Общие закономерности регуляции рабочей деятельности человека

Принципы центральной нервной регуляции трудовой деятель­ности.

Нейрофизиологическая структура целенаправленной производственной деятельности очень сложна. Вся разнообразная деятельность клеток, тканей, органов и систем человеческого организма регулируется и управляется ЦНС; благодаря деятель­ности которой организм представляет собой единое, слаженное целое. Это основное положение современной физиологии имеет огромное значение для физиологии труда, изучающей деятель­ность целостного организма. Теория центрально-нервной регуля­ции трудовой деятельности разработана русскими физиологами— И. М. Сеченовым, И. П. Павловым. Н. Е. Введенским, А. А. Ух­томским. Независимо от характера производственной деятельно­сти обязательным внешним проявлением трудового процесса является двигательная активность человека. В процессе реализа­ции трудовой активности происходит взаимодействие организма со средой, приспособление к ней. Основоположник русской физио­логии И. М. Сеченов установил, что психические процессы по своему происхождению - рефлексы с началом в чувственном воз­буждении и концом в мышечном движении.

Учение И. П. Павлова об условных рефлекса у и второй сигнальной системе показывает, что двигательные реакции человека по своей физиологической сущности - сложные условные рефлексы. Возникновение двигательного действия (рабочего движе­ния) у человека связано с речевыми (вторая сигнальная систе­ма) и чувственными (первая сигнальная система) раздражите­лями. По И. П. Павлову, никакое рабочее движение не может начаться без раздражения, воспринимаемого органами чувств. В качестве условного раздражителя в процессе труда решающее значение имеют словесные сигналы, инструкции.

В процессе выработку условного рефлекса, лежащего в основе конкретного трудового действия, выделяются 2 этапа:

для 1-го этапа образования условного рефлекса характерна широкая иррадиация возбуждения в ЦНС. когда в осуществлении того или иного двигательного действия принимают участие многие центры коры головного мозга. У рабочего на этой стадии обучения много лишних движений, усилий, частые ошибки.

На 2-м этапе по мере усвоения и закрепления правильных приемов работы (в основе которых лежит только подкрепление заданного условного сигналa) происходит концентрация возбуждения в соответствующих центрах головного мозга. Основным фактором, определяющим характер межцентральных взаимоотношений в процессе трудовой деятельности, по А. А. Ухтомскому, является состояние повышенной возбудимости в определенной функциональной системе.

Доминантные центры обладают повышенной возбудимостью и способностью к суммации возбуждений, поступающих из разных источников с местным возбуждением, в результате чего они первыми настраиваются на оптимальный ритм и темп работы. Это способствует оптимизации рабочих движений. Формирование доминанты сопровождается широким развитием сопряженного торможения в других областях ЦНС, поэтому происходит подавление любой, не относящейся к производственной, деятельности. Характерной чертой доминанты является инертность, способность долго удерживать возбуждение, сохраняться в ЦНС в виде следа и заново сформироваться при подходящих условиях. Это обеспечивает возможность полноценного воспроизведения приобретенных трудовых навыков.

Таким образом, формирование доминанты неразрывно связано с широким развитием торможений в областях ЦНС, не входящих в сферу положительного проявления доминанты. Этот этап образования условных рефлексов характеризуется четкими, экономными рабочими движениями, отсутствием ошибок.

Доминанта определяет господствующую направленность рефлекторного поведения: от однозначно направленного действия до готовности к действию - «оперативного покоя». При оперативном покое пороги возбудимости к разнообразным раздражителям среды повышаются, тогда как пороги к раздражителям, сигнализирующим о срочном переходе к действию, понижаются.

Определяя роль доминанты в рефлекторном поведении человека, А. А. Ухтомский рассматривал в то же время деятельность человека как сложную функциональную систему, включающую совокупность психических актов, где высшим регулятором действия является сознание, регулируемое доминирующей мотивацией личности.

Важность мотивов и потребностей человека, определяемых его кортикальными установками, состоит в том, что в процессе трудовой деятельности они формируются под воздействием социальных факторов, отражая биосоциальную природу человека и оказывая существенное влияние на реализацию огромных биологических резервов ЦНС.

