарфельВ.С., 1979; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986, и др.).

В физиологии утомление представляется как биологически целесообразная реакция, направленная против истощения функционального потенциала организма (Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Фарфель B.C., 1978; Моногаров В.Д., 1986; Коц Я.М., 1986).

В настоящее время специалисты при изучении проблемы утомления учитывают такие понятия этого процесса, как локализация и механизм (Розенблат В.В., 1975; Коц Я.М., 1986). Такой подход берет своё начало с 60-х годов XX столетия, когда ученые сошлись во мнении о том, что локализация и механизмы утомления определены функциональным состоянием различных органов и систем организма, их координационными взаимоотношениями и обусловлены характером выполняемой работы и другими факторами.

Под характером работы подразумевается:

• режим деятельности мышц- изометрический, изотонический, ауксотонический;
• объём задействованной мышечной массы - локальная, региональная, глобальная мышечная работа;
• интенсивность и продолжительность мышечной работы - аэробный, анаэробный и смешанный режимы;
• уровень мотивации, факторы внешней среды и т.д.

При этом можно рассматривать три основные группы систем , обеспечивающих выполнение любого упражнения (Коц Я.М., 1986):

• регулирующие системы - центрально-нервная, вегетативная, нервная и гормонально-гуморальная;
• система вегетативного обеспечения мышечной деятельности - дыхания, крови и кровообращения;
• исполнительная система - двигательный аппарат.

К их числу можно отнести:

• вегетативные системы -дыхательную и сердечно-сосудистую, которые в конечном счете обуславливают снижение кислородно-транспортных возможностей организма;
• железы внутренней секреции - их роль особенно важна при выполнении упражнений, которые приводят к нарушению регуляции энергетического обеспечения мышечной работы.

Как показали исследования последних десятилетий, структуру той или иной мышцы составляют различные по функциональным особенностям и организации деятельности двигательные единицы (ДЕ), которые, как и мышечные волокна, имеют свои функциональные отличия. P. E. Burke (1975) предложил разделить ДЕ исходя из сочетания двух свойств - скорости сокращения и устойчивости к утомлению. Им было выдвинуто четыре типа ДЕ (табл. 1).

Есть мнение (Гидиков А.А., 1975; Козаров Д., Шапков Ю.Т., 1983), что у человека наиболее надёжно различаются лишь ДЕ, относящиеся к двум крайним типам - медленные, устойчивые к утомлению (S) и быстрые, быстро утомляемые (FF).

В развитии утомления различают скрытое (преодолеваемое) утомление , при котором сохраняется высокая работоспособность, поддерживаемая волевым усилием.

Экономичность двигательной деятельности в этом случае падает, работа выполняется с большими энергетическими затратами. Это компенсируемая форма утомления .

При дальнейшем выполнении работы развивается некомпенсированное (полное) утомление . Главным признаком этого состояния является снижение работоспособности. При некомпенсированном утомлении угнетаются функции надпочечников , снижается активность дыхательных ферментов, происходит вторичное усиление процессов анаэробного гликолиза (Розенблат В.В., 1975; Моногаров В.Д., 1986).

В спортивной практике приобретают особое значение диагностика и изучение показателей , которые сопровождают и сигнализируют об утомлении.

Отличают несколько наиболее общих направлений:

• увеличение числа ошибок "как результат расстройства координации движений";
• неспособность к созданию и усвоению новых полезных навыков, расстройство старых ранее приобретённых навыков;
• увеличение энергетических, прежде всего углеводных, трат на единицу произведённой работы и т.д. (Лектман Л.Б., 1952;Фарфель B.C., Коц Я.М., 1968; Талышев Ф.М., 1972).

В. Н. Волков (1973) составил классификацию клинических проявлений утомления (табл. 3).

Физиологическая и биохимическая характеристики стадий утомления даны в ряде работ (Гиппенрейтер B.C., 1962; Горкин М.Я., 1972; Граевская Н.Д., Иоффе Л.А., 1973; Яковлев Н.Н., 1974; Розенблат В.В., 1975; Зимкин Н.В., 1975; Волков В.М., 1977; Сорокин А.П., 1977; Фарфель B.C., 1979; Дудин Н.П., 1982; Дубровский В.И., 1985; Моногаров В.Д., 1986; Платонов В.Н., 1986, 1988; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Коц Я.М., 1986; Павлова Э.С., 1987; Зотов В.П., 1990; Дубровский В.И., 1991, и др.).

В частности, при выполнении физической нагрузки в первой стадии утомления по сравнению с выполнением таковой в "устойчивом" состоянии происходят более глубокие сдвиги в показателях сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Во второй стадии утомления наблюдается дальнейшее снижение биоэлектрической активности коры большого мозга и более напряженная деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Третья стадия утомления характеризуется снижением биоэлектрической активности коры большого мозга (до 22% по сравнению с предыдущими двумя стадиями утомления) и ухудшением функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

В работающих мышцах при утомлении происходит исчерпание запасов энергетических субстратов (АТФ, КФ, гликоген), накапливаются продукты распада (молочная кислота, кетоновые тела) и отмечаются резкие сдвиги внутренней среды организма. При этом нарушается регуляция процессов, связанных с энергетическим обеспечением мышечного сокращения, появляются выраженные изменения в деятельности систем легочного дыхания и кровообращения (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986).

Как известно запасы АТФ в мышцах незначительны, их едва хватает на 1 с напряженной мышечной работы. Запасов КФ, используемого для ресинтеза АТФ при работе максимальной интенсивности, хватает всего на 6-8 с (Мищенко B.C., 1990).

Снижение скорости ресинтеза АТФ может явиться причиной наступающего утомления.
В скелетной мышце человека после максимальной кратковременной работы до отказа концентрация КФ падает почти до нуля, а концентрация АТФ - примерно до 60-70% значения в состоянии покоя.

В состоянии утомления снижается концентрация АТФ в нервных клетках и

• нарушается синтез ацетилхолина в синаптических образованиях, в результате чего нарушается деятельность ЦНС по формированию двигательных импульсов и передаче их к работающим мышцам;
• замедляется скорость переработки сигналов, поступающих от проприо- и хеморецепторов;
• в моторных центрах развивается охранительное торможение, связанное с образованием гамма-аминомасляной кислоты (Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

При снижении скорости расщепления АТФ в миофибриллах автоматически уменьшается и мощность выполняемой работы. В состоянии утомления уменьшается активность ферментов аэробного окисления и нарушается сопряжение реакций окисления с ресинтезом АТФ. Для поддержания необходимого уровня АТФ происходит вторичное усиление гликолиза, сопровождающееся за-кислением внутренних сред и нарушением гомеостаза. Усиливающийся катаболизм белковых соединений сопровождается повышением содержания мочевины в крови.

Снижение рН в процессе физической нагрузки максимальной и субмаксимальной интенсивности приводит к уменьшению активности многих ферментов, в частности фосфофруктокиназы, АТФ-азы. У спортсменов величина рН может составлять 6,9 и ниже (после нагрузки высокой интенсивности в течение 40-60 с) (Osnes J.-B., Hermansen L, 1997).

Если в прошлые десятилетия в научно-методической литературе рассматривались преимущественно локалистические, центрально-нервные или другие гипотезы возникновения утомления, то в последние годы у специалистов сложилось мнение о многообразии факторов и причин, ставших первопричиной наступления снижения работоспособности.

Тренировочная и соревновательная деятельность спортсмена включает в себя выполнение упражнений различной мощности и продолжительности, циклических и ациклических, и т.д. При этом, естественно, возможно проявление различных механизмов и локализации утомления, показанные в табл. 4 (Коц Я.М., 1986; Меньшиков В.В., Волков Н.И., 1986; Мищенко B.C., 1990).

