Физиологические основы трудовой деятельности

Физиология труда, является прикладным разделом физиологии человека и изучает физиологические явления, сопровождающие различные виды физического и умственного труда.

Умственный труд делится на следующие виды:

1.Операторский труд. Это труд профессиональных групп, связанный с управлением автоматизированными системами (операторы технологических установок, авиадиспетчеры и т.д.).

2.Управленческий труд (руководители). Наиболее эмоционально напряженный.

3.Творческий труд (научные работники, писатели, артисты и т.д.). Наиболее квалифицированный, так как требует многолетней подготовки.

4.Труд медицинских работников. Характеризуется повышенными психоэмоциональными нагрузками.

5.Педагогический труд. Педагоги учебных заведений.

6.Труд учащихся и студентов. Требует напряжения таких психических функций, как память, внимание, мышление.

Умственная работа включает мыслительный и эмоциональный компоненты. При решении научных и конструкторских задач преобладает мыслительный компонент. Художественному творчеству свойственно преобладание эмоционального компонента.

При умственном труде мозг является не только регулирующим, но и работающим органом. Поэтому он в первую очередь отражается на функциональном состоянии ЦНС. Происходит локальная активация коры и подкорковых структур. Установлено, что при умеренных умственных нагрузках уменьшается амплитуда и увеличивается частота b-ритма электроэнцефалограммы. При перегрузках на ЭЭГ появляются d- и q-ритмы. Любая умственная работа вызывает определенное психоэмоциональное напряжение. Обостряются восприятие, внимание, память. Для каждого вида умственной деятельности необходим свой оптимум эмоционального напряжения. Это связано с тем, что эмоции выступают в роли организатора целенаправленной деятельности. Они выполняют оценочную, программирующую и подкрепляющую функции (примеры).

Физиологическое значение висцеральных систем при умственной деятельности состоит в обеспечении энергетического обмена в мозге. Кора влияет на висцеральные функции через лимбическую систему, гипоталамус и ретикулярную формацию и симпатическую нервную систему. В результате активируются симпатоадреналовая, гипоталамо-гипофизарная система и усиливается образование гормонов надпочечников. Чем выше уровень психоэмоционального напряжения, тем больше содержание адреналина и глюкокортикоидов в крови. В результате этих воздействий повышается артериальное давление, частота сердечных сокращений, минутный объем крови, учащается дыхание, повышается содержание глюкозы и кислорода в крови и т.д..

В результате интенсивной умственной работы развивается нервно-психическое утомление. Его признаками являются ухудшение восприятия, внимания, памяти, мышления, а также слабость и сонливость. Снижается умственная работоспособность, возникают раздражительность. Однако нервно-психическое утомление, в отличие от мышечного, быстро исчезает при определенных условиях. Это смена вида деятельности, обстановки и даже изменение настроения. Следовательно нервно-психическое утомление связано не с нарушением метаболизма в нейронах ЦНС, а со снижением активирующего влияния ретикулярной формации на кору.

При чрезмерно интенсивной умственной работе возникает выраженное психоэмоциональное напряжение, вызывающее информационный или эмоциональный стресс и истощение резервов нервной системы. Появляются тревожность, отвращение к работе, развивается депрессия. Более того, вследствие ухудшения трофики миокарда уменьшается амплитуда зубца Т электрокардиограммы. Это свидетельствует и о перенапряжении функций сердечно-сосудистой системы. Поэтому у людей, занимающихся интенсивным умственным трудом, часто развиваются гипертоническая болезнь и ишемическая болезнь сердца.

Для оценки интенсивности умственного труда используются данные электроэнцефалографии, а также психологических тестов на внимание, память, восприятие, скорость сенсомоторных реакций.

Физическая работа разделяется на динамическую и статическую. Динамическая выполняется в том случае, если в результате нее происходит периодическое изменение длины скелетных мышц. Статическая, если их длина длительное время не изменяется (примеры). При физической работе в первую очередь изменяются функции висцеральных систем. Усиливаются дыхание, кровообращение, изменяются терморегуляция и состав крови. Частота сердечных сокращений возрастает в течение первых 10 минут работы и в дальнейшем остается на этом уровне. Ударный объем крови также возрастает в начале работы и после не повышается. В норме систолическое давление растет, а диастолическое нет или несколько снижается. Все эти параметры деятельности сердечно-сосудистой системы изменяются в соответствии с интенсивностью труда. Возрастает минутный объем дыхания и потребление кислорода. Однако усиление дыхания не покрывает потребности организма в кислороде. Поэтому развивается кислородная задолженность. Одновременно, вследствие гипервентиляции возникает гипокапния. Легкая и умеренная работа не влияют на рН крови. При тяжелой наблюдается метаболический ацидоз из-за накопления лактата в крови. Повышается содержание лейкоцитов и эритроцитов в крови. Физическая работа изменяет процессы терморегуляции. Главным является усиление потоотделения. Оно обусловлено ростом теплопродукции в мышцах. В основе изменений висцеральных функций организма лежит активация симпатоадреналовой и гипоталамогипофизарной систем. Выброс адреналина и глюкокортикоидов стимулирует сердечную деятельность, дыхание, распад гликогена, образование глюкозы.