Для трудовой деятельности человека характерно многократное повторение в определенной последовательности различного рода раздражителей, которые складываются в определенную функциональную систему работы коры головного мозга, названную И. П. Павловым динамическим стереотипом.

Динамический стереотип - устойчивая, слаженная система рефлексов, которая образуется в результате многократного повторения условных раздражений в определенной последовательности и через определенные промежутки времени - усвоении ритма. В дальнейшем ответ организма определяется не воздействующим раздражителем, а возникающим на его месте условным раздражителем. Механизм динамического стереотипа заключается в формировании в мозге повторяющихся нервных процессов, отражающих пространственные, временные и порядковые особенности воздействия на организм внешних и внутренних раздражителей. Таким образом, нервные процессы программируют предстоящую деятельность мозга, чем обеспечивается точность и своевременность реакции организма на привычные раздражители производственной обстановки. Изменение условий труда приводит к ломке стереотипа и замене его новым. «Переделка» стереотипа создает реакцию напряжения, тем большую, чем сложнее стереотип и длительнее его существование. Скорость переделки стереотипа зависит также от возраста, функционального состояния ЦНС, типа высшей нервной деятельности человека.

Динамический стереотип как совокупность условных рефлексов включает в себя, помимо двигательных, и вегетативные компоненты, создающие единую систему жизнеобеспечения при осуществлении рабочих движений. В трудовой деятельности динамический стереотип вырабатывается в ходе обучения рабочего производственным операциям. После многократного повторения приемов работы и их усвоения переход от одного элемента рабочей операции к другому происходит без переключения внимания и мышления на выполнение каждого элемента. По мере закрепления динамического стереотипа возникает автоматизм в действиях рабочего.

Современные теоретические представления о центральной регуляции трудовой деятельности основываются на теории функциональных систем П. К. Анохина, гипотезе о жестких и гибких звеньях системы мозгового обеспечения психических процессов Н. П. Бехтеревой.

Согласно теории функциональных систем П. К. Анохина, любой целенаправленный двигательный акт осуществляется посредством функциональной системы как замкнутого циклического образования с наличием обратной информации о результате действия. Важнейшими элементами такой системы являются афферентный синтез, принятие решения, построение программы действия, акцептор результата действия, результат действия, обратная афферентация.

Афферентный синтез заключается в обработке 4 основных видов афферентных возбуждений:

1. Мотивационное возбуждение — формируется под влиянием метаболических, гормональных и социальных факторов. Оно определяет цель действия и способствует активному отбору сенсорной информации, необходимой для построения целенаправленного поведения.

2. Обстановочная афферентация — создается воздействием на организм всей совокупности внешних раздражителей и обеспечивает приспособление поведенческой реакции к данным условиям.

3. Активация аппарата памяти — позволяет организму использовать прошлый опыт для принятия оптимального в данной обстановке решения.

4. Пусковая афферентация — условный раздражитель, нередко - речевой. Эмоции являются обязательным существенным компонентом афферентации, определяющим качество двигательного акта.

Афферентный синтез заканчивается формированием программы действия, состоящей из двух принципиально различных элементов: 1) эфферентной программы действия, т. е. определенной последовательности набора команд, поступающих на исполнительные приборы - эффекторы (скелетные мышцы, железы внутренней секреции, сердечно-сосудистая, дыхательная и другие системы), и 2) акцептора результата действия, т. е. нейронной модели предполагаемого результата, к которому должно привести данное действие.

Информация о реальных результатах действия, поступающая в ЦНС в составе обратной афферентации, сличается с этой моделью, что обеспечивает постоянную оценку полученного результата и определяет целесообразность поведенческого акта.

В случае совпадения ожидаемых и реальных параметров результата устраняется исходная мотивация, возникает положительная эмоция, в памяти закрепляется система нервных соотношений, приведшая к достижению цели. В случае несовпадения возникает ориентировочная реакция, а при длительных несовпадениях — отрицательная эмоциональная реакция.

Таким образом, трудовая деятельность человека осуществляется прежде всего за счет формирования динамических мозговых систем, определяющих совокупность психических процессов, разнообразные двигательные акты, усиленную работу систем жизнеобеспечения организма и обеспечивающих оптимальную их координацию.