Научные исследования показали, что важное значение в определении функционального состояния спортсменов играют показатели активности симпато-адреналовой системы (САС) . Являясь интегральным нейро-гормональным индикатором, характеризующим стрессовую и эмоциональную реакцию спортсменов в ответ на тренировочные и соревновательные нагрузки, эта система играет важнейшую гомеостатическую и адаптационно-трофическую роль в организме.

Её можно использовать для оценки текущего состояния, эмоционального напряжения, в предстартовом периоде и на соревнованиях, развития утомления и адаптационных процессов в организме (Кассиль К.Н., 1976; Кассиль Г.Н., 1978; МищуковМ.С., ГалимовСД., 1980).

В исследовании В. В. Мехрикадзе (1985) было показано, что при кратковременной интенсивной нагрузке (тренировке, направленной на увеличение скорости бега) по сравнению с предтренировочным фоном наблюдалась достоверная активация гормонального и медиаторного звеньев САС. Было отмечено повышенное выделение адреналина (в 3 раза), норадреналина (в 1,5 раза), однако резервные возможности системы, оцениваемые по экскреции ДОФА, существенно не изменялись.

При длительной напряженной тренировочной нагрузке (30-60 с), направленной на совершенствование скоростной выносливости, наблюдалось достоверное увеличение активности звеньев САС. Так, экскреция адреналина и норадреналина по сравнению с фоном возрастала почти в 3 раза и дофамина более чем в 2 раза. Такая реакция САС на длительную нагрузку является положительной.

Таким образом, у спринтеров при нагрузке скоростной направленности САС преимущественно реагирует адреналовой реакцией. Это хорошо согласуется с известными представлениями о том, что адреналин -"гормон тревоги" ответствен за быструю мобилизацию энергетических ресурсов, быстрый переход организма из состояния покоя в состояние повышенной активности (Кассиль Г.Н., 1978).

Несмотря на большое внимание к проблеме утомления, имеющей важное прикладное значение, в том числе и для достижения высоких спортивных результатов, эта проблема, по мнению многих специалистов, далека от своего окончательного решения.

В заключение следует подчеркнуть, что напряженная и длительная физическая нагрузка обязательно сопровождается той или иной степенью утомления, которое, в свою очередь, вызывает процессы восстановления, стимулирует адаптационные перестройки в организме. Соотношение утомления и восстановления и есть, по существу, физиологическая основа процесса спортивной тренировки.

Б) воспитательные: выявление условий работы человека, повышающих
работоспособность мышц.

в) развивающие - продолжить формирование у учащихся умения
сравнивать, сопоставлять, обобщать факты из разных областей науки и
переносить знания из одной области деятельности в другую.

Оборудование: видеофрагмент «Работа мышц», дидактические карточки, гантели, динамометр, секундомер. Презентация (приложение)

Класс перед уроком разбивается на 5 группы по 5- 6 человек в каждой. Задания по дидактическим карточкам выполняются группой.

В начале урока ставится проблемный вопрос, на который ученики должны ответить:

«Каким образом мышцы совершают работу?» «От чего зависит работа мышц и утомление?

Ход урока

А) механизм работы мышц.

Для того, чтобы ответить на первый вопрос,вам необходимо вспомнить из курса физики, что такое работа? Какие используются механизмы для совершения работы? Работа - это сокращение мышцы, при котором она может поднимать или перемещать какой-либо груз. (А= m h n )

Сейчас вы вспомнили, что такое механическая работа и знаете, что для её совершения используются простые механизмы, называемые рычагами. Давайте с вами подумаем, а в живой природе мы встречаемся с рычагами? Приведите примеры.

На данных рисунках показать примеры действия рычагов в теле человека.

На рисунке (Рычаг II рода, показывает, как мы можем удержать груз в руке. Вес груза уравновешивается силой мышцы).

Сокращаясь, мышцы приводят в движение кости, действуя на них, как на рычаги. Кости начинают двигаться вокруг точки опоры под влиянием приложенной к ним силы.

Движение в любом суставе обеспечивается как минимум двумя мышцами, действующими в противоположных направлениях. Их называют мышцы-сгибатели и мышцы-разгибатели. Например, при сгибании руки двуглавая мышца плеча сокращается, а трехглавая мышца расслабляется. Это происходит потому, что возбуждение двуглавой мышцы через центральную нервную систему вызывает расслабление трехглавой мышцы.

Скелетные мышцы прикрепляются с двух сторон от сустава и при своем сокращении производят в нем движение. Обычно мышцы, осуществляющие сгибание, - флексторы - находятся спереди, а производящие разгибание - экстензоры - сзади от сустава. Только в коленном и голеностопном суставах передние мышцы, наоборот, производят разгибание, а задние – сгибание.

Итак, мышцы при напряжении и сокращении совершают работу. Но ведь любой механизм требует контроля? и любая работа требует определённых затрат энергии.

Для того, чтобы ответить на первую часть вопроса просмотрим фрагмент видеофильма.

Итак, какая система регулирует работу мышц? (спинной и головной мозг);

Где находятся центры движения мышц? (кора больших полушарий; передняя центральная борозда)

Мы выяснили какая система контролирует работу мышц. Но вы так же из курса физики знаете, что любая работа требует определённых затрат энергии

За счет какой энергии работают мышцы? Поперечно-полосатые мышцы - это «двигатели» в которых химическая энергия превращается в механическую.

Откуда же берется химическая энергия в мышцах? Просмотрим видеофрагмент.

– в мышечных волокнах происходит распад органических веществ при участии кислорода, в результате которого выделяется энергия

Известно, что мышцы используют на движение 33% химической энергии, а 67% энергии расходуется в виде тепла. Вот почему на холоде человек старается больше двигаться, подогревая себя за счет энергии, вырабатываемой мышцами.

Б) Утомление

Может ли мышца работать бесконечно? Почему?

Временное снижение работоспособности, наступающее в результате работы, называется утомлением. Установлено, однако, что утомление наступает прежде всего не в самой мышце, а в центральной нервной системе. В нервной системе и в мышцах временно изменяется обмен веществ. При длительной работе накапливаются вещества, которые препятствуют проведению возбуждения и сокращению мышц. Необходим отдых, чтобы восстановить работоспособность участков нервной системы и мышц. Работоспособность мышц находиться в прямо пропорциональной зависимости от быстроты утомления. Какие же факторы влияют на быстроту утомления мышц? - величина нагрузки, вид работы(статическая или динамическая) и ритм. Чтобы выяснить, как конкретно влияют эти факторы на работоспособность мышц, вам предлагается исследовать эту проблему опытным путем.

Но сначала давайте выясним, какие опыты вы бы предложили сами.

Перед вами находятся карточки с алгоритмом работы на задание вам даётся 10 мин.

(работа по группам)

Практическая работа №1

«Влияние величины нагрузки на развитие утомления».

Задание: Последовательно сгибайте руку с гантелями разной массы(1, 3, 6 кг.) с одной и той же скоростью. В каждом случае сосчитайте число движений, отметьте время наступления утомления (в секунду) и вычислите проделанную работу (A = F S n, F = 1 кг = 10 H, 1 кг = 1 9,8 H =10 Н

Где S - расстояние; n - число движений.) Полученные данные занесите в таблицу.

Практическая работа №2

«Влияние ритма работы на развитие утомления»

Задание: Сгибайте руку с гантелями одной массы в разном темпе: редком, среднем и частом. Число движений, время наступления утомления и выполненную работу запишите в таблицу.

продолжительность прослеживается

при среднем ритме работы.

Практическая работа №3

«Влияние вида мышечных сокращений на развитие утомления».

Задание:

а) Возьмите груз массой 3-5 кг и держите его вытянутой рукой на уровне плеча. Заметьте время, когда рука начнет опускаться.