Вследствие тяжелой или длительной физической работы наступает утомление, являющееся защитной реакцией. Это временное снижение работоспособности, выражающееся снижением количества и качества работы. Признаки физического утомления делятся на субъективные и объективные. Субъективным является чувство усталости. Объективные критерии - это уменьшение мощности выполняемой работы, а также нарушение рабочего стереотипа, т.е. стандартной последовательности действий.

В отличие от умственной, физическую работу можно оценить в физических величинах. В качестве критерия тяжести физического труда используется показатель мощности. Легкая работа выполняется при мощности до 20 Вт, средней тяжести до 45 Вт, тяжелая до 90 Вт и очень тяжелая более 90 Вт.

БИОРИТМЫ

Биоритмами называются циклические изменения функций органов, систем и организма в целом. Главной характеристикой циклической активности является ее периодичность, т.е. время за которое совершается один полный цикл. В соответствии с временем периодов циклической активности все биологические ритмы делятся на три группы:

1.Циркадианные. Это ритмы с суточной периодичностью. К циркадианным ритмам относятся циклы сон-бодрствование, циклические суточные колебания температуры тела, содержания электролитов в жидкостях организма, уровня гормонов в крови и т.д..

2.Инфрадианные. Циклы с большей, чем сутки, длительностью. Это недельные, месячные, годовые ритмы. Ими являются менструальный цикл, сезонные изменения функций организма, жизненный цикл.

3.Ультрадианные. Ритмы с периодичность меньше суток. Выделяют часовые, минутные, секундные ритмы. К этой группе биоритмов относятся потребление пищи, периодическая деятельность органов пищеварения, дыхание, сердечный ритм, ритмы активности различных клеток-пейсмекеров и т.д..

Наиболее заметными являются циркадианные ритмы. У большинства животных цикл покой-активность тесно связан со сменой дня и ночи. При этом не имеет значения, в какой отрезок времени суток наблюдаются максимальная и минимальная активность. Например у ночных животных максимум двигательной активности ночью, у других утром и т.д.. Для человека характерны высока активность днем и низкая ночью. Циркадианный ритм обеспечивает каждому виду максимальную способность к приспособлению. Это является следствием его эволюции. Наиболее важную роль в синхронизации циркадианных ритмов играют суточные колебания освещенности. Поэтому особой функцией зрительной сенсорной системы является их регуляция. Циркадианные ритмы, регулируемые посредством зрительной сенсорной системы, определяются лишь уровнем освещенности. Этот процесс происходит без участия сознания. Главным элементом, обеспечивающим синхронизацию ритма, является тонкий пучок нервных волокон, отходящий от зрительного нерва и заканчивающийся на небольшом ядре переднего гипоталамуса. Этот пучок называется ретиногипоталамическим трактом. Ядро, расположенное под перекрестом зрительных нервов, супрахиазменным. Установлено, что его двустороннее разрушение приводит к рассогласованию циркадианных и многих функций организма. В частности, нарушается цикл сон-бодрствование, суточная цикличность потребления воды, уровня гормонов, температуры тела и т.д.. Кроме того в поддержании циркадианных ритмов определенное значение и подкорковые зрительные центры - верхние бугры четверохолмия, наружные коленчатые тела.

Одним из важных образований, участвующих в поддержании циркадианных ритмов является эпифиз. Он вырабатывает гормон мелатонин, образующийся в процессе метаболизма серотонина. Концентрация мелатонина в эпифизе совпадает с частотой этих ритмов. Установлено, что активность синтеза мелатонина регулируется симпатическим верхним шейным ганглием, которое в свою очередь находится под влиянием супрахиазменного. В темное время суток возрастает содержание в эпифизе мелатонина, а в светлое серотонина. В свою очередь мелатонин угнетает выработку гонадотропных гормонов гипофиза.

В формировании циркадианных ритмов принимают участие клеточные и генетические механизмы. В частности цикл синтеза клеточного белка длится около 24 часов. С такой же периодичность действуют ферментные комплексы, обеспечивающие метаболизм углеводов в клетках.

Считается что в организме имеется иерархическая система генерации биоритмов. Она образована часами-осцилляторами нескольких уровней. Нижним является генетический, а верхними осцилляторы центральной нервной системы. Нескольких осцилляторов обеспечивают и циркадианные ритмы. Но они синхронизируются единым механизмом в 24 часовой цикл.

При быстром изменении параметров ритмичности геофизических процессов (например продолжительности светового дня, времени суток) нормальная циркадианная ритмичность нарушается. Возникает десинхроноз. Например состояние десинхроноза возникает у людей в связи с профессиональной деятельность (люди работающие посменно). Десинхроноз приводит к обострению хронических и возникновению других заболеваний.

У детей 7 - 9 лет ускоряется образование условно-рефлекторных связей и они становятся более прочными. Охранительное торможение развивается при значительно большей нагрузке. Лучше происходит образование комплексных условных рефлексов и условных рефлексов высших порядков. Условные рефлексы легко угашаются за счёт внутреннего торможения. В возрасте 12 - 16 лет преобладают процессы возбуждения в коре и подкорке. Возбуждение носит часто разлитой характер. Поэтому у подростков наблюдаются генерализированные двигательные реакции при психоэмоциональном возбуждении (мимика, движения конечностей и т.д.). Вновь ухудшаются процессы дифференцировки. Затрудняется концентрация внимания, появляются явления психической неустойчивости - быстрый переход от радости к угнетённости и наоборот. Уменьшается координирующая, управляющая роль второй сигнальной системы. Все эти явления уменьшаются к 17 годам.