О влиянии физической усталости на организм человека

Вопрос о влиянии физической усталости, испытывае­мой пишущим, на признаки его письма представляет значительный интерес для почерковедческой экспертизы. Эксперту нередко приходится исследовать документы (наряды на производство работ, приемные квитанции, расписки и т. п.), выполненные в необычных условиях и состоянии, в том числе и при физической усталости. При исследовании таких текстов и образцов письма экспертиза часто устанавливает, наряду с комплексом совпадающих признаков, определенные различия, кото­рые нельзя объяснить преднамеренным искажением письма. Возникает необходимость точно определить при­роду различающихся признаков, причину их возникно­вения. Эта задача может быть решена только в том случае, если эксперту будут известны характер и пре­делы изменений признаков письма, возникающих под влиянием различных причин, в том числе и физической усталости исполнителя.

Сложность научной разработки данного вопроса обусловлена тем, что «из всех понятий, которыми поль­зуется современная физиология, едва ли есть менее ясное и определенное, чем понятие утомления». До на­стоящего времени в физиологии нет единства взглядов по кардинальным вопросам проблемы утомления: о центрально-нервном или периферическом, локальном характере возникновения мышечного утомления, о био­логическом значении утомления и т. д. Наиболее серьез­ной считается трактовка утомления как физиологического состояния организма, вызванного интенсивной или длительной деятельностью и выражающегося во вре­менном снижении работоспособности. (Снижение рабо­тоспособности может быть вызвано и рядом других фак­торов — болезнью, опьянением, необычными условиями труда и т. д. Оно является одним из важнейших призна­ков утомления лишь в случае, если наступает в резуль­тате какой-либо деятельности.)

Внутренний аспект утомления — это функциональные сдвиги в центральной нервной и мышечной системах, во всей вегетативной сфере и, еще глубже, биохимические изменения в организме человека при выполнении им напряженной или длительной работы.

Для объяснения механизмов, вызывающих утомле­ние, было выдвинуто немало теорий. Так, теория исто­щения (Шифф) основана на применении к организму первого закона термодинамики. Ее сторонники считали причиной утомления истощение веществ и энергетиче­ских ресурсов в органе и отсюда — падение его работо­способности. Согласно теории задушения (М. Ферворн) причиной утомления является недостаток кислорода в тканях длительно или интенсивно работающих органов. Сторонники теории засорения (Пфлюгер) рассматривали утомление как следствие накопления в организме про­дуктов обмена веществ (молочной кислоты, углекислоты и других метаболитов), которые препятствуют деятель­ности того или иного органа. И, наконец, по теории отравления (Вейхардт) возникновение утомления объяс­няется накоплением в организме особого токсического вещества кенотоксина, который отравляет мышечные клетки и таким образом вызывает функциональные рас­стройства в организме.

Общим недостатком перечисленных и ряда других со­временных зарубежных теорий является то, что, пра­вильно освещая одну из сторон утомления, они причину его возникновения относят к процессам, происходящим лишь в мышцах. Факты опровергли эти теории.

Современному уровню развития физиологии наиболее соответствует теория, которая объясняет причину утомления человека изменениями, происходящими в цент­ральной нервной системе. Основные теоретические и практические вопросы, связанные с проблемой утомле­ния, разработали основоположники отечественной фи­зиологии И. М. Сеченов, И. П. Павлов, И. Е. Введен­ский, А. А. Ухтомский. Их идеи получили развитие в исследованиях советских физиологов Г. В. Фольборта, К. X. Кекчеева, М. И. Виноградова, В. В. Розенблатта и др.

Наиболее утомляемым звеном двигательного анали­затора являются корковые центры. Это объясняется тем, что в процессе выполнения работы на них ложится огромная нагрузка как по формированию волевых им­пульсов к сокращению мышц, так и по переработке потоков информации, поступающих от проприорецепторов и хеморецепторов (сигналы о состоянии напряже­ния мышц, сухожилий, о движении в суставах, а также о химических изменениях в мышцах). Кроме того, кор­ковые структуры утомляются еще и вследствие измене­ний, наступающих во внутренней среде организма (на­копление метаболитов и пр.). Разумеется, к причинам утомления относятся и сдвиги, происходящие в сердечно­сосудистой, дыхательной и других системах организма и в самих мышцах.

Высокая работоспособность клеток коры головного мозга обусловлена ритмической сменой процессов воз­буждения и внутреннего торможения. При тяжелом дли­тельном мышечном напряжении равновесие этих нерв­ных процессов нарушается. Объясняя механизм утомле­ния корковых клеток, И. П. Павлов выдвинул идею о взаимодействии, балансе процессов торможения и вос­становления в коре. Развивая эти идеи, Г. В. Фоль-борт² и его последователи дали такое объяснение механизму утомления: в силу ранее указанных причин про-. исходит истощение (расходование) энергетических ресур­сов корковых клеток, их функционального потенциала. Этим стимулируется усиление адаптационных, восстановительных процессов и охранительного торможения, которое призвано защищать клетки от функционального разрушения.

Баланс взаимодействия трех процессов в коре — истощения, восстановления и охранительного торможе­ния — определяет уровень работоспособности корковых центров в каждый момент. Нарушение этого баланса ведет к снижению работоспособности клеток коры, что, в свою очередь, приводит к нарушению регулируемой ими координации процессов, связанных с выполнением работы.

Утомление корковых структур проявляется, по мне­нию некоторых авторов, в том, что при интенсивной или длительной работе в первую очередь ослабевает внут­реннее торможение — процесс менее устойчивый (ибо он более молодой в филогенетическом плане). Как следст­вие этого, возбуждение начинает широко иррадиировать по коре, захватывая те корковые структуры, участие которых в выполняемой человеком работе излишне. А. А. Ухтомский писал: «По мере того как требующийся для работы мышечный минимум утомляется, начинает сказываться иррадиация возбуждения на соседние, не идущие к делу мышцы, а движение фактически стано­вится все менее экономным»². Так, в частности, в тех случаях, когда работа выполняется в основном при по­мощи пальцев руки, по мере утомления в активное состояние приходят не работавшие ранее мышцы (напри­мер, двуглавая мышца плеча и др.), в работу вклю­чается вся рука, а затем и мышцы туловища.

Если человек продолжает выполнять тяжелую физи­ческую работу, то все больше корковых клеток охва­тывается охранительным (запредельным) торможением, выключаются из деятельности регулируемые ими испол­нительные аппараты — мышечные элементы. Работоспособность человека резко снижается, еще более наруша­ется координация движений.

Двигательная дискоординация, как показывают экс­периментальные исследования, выражается в увеличе­нии вариабильности воспроизводимых движений, сниже­нии их точности, запаздывании окончания необходимого движения, замедлении темпа, что приводит к ошибкам, браку в работе. Происходит регресс навыков труда, что выражается в нарушении автоматичности рабочих дви­жений. Снижение двигательного контроля человек ста­рается компенсировать усилением контроля зрительного, как известно, менее эффективного. Все увеличивающаяся концентрация внимания на выполняемой деятельности, естественно, сужает его сферу: ухудшается контакт чело­века с окружающей средой, его способность анализиро­вать посторонние воздействия.

Утомление может быть общим, распространенным, т. е. охватывающим весь организм в целом, и локаль­ным, распространяющимся на отдельные участки (руки, ноги, голову),, но названные особенности характеризуют состояние человека, наступающее и в первом, и во вто­ром случае ².

Наряду с объективными характеристиками утомле­ния, существует и субъективный показатель — ощущение усталости, которое является одним из его самых первых признаков. Однако ощущение усталости не всегда соот­ветствует степени утомления.

Итак, мышечное утомление влияет именно на те ха­рактеристики движений человека, которые являются основными компонентами акта письма: автоматизм дви­гательных навыков, координацию, точность и темп дви­жений.