б) Возьмите тот же груз в руку и поднимайте его на тот же уровень и опускайте. заметьте время утомления в этом случае.

в) Сравните динамическую и статическую работу.

Вывод: Мышцы быстрее утомляются при статичес т.к. при однообразном положении мышцы в ней накапливаются продукты распада и утомляется нервна система, в результате чего появляются болевые ощущения.

Для организма статическая работа утомительна тем,что при длительном статическом напрч\яжении мышц сдавливаются кровеносные сосуды, питающие их Через сдавленные артерии ухудшается снабжение мышц кислородом и питательными веществами, а через сдавленные вены нарушается отток крови, содержащей продукты распада.

При динамической работе поочерёдно сокращаются различные группы мышц. Нервная система управляя работой мышц, приспосабливает их работу к текущим потребностям организма. Это даёт им возможность работать экономно.

Практическая работа №4

«Влияние тренированности мышц на развитие утомления»

Способность мышц выполнять работу зависит от их тренированности, которая повышает мышечную силу, действует благоприятно на мы­шцы и на состояние скелета.
В данной группе работу выполняют два ученика: один занимается в спортивной секции, другой - только на уроках физкультуры.

Вывод. Чем лучше развиты мышцы, тем продолжительнее их работа, несмотря на увеличение нагрузки, и медленнее наступает утомление.

Два человека поспорили, как лучше нести груз: переменно правой и левой рукой без отдыха или нести его в правой руке, потом отдыхать и снова нести в той же руке?

Ответьте, - когда скорее восстановилось рабочее состояние правой руки, при отдыхе или при работе левой рукой? Какое значение для мышечной системы имеет активный отдых?

А теперь мы с вами проведем другой опыт - демонстрирующие опыты с динамометром.

На доске:

I Правая рука отдых 30 сек Правая рука
II Правая рука левая Правая рука

Какой вывод? - Правая рука лучше отдыхает, когда работает левая, т.к возбуждение, возникающее при работе левой руки вызывает в центрах правой руки головного мозга процесс торможения, и отдых правой руки становится полноценнее. Над изучением влияния различных факторов на работоспособность человека работал русский ученый физиолог И.М. Сеченов, создатель известной вам работы «Рефлексы головного мозга». И.М. Сеченов является создателем «Физиологии труда».

Быстрее восстанавливается работоспособность правой
руки при работе левой рукой. Активный отдых быстрее
снимает утомление мышц, которые принимали
участие в работе

(Для работы мышц необходимы нервные импульсы и энергия, которая образуется в результате окисления органических веществ в присутствии кислорода. )

Проверка усвоения нового материала

Почему при ручной стирке белья спина устаёт больше, чем руки.

Мышцы спины функционируют в статическом режиме, то есть способствуют сохранению одной и той же позы длительное время. При статическом усилии мышцы находятся в состоянии напряжения. При одновременном сокращении многих мышечных волокон работа не может быть очень продолжительной – мышцы устают. Руки совершают динамическую работу. Мышцы сокращаются поочерёдно.

1. От чего зависит работа мышц?

2. Что такое утомление?

3. Какие условия влияют на развитие утомления?

4. С помощью чего восстанавливается работоспособность мышц? К чему приводит малоподвижный образ жизни?

Работа мышц необходимое условие их жизнедеятельности. Длительная бездеятельность мышц ведёт к их атрофии и потери ими работоспособности. Тренировка мышц способствует увеличению их объёма, силы и работоспособности, что влияет на развитие всего организмаПодумайте, достаточно ли в вашем режиме дня двигательной активности.

Выставляются оценки за самостоятельные ответы и работу каждой группы.

Домашнее задание .

Подумайте и составьте физические упражнения, которые бы развивали различные группы мышц, для сохранения правильной осанки и работоспособности мышц.

Работоспособность – способность человека выполнять порученную работу с должным количеством и качеством. Как определить способность выполнять должностную работу тем или иным работником? Нужно понять, что косвенной характеристикой этого физиологического и психологического свойства личности являются показатели производительности

Если эта работа Вам не подошла внизу страницы есть список похожих работ. Так же Вы можете воспользоваться кнопкой поиск

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра клинической токсикологии и профпатологии с курсом ИПО

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЛЕКЦИИ № 4

01. ТЕМА: Работоспособность и утомление

02. Медико-профилактический факультет, 4 курс

03. Раздел: Основы физиологии и психологии труда

04. Лекционный курс 9 семестра

05. Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

06. Контингент: Студенты 4 курса медико-профилактического факультета

07. ОБЩАЯ ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: Рассмотреть и обсудить современные концепции о работоспособности, утомлении и мерах предупреждения переутомления и перенапряжения организма человека

ЧАСТНЫЕ ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ (ЗАДАЧИ):

1. Провести анализ современных данных о теории, процессе и состоянии

утомления и рассмотреть закономерные изменения работоспособности

2. Определить состояния переутомления и перенапряжения; обсудить

причины их возникновения и отличительные особенности

3. Мероприятия по предупреждении преждевременного развития

утомления, переутомления и перенапряжения

08.Оснашение:

График: Фазы работоспособности человека

График: Суточное изменение работоспособности человека

Таблица: Влияние коротких перерывов на производительность труда при сборке изделия (реле переменного тока)

Таблица: Производительность труда и расход энергии у откатчика вагонеток в зависимости от режимов труда и отдыха

Таблица: Теории утомления

Таблица: Направления рационализации трудовых процессов

Схема формирования динамического рабочего стереотипа и признаки тренированности движения

Таблица: Особенности соотношения влияния производственной среды и трудовой деятельности при прочих равных условиях на функциональное состояние работника

09. Новая информация (отсутствующая в предыдущем обучении): закономерные изменения работоспособности человека

10. ПЛАН ЛЕКЦИИ:

11. Контроль усвоения материала: активный опрос в конце лекции.

Вопросы:

1. Назовите фазы работоспособности

2. Определите содержание понятий: работоспособность и утомление

3. Утомление - это процесс или состояние?

4. Теория истощения энергетических запасов в объяснении процессов развития утомления

5. Теория отравления в объяснении процессов развития утомления

6. Теория засорения организма в объяснении процессов развития утомления

7. Роль центральной нервной системы в регуляции работоспособности

8. Регулирующее значение утомления

9. Теория (концепция) активного отдыха И.М. Сеченова. Работы П.А. Конопасевича и В.О. Богуславского (1891-92 гг.)

10. Виды утомления по М. Виноградову

11. Можно ли отождествлять утомление организма (органа) и торможение в соответствующих клетках головного мозга?