Двигательный аппарат человека и основные проявления мышечной деятельности. Двигательным аппаратом называется совокупность тканей и органов, обеспечивающих перемещение тела в пространстве или активное его воздействие на окружающие предметы. Кроме того, непосредственным организатором движения и контролером его качества, определяющим также и функциональные свойства периферического аппарата движения, являются соответствующие нейронные ансамбли ЦНС, объединенные в функциональную систему двигательного акта.

Специальный раздел анатомии и физиологии двигательного аппарата, в котором изучаются условия равновесия живого тела в пространстве и внешнего протекания движений, носит название биомеханика.

Биомеханический закон координации рабочих движений заключается в том, что при выполнении координированных движений рабочие движения приобретают определенность в результате исключения всех возможных движений, всех степеней свободы, кроме одной, соответствующей выполнению данного целесообразного движения. Каждое рабочее движение получает свою определенность благодаря формированию динамического стереотипа, обеспечивающего определенную последовательность включения в работу различных мышц и их групп. Выполнение точных трудовых движений, развитие их в процессе упражнения происходит в результате взаимного сонастраивания различных отделов двигательного аппарата и двигательного анализатора; создается функциональная система, обеспечивающая целостность организма в его взаимодействии с внешней средой.

Таким образом, двигательное действие, осуществляемое во время трудовой деятельности, представляет собой сложный комплекс, целостную совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов двигательных реакций. Трудовая деятельность всегда сопровождается динамическими и статическими усилиями, а двигательные функции, связанные с ней, представляют собой сочетания этих двух видов физической работы.

Биохимия мышечного сокращения. Источником энергии для сокращения мышц являются экзотермическая реакция расщепления АТФ на аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорную кислоту. Достаточное количество АТФ в мышце создается за счёт непрерывного реосинтеза этого макроэргического соединения. Механизмы ресинтеза АТФ различны и включаются в строго определенной последовательности. Наиболее экстренным является механизм трисфосфорилирования АДФ креатинфосфатом под влиянием креатинкиназы. Это наиболее быстрый и эффективный путь.

При умеренной работе и достаточном снабжении кислородом мышца может покрывать свои энерготраты за счет аэробного окисления продуктов распада белков, углеводов и жиров. Возможности аэробного генерирования АТФ почти безграничны, так как субстраты окисления в условиях нормального питания практически неисчерпаемы. Аэробное окисление - сложный процесс, в котором можно выделить 4 основных этапа:

1-й — подготовительный, т. е. расщепление гликогена до глюкозы, белков до аминокислот, жиров до жирных кислот и глицерина. Этот этап не дает освобождения энергии.

2-й — окисление до промежуточных продуктов, важнейшим из которых является ацетилкоэнзим А.

3-й — окисление ацетилкоэнзима А в цикле трикарбоновых кислот до углекислоты и воды.

4-й — транспорт водорода по дыхательной цепи на кислород и дыхательное фосфорилирование, приводящее к ресинтезу АТФ. На этом этапе освобождается наибольшее количество энергии.

Однако при значительных нагрузках, когда снабжение кислородом отстает от потребности в нем мышц, используется анаэробный гликолитический путь снабжения энергией. Этот процесс включается через 20 с. от начала интенсивной работы и достигает максимума через 40—80 с. Это наиболее мощный и длительно действующий процесс.

Процесс гликолитического фосфорилирования заключается в образовании АТФ за счет распада гликогена и глюкозы до молочной кислоты. Освобождающаяся при этом энергия аккумулируется в макроэргических фосфорных соединениях. Химические превращения гликогена происходят при участии специальных ферментов. Начало химических превращений гликогена катализируется фосфорилазой, при участии которой образуется гексозо-1-фосфат. Затем гексозо-1-фосфат преобразуется в гексозо-6-фосфат.

Этот процесс продолжается до превращения пировиноградной кислоты в молочную кислоту.

В анаэробной фазе 1/5 часть молочной кислоты окисляется до углекислого газа и воды, а за счет освободившейся энергии остальная часть молочной кислоты восстанавливается в гликоген. Повышение функционального состояния мышц достигается путем определенной тренировки. В результате тренировки в мышцах увеличиваются запасы источников энергии необходимые для ресинтеза АТФ — фосфокреатина, гликогена.