12. Назовите основные направления физиологической рационализации трудовых процессов

13. Признаки тренированности движения

14. Суть и значение квантификации трудовых движений для рационализации производственных процессов

15. Роль ритмичности и монотонности в оптимизации трудовой деятельности человека

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. М., Мед., 1988, 576с.
2. Белозёрова Л.М. Возрастная работоспособность лиц умственного и физического труда // Физиологические и медицинские вопросы нетрадиционных форм производственной деятельности человека: В 2 ч. - Тюмень. - 1991. - Ч.2. - С. 179 - 182.
3. Беневоленская Н.П. Этюды по эргономике. - Новосибирск: Наука, 1977.
4. Бугуславский В.О. Кривая мышечной усталости под влиянием разных условий. Дис. - СП б. - 1891.
5. Быков К.М., Владимиров Г.Е., Делов В.Е., Конради Г.П., Слоним А.Д. Учебник физиологии. М., 1975
6. Виноградов М. Проблема утомления. М., 1978 г. - 298 с.
7. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса: Руководство (Р 2.2.755 - 99) / Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Издание официальное. - Москва, Минздра`в России, 1999 - 150 с.
8. Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методы исследований в физиологии труда. М.: Медицина, 1974. - 311 с.
9. ГОСТ 12.2.032-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования.
10. ГОСТ 12.2.033-78. ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования.
11. Грицевский М.А. Физиолого-гигиенические принципы рациональной организации труда управляющих рабочих химического производства: Автореф. дис... д.м.н. - М., 1981.
12. Евстафьев В.Н. Физическая работоспособность и эргономические показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы у плавсостава // Гиг. труда. - 1989. - № 7. - 22 - 25.
13. Конопасевич П.А. Дальнейшие материалы к физиологии мышечной усталости. Дис. - СП б. - 1892.
14. Конради Г.П., Слоним А.Д., Фарфель В.С. Общие основы физиологии труда. - М. ; Л., Биомедгиз, 1934. - 672 с.
15. Красовский В.О. О некоторых ограничениях для применения феномена И.М. Сеченова в профилактике переутомления и перенапряжения // Эколого-гигиенические проблемы Уральского региона: Мат. докл. 2-ой Российская научно-практ. конф. - Уфа, 1997.-С. 7 - 14
16. Красовский В.О. О применимости "активного отдыха" для профилактики утомления в неблагоприятных условиях труда // Валеологические вопросы взаимодействия соматосенсорных и вегетативных функций в процессе трудовой деятельности: Сб. Научн. тр. - Тверь, Тверский госуниверситет. - 1999. - С. 42 - 48.
17. Красовский В.О. О свойствах многофакторного производственного воздействия // Гигиенические и профпатологические проблемы регионов Сибири / Под ред. В.Д. Суржикова. - Новокузнецк, 1998. - С. 116 - 124.
18. Кулак А.И., Гурипович Л.А., Васильевская К.В. и др. Физиологическая оценка тяжести и напряжённости труда рабочих и служащих различного возраста // Геронтология и гериатрия: Ежегодник (Социальная среда, образ жизни и старение). Киев, 1970. - С. 106 - 111.
19. Кулак И.А. Физиология утомления при умственной и физической работе человека. Минск: Беларусь, 1968. - 272 с.
20. Марищук В.Л. Функциональное состояние и работоспособность // Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. - Л., 1974. - С. 81-95
21. Мойкин Ю.В., Киколов А.И., Тхоревский В.И. Психофизиологические основы профилактики перенапряжения - М.: Медицина, 1987, 256 с.:ил.
22. Розенблат В.В. Проблема утомления. М.: Медицина, 1975 - 240 с.
23. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда / Под ред. проф. А.М. Шевченко. - Киев, 1986.- 336 с.
24. Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М. Золиной, Н.Ф. Измерова. - М.: Медицина, 1983. - 528 с.,ил.
25. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. Л.: Медицина, Ленинградское. отделение, 1980. - 192 с.: ил.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Работоспособность – способность человека выполнять порученную работу с должным количеством и качеством. Как определить способность выполнять должностную работу тем или иным работником? Нужно понять, что косвенной характеристикой этого физиологического и психологического свойства личности являются показатели производительности (выработки) труда, хронометражные пооперационные данные, оценки качества продукции и т.д.

Надо различать две категории работоспособности: потенциальную (возможность) и кинетическую (в конце работы). Возможность выполнения той или иной работы определяется возрастом, стажем, специальной подготовкой, а также медицинскими показаниями и противопоказаниями. Кинетическая работоспособность определяется затратами энергии по факту выполненной работы.

Трудовая деятельность человека осуществляется в порядке совместного функционирования различных систем организма под мудрым руководством центральной нервной системы. Наличие динамического стереотипа и доминант устанавливает определённый уровень работоспособности организма, время поддержания которого в большой степени зависит от тяжести и напряженности рабочей деятельности, а также от существующих условий труда, режимов труда и отдыха.

О. Граф ещё в 1934 г. предложил физиологическую кривую, в которой отражён период наиболее низкого уровня работоспособности, неблагоприятный для работы. Это время между 1 – 3 часами ночи.

Исследования состояния физиологических функций человека и динамики работоспособности по производственным и иным показателям (при прочих равных условиях) в процессе трудовой деятельности позволяют выявить определенную закономерность, которая характеризуется фазностью физиологических сдвигов. Эта закономерность сводится к признанию того, что в труде любой продолжительности всегда существует четыре фазы: врабатываемость, устойчивая и неустойчивая работоспособность и ёё спад.

Первая фаза соответствует начальному периоду работы, когда рабочий динамический стереотип совершенствуется и подкрепляется правильными вариантами согласованных действий. Важным моментом в этом процессе является формирование доминанты, обеспечивающей нормальное протекание выполняемой работы.

Отметим, что чем больше периодов врабатывания (например, после отвлечений на перекур) тем меньше производительность труда и тем ниже кинетическая работоспособность.

Вторая фаза – устойчивая работоспособность является характерным сочетанием высоких показателей результатов труда с относительной стабильностью и даже некоторым снижением напряжённости физиологических функций.

Третью фазу иногда неправильно обозначают, как "конечный порыв". В этот период возможны всплески работоспособности, но общая тенденция к снижению её показателей (выработки) всё более усиливается.

Четвёртая фаза - спад работоспособности характеризуется нарастающим утомлением. Однако эту фазу в своих практических исследованиях на производстве не видели. Такое состояние, близкое к переутомлению, наблюдали на работниках, которые приходили на работу после труда на садовых участках.

Характер кривой работоспособности зависит от скорости появления и глубины утомления, которое возникает в неустойчивую фазу и зависит от особенностей условий труда и самой работы. Поэтому на практике встречаются отклонения от типичной классической кривой работоспособности, которые проявляются в большей или меньшей выраженности фаз, иногда с полным отсутствием какой-либо из них. Необходимо запомнить, что наличие резких колебаний работоспособности и кратковременность её устойчивой фазы является признаком повышенной тяжести труда.

Утомление – величина обратная работоспособности. Под утомлением понимают понижение способности к труду, обусловленное выполнением определенной работы. Надо различать: состояние утомления (после работы или во время работы) и процесс развития утомления.

Изучением причин развития утомления начали заниматься в конце XIX столетия. Был создан ряд теорий утомления, которые еще до сих пор поддерживаются некоторыми зарубежными физиологами.

Одной из первых появилась теория истощения в мышцах энергетических запасов - углеводов и липидов. Научное обоснование такая теория не имеет, так как показано, что у животного, доведенного вследствие интенсивной работы до утомления, заканчивающегося смертью, в печени остается достаточный запас гликогена. При очень интенсивной работе утомление может наступить быстро, через 2 - 3 минуты, и трудно предположить, чтобы за это время исчезли из организма запасы гликогена и липоидов.

Появились также теории "отравления" организма или продуктами распада белков и углеводов (Пфлюгер), или специальными токсинами - кенотоксинами (Вейхардт). Эта теория обосновывалась тем, что кровь утомленного животного, введенная нормальному животному, вызывала у него состояние, похожее на утомление. Но, при этом нельзя забывать о совместимости крови и реакции на введение чужеродного белка.

Теория эта не только неверна, но и вредна, так как она пытается трактовать труд как отрицательный фактор в жизнедеятельности человека.

Между тем хорошо известно, что труд, утомление стимулирует жизненные процессы, установлено, что процессы распада вызывают активные процессы восстановления.

Наконец, была теория засорения организма продуктами распада, в частности молочной кислотой (Хилл). Действительно, накопление молочной кислоты может сопутствовать утомлению: чем интенсивнее работа, тем больше накапливается молочной кислоты. Однако молочная кислота не является причиной утомления. Это показано было прямыми опытами: накопление молочной кислоты не только не прекращало работу, а, наоборот, стимулировало ее. Прекращение же работы вследствие утомления совпадало с уменьшением содержания молочной кислоты.

Эта теория утомления оказались физиологически необоснованной, поскольку построена на результатах исследования изолированной мышцы вне связи с остальными функциями целого организма. Следовательно, и с регулирующей ролью центральной нервной системы. Авторы этих теорий принимали частные изменения за общие в целостном организме.

Практически, теория засорения организма в объяснении процессов утомления является оппортунистической трактовкой диалектики частного и общего.

Еще И. М. Сеченов высказал мнение, что ощущение усталости нельзя связывать с состоянием работающих мышц, что источник ощущения усталости находится в центральной нервной системе. То, что центральная нервная система, а именно кора головного мозга, лимитирует работу, доказано многими фактами. У животного, у которого удалена кора головного мозга, двигательная активность не только не снижается, а, наоборот, увеличивается. Человек под влиянием суггестии может совершать тяжелую физическую работу при небольших энергетических затратах, без наступления утомления в течение длительного времени.

На основании учения Н. Е. Введенского, А. А. Ухтомского и особенно И. П. Павлова, представилось возможным доказать связь прекращения работы вследствие утомления с состоянием центральной нервной системы, понять механизм этого явления и создать физиологически обоснованную теорию утомления.

Нормальная деятельность центральной нервной системы зависит от ее функционального состояния. Оно определяется рядом условий, согласованность которых создает функциональное единство, обеспечивающее центрально-нервное координирующее действие. Нарушение координирующей и регуляционной функции коры мозга ведет к понижению работоспособности или, прекращению функций всей системы, то есть - к утомлению.

Различают (М. Виноградов) быстро развивающееся утомление в результате непривычной или чрезмерной работы и - медленно развивающееся утомление (вторичное) с нерезко выраженными изменениями в организме в результате хотя и привычной, но слишком длительной работы.

Быстро развивающееся утомление может наступить в результате значительных физических усилий или непривычной очень напряженной работы. Утомление наступает вследствие нарушения центральной координации функций и возникновения экстренных очагов торможения в результате несоответствия рабочего задания функциональным возможностям организма. Действительно, в начале физического напряжения повышается условно-рефлекторная деятельность (усиление возбуждения). Возрастает сила условных рефлексов, укорачивается латентный период, но в то же время, уже в начале работы растормаживается дифференцировка, появляются фазовые состояния, более ясно выраженные к концу работы (развитие тормозных процессов).

Восстановление исходного состояния происходит довольно быстро и проходит стадию экзальтации - повышенного возбуждения, которая характеризуется увеличением интенсивности рефлекса, укорочением латентного периода.

Соответственно изменяется электрическая активность коры головного мозга (биотоки): нормальная частота ритма (возбуждения) дезорганизуется и в дальнейшем полностью исчезает, усиливается  -ритм, а с развитием торможения появляются длинные волны -  -ритм. Восстановление происходит в обратном порядке. Такой же характер носят изменения электрической активности мышц: на максимуме увеличения амплитуды потенциалов действия (торможение) дальнейшая работа становится невозможной.

Характерной особенностью быстро развивающегося утомления является и быстрое восстановление функции после работы до исходного состояния. Чем больше статическое напряжение, чем быстрее развивается утомление, тем быстрее происходит восстановление. Можно считать, что утомление наступает в результате торможения в двигательном центре коры головного мозга.

Возникает в таком случае вопрос: можно ли отождествлять утомление и торможение? На этот вопрос следует ответить отрицательно. По И. П. Павлову, торможение есть мера предохранения клетки от функционального "истощения", "разрушения".

Период торможения в клетке головного мозга является периодом восстановления клетки.

Это доказано исследованием обменных процессов коры головного мозга в состоянии возбуждения и торможения. Возбуждение характеризуется повышением обменных процессов в коре головного мозга. В частности, усиливаются гликолитические процессы, снижается содержание АТФ и креатинфосфата, увеличивается количество аммиака и др.

Торможение же в нормальных физиологических условиях, характеризуется восстановлением нарушенных процессов обмена.

Таким образом, торможение не есть истощение энергетических возможностей клетки, а состояние восстановления функции и мера предупреждения ее функционального истощения. Это состояние, по-видимому, позволяет клетке не реагировать на поступающие к ней импульсы, вследствие чего прекращается активная деятельность. Связь же утомления с торможением заключается в том, что охранительное торможение является одним из важных компонентов значительно более сложного процесса - утомления работающего человека (С. А. Косилов).

На скорость развития торможения большое влияние оказывает питание клетки, осуществляемое через систему кровообращения. Л. А. Орбели и его сотрудники показали, что таким трофическим (адаптационно-трофическим) механизмом для всех тканей является симпатическая нервная система (иногда парасимпатическая), усиливающая интенсивность химических процессов в организме, повышающая уровень физиологической возбудимости, оказывающая положительное влияние на физиологическую лабильность - подвижность нервных процессов. При раздражении симпатических нервов функциональная способность утомленной мышцы повышается.

Медленно развивающееся утомление характеризуется постепенным снижением работоспособности в результате привычной, но чрезмерно длительной или монотонной работы.

Быстро развивающееся утомление, как уже указывалось, чаще всего наступает до приобретения трудовых навыков. В дальнейшем вследствие тренировки образуется динамический рабочий стереотип, дающий возможность выполнять работу длительное время при высокой работоспособности.

При первичном утомлении трудоспособность падает быстрее из-за быстро развивающегося торможения. При вторичном же утомлении работоспособность постепенно уменьшается в результате медленного снижения лабильности нервных центров, характеризующейся затягиванием физиологических интервалов. Иначе говоря, понижается функциональная деятельность, выражающаяся в общем, снижении реактивности физиологической системы.

При первичном утомлении торможение быстро развивается и быстро исчезает после прекращения работы - оно ясно очерчено, концентрировано в определенных очагах. При вторичном утомлении торможение развивается медленно, оно неустойчиво, неглубоко и постепенно приобретает характер как бы застойного торможения.

При любом утомлении величина условных двигательных рефлексов волнообразно колеблется, доходит до уровня ниже исходного. Резко ослабляются рецепторные функции: снижается лабильность зрительного и слухового анализаторов, нарушаются мышечный баланс глаз, координация движений, их точность, равновесие тела при стоянии. Динамика лабильности в течение рабочего дня изменяется параллельно изменению работоспособности. Снижение лабильности указывает на начинающееся утомление, что в производственных условиях может выразиться в падении почасовой производительности труда, увеличении брака и увеличении длительности отдельных операций за счет микропауз.

Процессы определяющие первичное утомление не создают условий для кумуляции функциональных или органических изменений, как в центральной нервной системе, так и в периферических органах и системах. Это не происходит только из-за того, что первичное утомление возникает от новой работы не более двух-трёх раз, поскольку дальше создаются элементы системы динамического рабочего стереотипа и доминант. Непривычная ранее работа становится привычной, а следовательно такой работой, которая обуславливает появление вторичного утомления.

Изменения при вторичное утомление могут накапливаться изо дня в день и перейти в переутомление или перенапряжение, являющееся уже патологическим состоянием. Эти состояния приводят к повышенной неспецифической заболеваемости работающих. С другой стороны они могут вызвать так называемые “болезни перенапряжения”. Омозолелость кожи рук у лиц физического труда есть признак перенапряжения кожной функции в процессе труда. Плече лопаточные периартрозы у маляров, штукатуров, клейщиц больших изделий обусловлены повторяющимися движениями верхних конечностей в процессе труда. Тендовагиниты, мышечные невралгии и пр. У каменщиков также есть следствие перенапряжение нервно-мышечного аппарата.

При работе с персональными электронно-вычислительными машинами опасность представляет не электромагнитные поля небольшой мощности (до 5 вт, токи утечки), а длительная сидячая рабочая поза и зрительное перенапряжение. Первое проявляется у мужчин в развитии аденом предстательной железы, у женщин - в выкидышах, аднекситах и пр. Мы, из своего опыта работы с компьютером выделяем, транзиторную компьютерную миопию, характеризующуюся быстрым восстановлением остроты зрения после достаточного отдыха.

Варикозные расширения вен нижних конечностей у педагогов, хирургов, ткачих (Рыжов А.Я.) и пр. работников, в труде которых преобладает рабочая поза стоя, во многом обусловлены работой и являются следствием перенапряжения мышц ног.

По определению, переутомление и/или перенапряжение – это состояния, при которых обнаруживаются не прошедшие в течение регламентированного отдыха, признаки утомления. Не все функциональные показатели пришли к исходному фону, производительность ниже, чем в предыдущем периоде и пр.

Вторым дифференциальным признаком утомления и переутомления, о чём уже говорили, является изменения показателей различных функций по сравнению с началом работы. Если они не выходят за доверительные границы исходных индексов, то говорим об утомлении. Если выходят, то это наглядный симптом переутомления и/или перенапряжения.

Переходя к обсуждению мероприятий по повышению работоспособности и предупреждения переутомления должны вспомнить работы Ф. Тейлора. Именно он, организуя работу на конвейерах Форда, убедился что:

1. Скорость конвейера должна определяться состоянием самого слабого и неподготовленного рабочего или самой сложной и длительной трудовой операцией,

2. В работе должны перерывы, периоды отдыха,

3. Наилучшая производительность труда определяется в дневное время (10.00-11.00 часов), в среду,

Утомление является не только физиолого-гигиенической, но и социальной проблемой. Научно-технический прогресс направлен на повышение производительности труда и тем самым на его облегчение. В развитых странах для повышения производительности труда и предупреждения утомления, в широком масштабе проводится механизация трудоемких работ, автоматизация производственных процессов, рационализация станков и оборудования, радио- и телеуправление ими.

Все это, бесспорно, значительно облегчает и улучшает условия труда, способствует повышению его производительности и улучшению состояния здоровья работников.

Наряду с этим исключительно большое значение придается физиологической оптимизации трудовых процессов. Основными направлениями в ней, являются:

1) Рациональная организация трудового процесса;

2) Создание условий для быстрого овладения трудовыми навыками;

3) Рациональная организация режима труда и отдыха.

Рациональная организация трудового процесса включает комплекс очень важных мер и, прежде всего мероприятий по построению рабочих движений.

Рациональное движение должно быть построено на физиологически выгодном использовании активных и пассивных сил.

Квалифицированный рабочий, например, производит движение вначале с большой скоростью, а к концу - с малой.

Рабочий с недостаточным опытом стремится в течение всего движения сохранять постоянную скорость. Последнее физиологически неразумно, так как в этом случае возбуждение сохраняется в течение всего движения, оно разлитое, а не концентрированное, активное напряжение мышц длится гораздо дольше, пассивные силы не используются.

Движение должно быть плавным, без резкой смены темпа и направления. Такое движение сопровождается менее напряженной работой коры головного мозга.

Эллиптическая форма траектории движения во много раз целесообразнее прямолинейной, поскольку она соответствует анатомической структуре суставов.

Движения с полным размахом неразумны: повышены затраты энергии и возникают добавочные проприоцептивные импульсы, ведущие к более быстрому наступлению утомления.

При сочетанной работе обеих рук повышается производительность не только общая, но и каждой руки в отдельности. При сочетании работы сгибателей одной руки и разгибателей другой работоспособность повышается.

Следует устранять лишние движения. Обычно это достигается квантификацией (разделением) сложного трудового процесса, движений на отдельные элементы.

При этом, с одной стороны, нужно иметь в виду равномерность физической нагрузки, с другой - не стремиться слишком, расчленять трудовой процесс, так как многократное выполнение элементарных операций создает условия монотонности и способствует более быстрому утомлению. При рационализации рабочих движений следует соблюдать принцип экономии мышечной массы. В тяжелой работе должны вовлекаться крупные проксимальные мышцы, а в легкой - мелкие дистальные мышцы.

Уже давно разработаны компьютерные программы, позволяющие перебирать варианты движений и подыскивать наиболее разумные. Так, для станочников, благодаря квантификации движений у разных работников-станочников, в США уже давно созданы программы, которые предлагают до 200 вариантов различных управляющих движений, что значительно оптимизирует трудовую нагрузку.

Двигательная деятельность возникает и непрерывно корректируется при активном участии главным образом зрительного и двигательного анализаторов. Анализаторы действуют сочетанно, но в каждом случае возможно преобладание деятельности того или другого анализатора. Так, при вождении автомобиля зрение определяет правильное направление движения, слух - состояние двигателя. На основании изучения труда водителей автомобилей и других работников, управляющих машинами по слуху, создана концепция “информационной компоненты производственного шума” (Колганов Л.К. и др.).

Большую роль в рационализации трудового процесса играет ритмичность. Ритм выражается в повторном воспроизведении комплекса отдельных приёмов, представляющего собой законченный цикл. Повторяемость цикла имеет строго временную и пространственную характеристику. Нередко различают понятия ритма и темпа (скорости).

Практически же эти два понятия неотделимы, причем ритм как более широкое понятие включает темп (скорость) как понятие частное.

Ритмическая трудовая деятельность способствует образованию временных связей, закрепляющихся в динамический стереотип. Экономичность ритмичной работы обусловливается тем, что благодаря упроченным взаимным связям приобретается автоматизм рабочих движений и максимальное использование пассивных сил мышечного аппарата - инерции и эластичности. При усвоенном ритме достигается наивысшая работоспособность, отмечаются наименьшие энергетические затраты, низкое содержание молочной кислоты, слегка повышенный устойчивый уровень сахара крови.

Индивидуальный ритм может быть ускорен, и новый усвоенный ритм становится оптимальным; при этом биохимические и физиологические процессы протекают на уровне прежнего ритма.

В свете сказанного следует отвергнуть механистическое представление некоторых физиологов, полагающих, что для каждого человека существует свой неизменный оптимальный ритм. От таких представлений исходит теория “трёх биоритмов”. Её суть в том, что жизнь человека протекает по трём основным ритмам: эмоциональному (28 дней), интеллектуальному (24 дня) и физическому (21 день), которые устанавливаются от момента рождения. Мы проверили эту концепцию расчётом. Оказалось, что погрешность расчётов учитывающих милисекунду момента рождения человека через 40 лет жизни, достигает 30-40 дней, то есть дважды перекрывает длительность указанных циклов. С другой стороны, есть некоторая статистика, когда пересечение кривых этих циклов ознаменовалось какими-то неблагоприятными ситуациями. Однако, знакомство с этой статистикой не убедило нас в правомерности концепции.

С другой стороны, проводя исследования в этом направлении на Оренбургском гелиевом заводе в 1989-90 гг., обнаружили, что совокупность указанных циклов у работников сменных бригад зависит от общего показателя работоспособности в дневное время и не зависит - в ночное.

Ритмичная работа наряду с положительными моментами, имеет и отрицательные свойства. Длительная ритмичная, однообразная по своему характеру деятельность приобретает монотонность, которая в свою очередь приводит к падению работоспособности и утомлению вследствие развивающегося торможения в коре головного мозга.

Отметим, что согласно М.А. Грицевскому, следует различать два вида монотонности труда: а) Монотония движения (труд водителя автомобиля), б) Монотония покоя (труд аппаратчика химического производства - активное ожидание).

Принято считать, что статическое напряжение в трудовом процессе, в общем, является фактором неблагоприятным, быстро приводящим к утомлению. Между тем, в некоторых случаях, статическое напряжение оказывается фактором благоприятным, повышающим эффективность динамической работы мышц. Доказано, что предварительное статическое напряжение, например сгибателей предплечья, не только не уменьшает последующую динамическую работу, а, наоборот, увеличивает ее. Данное обстоятельство объясняет необходимость статического напряжения перед стартом например, в соревнованиях по бегу, на велогонках, а также в комплексах физических упражнений некоторых восточных систем.

Как известно, при длительной статической работе утомление связано с развитием центрального торможения вследствие длительного и частого повторения импульсов, идущих от работающих мышц, т. е. неблагоприятных (пессимальных, по Н. Е. Введенскому) условий иннервации. Когда при переходе к динамической работе условия иннервации становятся благоприятными (оптимальными), создаются ситуации повышенной возбудимости и повышенной работоспособности. Однако, он наступает, не сразу, а после второго фазного сокращения (следовые изменения, по Н. Е. Введенскому). Примером может служить следующий опыт: после статической работы до отказа первая проба динамической работы не вызывает повышения мышечной силы, а после второй пробы динамической работы происходит резкое увеличение мышечного усилия.

Оказывается, что при сочетании и соответствующих соотношениях статической и динамической работы в одном цикле энергия расходуется более экономно как при работе, так и в период восстановления.

Сказанное свидетельствует о том, что статическое напряжение в известных условиях служит стимулятором динамической работы. Необходимым условием является чередование статических и динамических усилий. Это условие должно быть положено в. основу рационализации трудовых процессов.

Но, если статический компонент имеет в трудовом процессе значительный по величине и длительности удельный вес, его необходимо максимально ограничить - в ряде случаев путем механизации трудовых процессов.

С физиологической точки зрения к типичной статической работе можно отнести мышечное напряжение для поддержания так называемых "позных состояний", т. е. позы человека во время работы.

Специфической для человека является поза "стоя", к которой он в процессе эволюции адаптировался. Однако при длительном стоянии возможны расстройства физиологических функций вплоть до патологических изменений: венозный застой, расширение вен, отеки, плоскостопие и др. В положении сидя тетаническое напряжение мышц заменяется тоническим, улучшается деятельность сердца и других органов.

Выбор позы должен сообразоваться с характером работы, обеспечивать устойчивую работоспособность. При выборе позы большое значение имеет величина прилагаемых усилий: при усилии 5 кг выгодно работать сидя, при усилии более 10 кг эффект одинаков и сидя и стоя, а при усилии 20 кг выгодно работать стоя.

В позе сидя необходимо предусмотреть условия правильной посадки без вынужденного положения тела. Это не значит, конечно, что всегда нужно сидеть с выпрямленным корпусом. Иногда выгодно сидеть с небольшим наклоном вперед и небольшим изгибом поясничной части позвоночника. С физиологической точки зрения, правильный выбор позы, заключается в создании условий периодического изменения позы от слегка согнутой до выпрямленной, от сидячей позы до позы стоя.

Обеспечить эту возможность можно, в частности, рациональным устройством рабочего стула. К конструкции стула предъявляются следующие требования:

Удобная опора для спины, легко передвигаемая по вертикали и спереди назад;

Поверхность сиденья, соответствующая анатомической форме ягодиц; винтовой ствол, позволяющий передвигать сиденье по вертикали;

Откидное сиденье для того, чтобы при желания рабочего можно было работать стоя.

Дополнительно в соответствии с характером работы могут быть предъявлены требования:

вырез в сиденье для ноги при необходимости нажимать на педаль,

подлокотники для опоры рук,

колесики при необходимости передвижения, амортизаторы при наличии вибрации, подставка для ног.

Упражнение и тренировка являются важными условиями быстрого формирования трудовых навыков. В процессе упражнения, которое лежит в ос-нове образования всякого двигательного акта, принимает участие весь организм, устанавливается точное взаимодействие между центральной нервной системой, рецепторами, двигательными аппаратами и дыхательной, сер-дечно-сосудистой и всеми другими системами. Это происходит вследствие образования условных рефлексов на комплекс внешних и внутренних раздражителей. Кривая работоспособности в процессе тренировки (по М.И. Виноградову) представляется трехфазной.

Первая фаза - работоспособность непрерывно падает и быстро доходит до уровня, характеризующего, невозможность работы.

Вторая фаза - устранение лишних движений; движения теряют свою первоначальную скованность, становятся точными, легкими, автоматизированными.

Т ретья фаза - доведения движения до автоматизма означает не торможение в нервных центрах, а некоторое понижение возбудимости, позволяющее выполнять автоматически условнорефлекторно выработанные движения. Например, отработка у новобранцев такого элемента, как “подход, доклад начальнику”. В процессе тренировки, некоторые могут упасть...Или отработка “строевого шага”... В дальнейшем, при закреплении таких навыков до автомизма военнослужащий выполняет их не задумываясь...

Таким образом, упражнение (тренировка) является могущественным фактором в предупреждении утомления.

Организация рационального режима труда и отдыха, т. е. рационального чередования работы и перерывов, имеет огромное значение в комплексе мероприятий по повышению работоспособности и предупреждению утомления.

В организации режима труда и отдыха возникают следующие основные задачи:

1) Определение времени предоставления перерывов для отдыха в течение рабочего дня,

2) Установление длительности перерывов.

Первая задача решается сравнительно просто - по учету, если это возможно, почасовой производительности труда в течение дня.

Отметим, что рост производительности регистрируется в начале рабочего дня до некоторого уровня (фаза врабатываемости). Затем происходит падения показателя ко времени обеденного перерыва. Во второй половине рабочего дня характер кривой повторяется.

При утомительной работе производительность труда (работоспособность) может снизиться задолго до обеденного перерыва или конца рабочего дня. Перерыв для отдыха нужно предоставлять с таким расчетом, чтобы обеспечить устойчивую производительность труда в течение всего рабочего дня. Учёт производительности для этого лучше проводит за короткие периоды соразмерные с характером, содержанием, ритмом и темпом труда.

В том случае, если производительность не поддается почасовому учету, можно для определения времени предоставления перерыва для отдыха использовать другие критерии. Информативными могут оказаться такие параметры, как увеличение времени на трудовые операции и сокращение времени микропауз между операциями, возрастание показателей энергетических затрат или функциональных сдвигов той или другой системы, напряжение внимания и др.

Вторая задача - определение длительности перерывов для отдыха, как правило, решается экспериментально путем сравнения двух-трёх вариантов режима труда и отдыха.

В течение рабочего дня обязательно предоставляется один длительный перерыв на обед, причем рационально такой перерыв делать в середине рабочего дня. Кроме этого длительного перерыва, необходимо, исходя из учета почасовой производительности или других критериев, предоставлять короткие перерывы в течение рабочего дня. Полезность таких коротких перерывов для отдыха доказана многочисленными исследователями в области физиологии труда. Для иллюстрации приведём следующую таблицу.

Таблица 1

Влияние коротких перерывов на производительность труда

при сборке реле

Из таблицы видно, что, несмотря на более длительный общий отдых (30 минут), режим с шестью-5-минутными паузами дает большую производительность труда, чем прочие режимы.

Так, почасовая производительность ткачих при 7-часовом рабочем дне с дополнительным к 30-минутному обеденному перерыву 10-минутным отдыхом, повысилась на 3,45% (А.А. Балажкова). Очевидно, рационально предоставлять для отдыха короткие перерывы неодинаковой длительности, увеличивая их по мере продолжения работы. В свете этого представляют интерес данные следующей таблицы 2.

При двух нерегламентированных режимах перерывы устанавливал сам рабочий (откатчик вагонеток). В двух других режимах перерывы для отдыха были регламентированы по такой схеме.

I вариант: после каждой 5-й вагонетки отдых 2 минуты, после каждой 15-й вагонетки - 5 минут, после каждой 45-й вагонетки -15 минут;

II вариант: после каждой 10-й вагонетки отдых 2 минуты, после каждой 20-й вагонетки -5 минут, после каждой 50-й вагонетки -15 минут.

Второй вариант режима труда и отдыха, несмотря на меньшую общую длительность отдыха в течение рабочего дня, оказался наиболее эффективным в отношении производительности труда и расхода энергии.

Таблица 2

Производительность труда и расход энергии откатчика вагонеток

в зависимости от режима труда и отдыха

Как можно объяснить с физиологической точки зрения пользу коротких перерывов - 5 и 2 минуты?

Доказано, что за такой короткий срок не наступает восстановления функциональных сдвигов. Изучение периода возобновления работы через разные промежутки времени после предшествующей работы показало, что в послерабочий период наблюдается своеобразное чередование пессимальных и оптимальных состояний организма по Н.Е. Введенскому.

Возобновление работы в фазе повышенной возбудимости (оптимум) после рабочего периода целесообразно потому, что в этой фазе еще не утеряна рабочая установка, а динамический стереотип легка воспроизводится.

Огромное значение в организации режима труда и отдыха при одной и той же интенсивности имеет соотношение элементов работы и отдыха, т. е. наличие и длительность микропауз между сокращениями мышц. При соотношении элементов работы и пауз 1:1, работоспособность и производительность труда наивысшие. Длительность микропауз имеет большое значение для процессов восстановления, так как они происходят в мышце в период ее расслабления. При неадекватной длительности микропауз накапливаются продукты распада, снижается функциональная лабильность и работоспособность.

В настоящее время, как правило, режим труда и отдыха устанавливают экспериментальным путем для конкретного вида трудового процесса и его условий. Совершенно очевидно, что таким путем научно обосновать режим труда и отдыха для всех трудовых процессов невозможно. Следует поэтому попытаться классифицировать все виды трудовых процессов и соответственно этой классификации установить типовые схемы режима труда и отдыха.

Кроме режима труда и отдыха в течение рабочего дня необходимо регламентировать также еженедельный и ежегодный отдых продолжительностью 12, 24, 48 рабочих дней. Целесообразно ежегодный отдых продолжительностью 48 рабочих дней разделить на два срока.

Особое место занимает вопрос о режиме труда и отдыха при конвейерной системе работы. Главной особенностью ее является монотонность, приводящая к быстрому утомлению.

Конвейерная система организации труда с физиологической точки зрения глубоко противоречива. С одной стороны, присущая этой системе ритмичность позволяет развить автоматизм и значительно облегчает работу. С другой - длительное, многократное воздействие однообразного раздражителя на один и тот же участок коры головного мозга вызывает торможение и быстро развивающееся утомление.

Рядом исследований (С.А. Косилов, 3.М. Золина и др.) установлено, что при неправильной организации режима труда на конвейере разных типов в процессе работы наблюдается нарастающее утомление, характеризующееся нарушением устойчивости динамического стереотипа. При этом наблюдается увеличение латентного периода двигательных рефлексов, снижение лабильности зрительного и слухового анализаторов, удлинение рабочей операции за счет укорочения микропауз, что приводит к уменьшению времени для отдыха, снижению производительности труда и качества работы. К концу рабочего дня может наступить ясно выраженное утомление с развитием тормозных процессов в коре головного мозга.

Для предупреждения утомления при работе на конвейере было уже недостаточно введения только коротких перерывов для отдыха в течение рабочего дня. Эффективным оказалось переключение с одной операции на другую, физиологическая основа которого базируется на межцентральных отношениях (К.С. Точилов). Следует избегать чрезмерного упрощения рабочих операций доведением их до элементарных монотонных движений. В ряде случаев элементарные операции могут быть объединены в более сложные и разнообразные по содержанию. Рекомендуется снижать скорость движения конвейера при намечающемся падении работоспособности. Благоприятное влияние оказывает и введение через каждый час коротких (5-10 минут) перерывов для отдыха с использованием их для физических упражнений. Благотворное влияние может оказать введение таких раздражителей, как музыка. Эффективность всех этих мероприятий подтверждена на практике.

В рациональную организацию режима труда и отдыха входит и так называемый активный отдых. В.О. Бугуславский и П.А. Конопасевич, ученики И.М. Сеченова, в своих кандидатских диссертациях (1891-92 гг.) первые поставили вопрос о возможности снятия мышечной усталости за счёт поочередного включения в работу отдельных групп мышц и тем самым заложили экспериментальные основы теории “активного отдыха”.

Целостное, обобщённое физиологическое обоснование целесообразности этой теории было дано И. М. Сеченовым, доказавшим эффективность смены работающих мышц для повышения работоспособности. “Феномен Сеченова” и был положен в основу организации активного отдыха.

По И. П. Павлову, во время торможения происходят процессы восстановления в клетках коры головного мозга, подготавливающие их к новой деятельности. Во время отдыха утомленной правой руки возбуждение, возникающее при включении в работу левой руки, по закону индукции углубит торможение в клетках, в которых уже развилось торможение в. результате утомительной работы. Вследствие этого усиливаются восстановительные процессы, и наступает более быстрое восстановление работоспособности, чем при пассивном отдыхе.

Феномен Сеченова в производственных условиях используется в. виде включения в трудовые процессы специально разработанного комплекса физических упражнений. Они способствуют улучшению деятельности центров коры головного мозга, активизируют функциональные процессы всего организма, повышают эмоциональный тонус и работоспособность, а, следовательно, и производительность труда.

Вводная гимнастика (лучше с элементами статического напряжения) создает состояние готовности к работе, усиливает процессы возбуждения и торможения, что имеет большое значение для формирования динамического стереотипа, ускоряет процесс врабатываемости. При составлении комплекса вводных гимнастических упражнений должны быть учтены движения и ритм, типичные для предстоящего трудового процесса.

Физкультпаузы во время работы применяются в течение дня от одного до трех раз во время регламентированных перерывов и в начале обеденного перерыва. Распределение физкультпауз производится в зависимости от работоспособности и функционального состояния человека. Содержание комплекса физических упражнений определяется характером нервной и мышечной деятельности в трудовом процессе. При легкой монотонной работе, во время которой быстро развивается торможение, комплекс упражнений должен быть разнообразным, направленным на вовлечение неактивных в процессе работы мышечных групп. При тяжелой физической работе и многообразии движений следует применять движения, способствующие ускорению процессов восстановления функций. Этого можно достичь путем применения расслаблений и растяжении мышечных аппаратов в комплексе с периодами полного отдыха.

Комплекс физических упражнений следует периодически разнообразить, иначе он станет составной частью рабочего стереотипа и утратит свойства нового раздражителя.

Наши исследования обнаружили ограничение для применения феномена на производстве: если физкультпаузы, физкультурные упражнения проводятся в загрязнённой атмосфере, то эффективность отдыха снижается.

Физические упражнения во время работы и, особенно во время обеденного перерыва не исключают также и пассивного отдыха, т. е. состояния покоя. В этом случае нужно стремиться создать такие условия, при которых тело человека находилось бы в наиболее естественном к удобном положении - сидя или лежа.

Таким образом, мы с Вами рассмотрели особенности современных представлений о работоспособности и утомлении работающего человека. Подчеркну, что физиологические возможности человека, определяющие указанные функции, в первую очередь регулируются и зависят от центральной нервной системы. В этом ещё раз проявляется принцип нервизма, обоснованный работами не только И.П. Павлова, но и работами ряда отечественных физиологов.

Составил: В.О. Красовский,

09.08.2004 г.