Процессы распада и ресинтеза энергетических веществ в мыш­цах, а также повышение скорости биохимических процессов при адаптации человека к новому темпу мышечной деятельности осуществляются под контролем ЦНС. В начале перехода на новый ритм отмечается повышенное расходование энергетических ресурсов, a по мере усвоения новых ритмов мышечной деятельности скорость метаболических процессов приближается к оптимальной.

Энергетические затраты человека и терморегуляция при различных видах физического труда.

Основные затраты энергии за­висят от интенсивности мышечной работы. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии. При сравнительно легкой физической работе повышение обмена веществ происходит в основном за счет усиления энергозатрат в мышцах, сердце, мозге. При более тяжелых работах расход энергии мышцами возрастает на 95%. Так, для лиц умственного труда (врачи, педагоги, диспетчеры и др.) суточные энергозатраты составляют 10,5—11,7 МДж; для работников механизированного труда и сферы обслуживания (медсестры, продавцы, рабочие, обслуживающие автоматы) - 11,3 -12,5 МДж; для работников, выполняющих работу средней тяжести (станочники шоферы, хирурги, полиграфисты, сельскохозяйственные рабочие, литейщики и др.) - 12,5 - 15,5 МДж; для работников, выполняющих тяжелую физическую работу (лесорубы, грузчики, горнорабочие, металлурги) - 16,3 - 18 МДж.

Расход энергии зависит также от информационной насыщенности труда, степени эмоционального напряжения и других условий труда (температура, влажность, движение воздуха и др.).

Уровень энерготрат определяется методом непрямой калориметрии, т. е. полного газового анализа (учитывается объем потребленного кислорода и выделенного углекислого газа). Сравниваются результаты, полученные до и во время работы.

Первые 2—3 мин работы наблюдается постепенное возрастание кислородного потребления. При этом создается кислородный дефицит из-за несоответствия скоростей образования и удаления продуктов распада. Затем устанавливается устойчивое состояние на повышенном уровне при соответствии объема кислородного снабжения и скорости потребления кислорода. Некоторое время после прекращения работы отмечается увеличенное потребление кислорода по сравнению с покоем, направленное на устранение кислородного дефицита (кислородный долг).

Таким образом, кислородный долг рассматривается как часть общего кислородного запроса, потребляемого после работы. Кислородный запрос - количество потребляемого кислорода сверх уровня, покоя на протяжении работы и ближайшего восстановительного периода. Это количество кислорода, необходимое для "полного" окисления всех образующихся при данной работе продуктов распада. В зависимости от интенсивности и длительности работы меняются соотношения кислородного запроса и кислородного долга. При выполнении легкой работы умеренной интенсивности наблюдается длительное устойчивое состояние, так как потребность в кислороде удовлетворяется полностью (истинное равновесие).

При выполнении очень тяжелой работы отмечается непрерывное нарастание потребления кислорода, но и при достижении максимума он уже не обеспечивает потребностей организма (ложное равновесие). Создается кислородная задолженность, в организме накапливаются недоокисленные продукты обмена, полное окисление которых становится возможным лишь в восстановительный период после прекращения работы.

Непрерывное нарастание потребления кислорода во время тяжелой мышечной работы происходит до тех пор, пока не будет исчерпана емкость кислородснабжающих органов и не достигнут предельный уровень потребления кислорода данным индивидуумом. Этот показатель зависит от величины сердечного выброса, количества гемоглобина и артериовенозной разницы в содержании кислорода.

Затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. При рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5—10% уровень основного обмена, стоя — на 10 - 25%, при вынужденной неудобной позе затраты энергии на 40 - 50% превышают уровень основного обмена.

Повышение обмена веществ и расхода энергии при работе приводят к повышению теплообразования. Изменения терморегуляции проявляются в повышении температуры тела и поверхности кожи и в изменении уровня теплоотдачи. При тяжелой физической работе температура тела может повышаться на 1 – 1,5°С.

Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести выполняемой работы, однако он в большей мере отражает величину физической нагрузки. Для оценки степени эмоционального напряжения, характерного для ряда профессий (диспетчеры, водители такси, врачи-хирурги и др.), наиболее точными являются методы оценки показателей основных вегетативных функций (пульс, дыхание, АД и др.).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: