Физиология труда - это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих.

Основные задачи физиологии труда:

Исследование физиологических параметров организма человека при различных видах работ;

Изучение физиологических закономерностей организма в процессе трудовой деятельности;

Исходя из этих задач физиология труда обосновывает режимы труда и отдыха в зависимости от интенсивности, экстенсивности, сложности и значимости трудовой деятельности; выясняет оптимальные и предельные возможности человека по приему, переработке и выдаче информации (например, наилучшие способы подачи зрительной, слуховой и другой информации на табло и щитах управления); определяет наиболее экономичные и наименее утомляющие виды рабочих движений. Физиология труда определяет, оценивает и прогнозирует функциональное состояние организма человека до, во время и после трудовой деятельности; разрабатывает способы и режимы тренировки и обучения; обосновывает мероприятия по рационализации труда, ведущие к повышению работоспособности человека и сохранению его здоровья.

Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в который вовлекаются все органы и системы человеческого организма. Огромную роль в этой работе играет центральная нервная система, обеспечивающая координацию функциональных изменений, развивающихся в организме при выполнении работы.

Нервная система человека имеет сложное строение. Различают центральную и периферическую нервную системы. Центральная нервная система (ЦНС) - головной и спинной мозг - формирует и регулирует поведение и мыслительную деятельность человека. Периферическая нервная система - это нервы, по которым распространяются нервные импульсы с периферии в нервные центры, и наоборот, из нервных центров к периферическим органам. Кроме того, существует вегетативная нервная система, которая регулирует жизнь организма, деятельность его внутренних органов, выполняющих функции жизнеобеспечения.

В зависимости от функции, которую выполняют нервы, их делят на две группы:

Центростремительные, которые несут различную информацию (раздражение) от разных органов человеческого тела к головному и спинному мозгу;

Центробежные, несущие возбуждение от ЦНС к мышцам, железам и другим органам.

Центростремительные нервы имеют особые воспринимающие аппараты - рецепторы - во всех органах и системах организма.

Нервная ткань обладает двумя очень важными свойствами - возбудимостью и проводимостью.

По инициативе Н.Е. Введенского в физиологию было введено понятие функциональной подвижности, или лабильности, характеризующейся максимальным числом импульсов, которые ткань способна воспроизвести за данный отрезок времени в ответ на раздражения. Был сделан вывод, что лабильность нервной ткани при неблагоприятных для нее условиях снижается, т.е. нерв уже не может провести максимальное число импульсов. Это состояние, получившее название парабиоза, имеет три фазы:

1) уравнительная или трансформирующая: и сильные, и слабые раздражения вызывают одинаковые возбуждения в угнетенном нерве;

2) парадоксальная: сильные раздражения вызывают слабую волну возбуждения, а слабые, наоборот, - сильную волну возбуждения и, соответственно, более сильное, чем обычно, сокращение мышцы;

3) тормозящая: ни слабые, ни сильные раздражения не вызывают волны возбуждения.

Вся деятельность клеток, тканей, органов и систем человеческого тела регулируется, управляется ЦНС, благодаря которой организм представляет собой единое целое. ЦНС осуществляет связь организма с окружающей средой.

Ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осуществляемая при участии и под контролем ЦНС, называется рефлексом.

Наиболее типичный путь, который проходит волна возбуждения при осуществлении рефлекса: раздражение извне попадает на соответствующие рецепторы, затем возбуждение идет по центростремительному нерву и передается в ЦНС, где подвергается переработке и передается на другой нейрон (нервную клетку), из которого исходят двигательные волны возбуждения по центробежным (или двигательным) нервным волокнам. Эти возбуждения поступают к мышцам (или другим рабочим органам) и вызывают их сокращение или расслабление.

Согласно учению И.П. Павлова, все рефлексы делятся на безусловные и условные. Рефлексы низших отделов центральной нервной системы, которые передаются организму наследственно, получили название безусловных, корковые рефлексы, возникающие под воздействием материальных условий среды, называются условными. Образование условных рефлексов есть функция коры головного мозга.

Наиболее общие особенности условно-рефлекторной деятельности человеческого организма в процессе труда:

1) осознанность цели трудовой деятельности - стремление к достижению цели выступает как раздражитель, способствующий формированию и закреплению условных рефлексов;

2) воздействие в процессе трудовой деятельности на высшие отделы ЦНС не только физических и химических раздражителей, но и раздражителей социального порядка, которые обусловлены общественным характером труда.

Огромное разнообразие проявлений жизнедеятельности организма как единого целого с окружающей средой осуществляется благодаря объединяющей, регулирующей и координирующей роли ЦНС и ее высших отделов. Поэтому различные движения, приемы, операции, совершаемые человеком во время трудовой деятельности, есть внешнее проявление сложнейших процессов, происходящих в отделах нервной системы.

Таким образом, нервная система, выполняет две основные функции:

1) обеспечивает нормальное взаимодействие организма с окружающей средой;

2) объединяет и регулирует все функции жизнедеятельности всего организма, его органов, клеток.

Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окружающей среде является зрение.

В процессе жизни и деятельности человек до 80% всей информации получает через зрительный анализатор. Восприятие визуальной информации ограничено пределами так называемого поля зрения - пространства, обозреваемого человеком при неподвижном состоянии глаз и головы, той сферы, электромагнитные волны в которой возбуждают визуальные ощущения.

В пределах угла зрения 30-40° условия для видения оптимальны. Основные носители информации целесообразно помещать в этом диапазоне, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.

Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой: рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу - от механических воздействий; слезная жидкость смывает с поверхности роговицы и век пылинки, и благодаря наличию в ней лизоцима (обеззараживающего вещества) убивает микробы; защитную функцию выполняют и ресницы. Однако естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует применять искусственные средства защиты.

Звуки доставляют человеку информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека, некоторые выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.

Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механическим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но с более высоким давлением. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятия звука.

Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяя человеку воспринимать широкий диапазон звуков и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать изменения по интенсивности и частотному составу, определять направление прихода звука.

Двигательный аппарат - позволяет осуществлять трудовую деятельность.

Двигательным называют специализированный аппарат, который состоит из: а) костно-опорного аппарата (кости, суставы, сухожилия); б) скелетных и речевых мышц; в) двигательных нервных центров, заложенных в спинном и головном мозге, и нервов, связывающих эти центры с мышцами.

Двигательный аппарат выполняет следующие функции:

1) является исполнительным механизмом, посредством которого человек, используя орудия труда, воздействует на предмет труда;

2) входит в состав рабочего механизма речи и мышления;

3) является источником мощных нервных импульсов.

Простейшими элементами двигательного аппарата человека являются так называемые кинематические пары - совокупность двух звеньев, взаимно ограничивающих движение и соединенных друг с другом суставом (пример кинематических пар: плечо - предплечье, бедро - голень, которые сочленены соответственно лучевым и коленным суставом).

Необходимо подчеркнуть две особенности устройства человеческого организма: небольшое количество кинематических пар и возможность выполнения с их помощью бесконечного многообразия двигательных задач.

Из всего арсенала движений организм избирает те, которые для решения конкретной задачи являются наиболее целесообразными, экономичными и точными. Но если использовать одновременно все эти возможности, то получится хаос движений. Благодаря ЦНС устанавливаются порядок и последовательность использования двигательного аппарата при выполнении задач, возникающих в процессе трудовой деятельности.

Различают два вида мышц: гладкие (из которых состоит мускулатура стенок кровеносных сосудов и всех внутренних органов, кроме сердца) и поперечно-полосатые (из которых состоит вся сердечная и скелетная мускулатура). Поперечно-полосатые мышцы называются также скелетными.

В мышцах различают три вида мышечных элементов: белые и красные мышечные волокна и мышечные веретена.

Специфическая функция мышечного волокна и мышцы в целом заключается в акте сокращения. Эта функция связана с преобразованием химической энергии в механическую и тепловую, которое происходит внутри мышечного волокна.

Различают два вида мышечной деятельности: динамическая работа и статическая работа.

Динамическая работа характеризуется изменением длины мышц при их напряжении и преимущественно в пространстве какого-либо звена двигательного аппарата человека. Динамическая работа внешне воспринимается как перемещение предметов труда, инструмента и т.д. Следует иметь в виду, что двигательные функции осуществляются не только двигательным аппаратом, но и всем организмом.

Под воздействием условных раздражителей от нервных окончаний, заложенных в зрительных, двигательных и других окончаниях периферических анализаторов, импульсы идут по нервным волокнам к коре больших полушарий, в которой находится двигательная зона, осуществляющая двигательные функции организма.

Статическая работа (напряжение, усилие) характеризуется тем, что напряжение мышц при ней развивается без изменения длины и без активного перемещения движущихся звеньев и всего тела. Статическая работа в процессе труда связана с фиксацией орудий и предметов труда в неподвижном состоянии, а также с созданием рабочей позы.

Статическую работу нельзя измерить обычными показателями механической работы, поскольку при ней не наблюдаются энергетические движения, однако она сопровождается расходом энергии и быстро вызывает утомление.

Динамическая и статическая работа связаны между собой общей программой действия.

Динамическая работа создается и регулируется с помощью двигательных условных рефлексов, статическая - с помощью условных рефлексов положения конечностей и условных рефлексов позы (стоя, сидя).

Выбор правильной и удобной позы необходим для:

1) здоровья человека, так как длительное пребывание в неудобной позе приводит к патологическим изменениям;

2) обеспечения эффективной работоспособности человека.

Удобство позы зависит главным образом от:

1) положения центра тяжести и площади опоры;

2) величины напряжения тонических мышечных групп, препятствующего нарушению соответствующего расположения частей тела.

В процессе труда наиболее распространены позы «стоя» и «сидя».

Поза «стоя» требует больших энергетических затрат и менее устойчива, поэтому целесообразно заменять ее позой «сидя». Труд - основное условие существования человека. Различают следующие основные формы труда:

1) требующие значительной мышечной энергии. Эти трудовые действия применяются при отсутствии механизированных средств и требуют повышения энергетических затрат в сутки - от 17 до 25 МДж (4000-6000 Ккал) и выше.

Напряженный физический труд, стимулирующий развитие мышечной системы и обменные процессы, имеет вместе с тем ряд недостатков. Главный из них - неэффективность, связанная с низкой производительностью труда и необходимостью перерывов на восстановление физических сил, доходящих до 50% рабочего времени;

2) механизированные.

При этом энергетические затраты колеб- лются в пределах 12,5-17 МДж (3000-4000 Ккал) в сутки.

Механизация труда снижает мышечные нагрузки и усложняет программы действий. Однако однообразие простых действий и малый объем воспринимаемой в труде информации приводят к монотонности труда;

3) частично автоматизированные. Данная форма труда исклюю- чает человека из процесса непосредственной обработки предмета труда, который целиком выполняют механизмы. Характерные черты этого вида работ - монотонность, повышенный темп рабо- ты, нервная напряженность.

От работника требуются постоянная готовность к действию и быстрота реакции, необходимая для своевременного устранения неполадок;

4) групповые - конвейерные: разделение общего процесса на конкретные операции, строгая последовательность их выполне- ния, автоматическая подача деталей к каждому рабочему месту с помощью ленты конвейера.

Конвейерная форма труда требует соответствующего темпа и ритма работы. Чем проще содержание операции, тем меньше времени на нее тратит работник и тем монотоннее работа.

Одно из отрицательных последствий конвейерного труда - преждевременная усталость и нервное истощение работника;

5) интеллектуальный труд. С точки зрения физиологии разли- чают две основные формы управления производственными про цессами: в одних случаях пульты управления требуют частых, в других - редких активных действий человека.

Интеллектуальный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, а следовательно, требует мобилизации памяти, внимания, напряжения сенсорного аппарата, активизации процессов мышления. Мышечные нагрузки при этом незначительны, а суточные энергозатраты составляют 10-11,7 МДж (2000-2400 Ккал).

Для интеллектуального труда характерно значительное снижение двигательной активности, приводящее к ослаблению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Умственный труд подразделяют на операторский, управленческий, творческий труд, труд медицинских работников, труд преподавателей, учащихся и студентов. Различаются они организацией трудового процесса, равномерностью нагрузки, степенью эмоционального напряжения.

Интенсивная работа, как физическая, так и умственная, может привести к утомлению, выражающемуся во временном снижении работоспособности, и переутомлению, называемому иногда хроническим утомлением, когда ночной отдых полностью не восстанавливает снизившуюся за день работоспособность.

Важными мерами профилактики утомления являются внедрение в производственную деятельность оптимального режима труда и отдыха, который регламентирует такое соотношение работы и отдыха, при котором высокая производительность труда сочетается с высокой и устойчивой работоспособностью человека в течение возможно длительного времени. Необходимость чередования работы и отдыха - одна из физиологических особенностей трудовой деятельности человека. Снижение работоспособности при утомлении может наступить раньше или позже в зависимости от характера и конкретных условий труда. Большое значение в профилактике утомления имеют активный отдых, в частности физические упражнения, санитарное состояние производственных помещений, их микроклиматические условия, эстетическое оформление и др.

Безопасная трудовая деятельность возможна при обязательном учете физиологических основ умственного и физического труда, проведении мер по повышению работоспособности организма и созданию комфортных условий для работы.

Согласно «аксиоме о потенциальной опасности» любая деятельность потенциально опасна. В процессе эволюции организм человека постепенно приспособился к экстремальным климатическим условиям - низким температурам севера, высоким температурам экваториальной зоны, к жизни в сухой пустыне и в окружении болот. Потенциальная опасность заключается в скрытом характере проявления опасностей.

Например, человек не ощущает до определенного момента увеличение концентрации С02 в воздухе. В норме атмосферный воздух должен содержать не более 0,05% С02, однако в помещении, где постоянно находятся люди, концентрация С02 увеличивается. Нарастание его концентрации проявится появлением усталости, вялости, снижением работоспособности; изменением частоты, глубины и ритма дыхания; увеличением частоты сердечных сокращений; изменением артериального давления. Все это может привести к травматизму.

Потенциальная опасность - это возможность воздействия на человека негативных или несовместимых с жизнью факторов.

Негативные факторы, воздействующие на людей, подразделяются на:

Естественные, т.е. природные (например, пыль в воздухе появляется в результате извержений вулканов, ветровой эрозии почвы);

Антропогенные, т.е. вызванные деятельностью человека. Например, громадное количество вредных частиц выбрасывается промышленными предприятиями;

Физические - движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования, неустойчивые конструкции; острые и падающие предметы; повышение и понижение температуры воздуха и окружающих поверхностей; повышенная запыленность и загрязненность; повышенный уровень шума; акустических колебаний; вибрации; повышенный уровень электромагнитного излучения и т.д.;

Химические - вредные вещества, используемые в технологических процессах; промышленные яды; используемые в сельском хозяйстве и быту ядохимикаты; боевые отравляющие вещества;

Биологические - патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, особые виды микроорганизмов) и продукты их жизнедеятельности. Биологическое загрязнение окружающей среды возникает в результате аварий на биотехнических предприятиях, очистных сооружениях, недостаточной очистки стоков;

Психифизиологические - факторы, обусловленные особенностями характера и организации труда, параметрами рабочего места и оборудования;

Травмирующее - повреждения в организме человека, вызванные действием факторов внешней среды. Потенциальную опасность можно оценить с помощью риска - вероятности реализации опасности. Состояние безопасности предполагает отсутствие риска, т.е. отсутствие возможности реализации опасности. На практике полная безопасность недостижима: пока существует источник опасности, всегда сохраняется некоторый остаточный риск.

Труд и виды трудовой деятельности

Если систему «человек – среда обитания » рассматривать как единую общность, то надо сказать, что её эффективность в значительной степени будет зависеть от того, насколько безопасна и удобна работа самого человека. Любая система с участием труда человека должна учитывать особенности действия «человеческого фактора».

Такая деятельность как минимум имеет 3 важных свойства:

1. Цель своего осуществления;
2. Востребованность обществом;
3. Созидательную направленность.

Как форма жизнедеятельности человека труд является организованным процессом, в котором объединяются основные компоненты:

1. Главный субъект трудовой деятельности – человек, независимо от характера его труда;
2. Объект (предмет) трудовой деятельности, на который направлены трудовые усилия;
3. Средства труда для осуществления главной трудовой цели;
4. Условия труда, в которых протекает трудовая деятельность человека.

Все эти компоненты в совокупности и образуют единую систему «человек – среда обитания ». Средства труда , которыми пользуется человек в процессе своей трудовой деятельности – приспособления, машины, механизмы, станки – не только оказывают помощь в достижении цели, но и могут являться источниками опасностей.

Выделяются 2 вида трудовой деятельности:

1. Физический труд;
2. Умственный труд.

Для физического труда, как правило, характерна высокая нагрузка на опорно-двигательную и функциональную систему организма – сердечнососудистую, нервномышечную и др. Физический труд с одной стороны стимулирует обменные процессы, происходящие в организме, и способствует развитию мышечной системы, но с другой стороны он является низкопроизводительным трудом и требует длительного отдыха работающих.

Умственный труд связан с приёмами и обработкой информации, которая требует большого умственного напряжения.

Физиология физического труда

Высокая физическая нагрузка связана с интенсивностью работы мышц человека в процессе физического труда, в хозяйственно-бытовой работе, в занятиях физической культурой и спортом. Специалисты изучают влияние физических нагрузок на функциональное состояние и работоспособность человека, что является важным и необходимым для разработки рациональной организации режима труда и отдыха, а также качественного и количественного питания. Важность изучения физических нагрузок состоит ещё и в том, что развитие органов чувств, нервно-психическое и эмоциональное напряжение, зависят от двигательной деятельности организма. Мышечное напряжение и эмоциональное состояние человека на протяжении эволюции всегда сопутствовали друг другу.

Например, встреча с хищником вызывала страх и потребность убежать и спрятаться. Встреча с небольшими животными, являвшимися источниками питания, вызывала положительные эмоции и необходимость догнать. Мышечная активность в значительной степени усиливается эмоциями, так, в состоянии аффекта человек способен совершить такую мышечную работу, которая в обычном состоянии просто невозможна.

Физическая деятельность имеет $2 $составляющие – статическую и динамическую работу .

Деятельность мышц может протекать в условиях сохранения неподвижного положения тела – это будет статическая работа. Сокращение мышц при этом происходит в изометрическом режиме, что значит без изменения длины, поэтому в строго физическом смысле механическая работа будет отсутствовать. Рабочая форма человека поддерживается статической работой, которая осуществляется за счет тонических сокращений мышц определенной группы. Различное напряжение мышц поддерживает ту или иную позу, а самой простой из них является лежачая поза.

Во время лежания напрягаются только разгибатели. Лежание на боку вызывает наименьшее напряжение мышц. Разгибатели туловища и шеи наиболее напряжены при сидении. Многие мышцы туловища, шеи и ног напрягаются во время стояния. Зато обмен веществ при статической работе становится выше, а расход энергии увеличивается и выделяется в виде тепла. Данный вид работы утомителен, потому что сопровождается непрерывным потоком импульсов от проприорецепторов мышц в центральной нервной системе.

Перемещение человека в пространстве, т.е. его движение связано с динамической работой. Мышцы работают в ауксотоническом режиме, который характеризуется изменением длины и тонуса мышцы, происходит их сокращение и напряжение. Расход энергии идет на то, чтобы поддержать определенные сокращения в мышцах и на механический эффект работы. Поскольку вычислить работу в механических единицах невозможно, поэтому для определения величины физических нагрузок, пользуются определением энергетических трат. Расход энергии и величина мышечной работы будут пропорциональны друг другу.

Замечание 1

В основе оценки тяжести труда, таким образом, лежит величина расхода энергии, реакции сердечнососудистой системы, дыхания, терморегуляция и другие физиологические показатели.

Например, частота пульса при низких физических нагрузках будет $76$-$100$ ударов в минуту. Средние физические нагрузки приводят к частоте $110$ -$125$ ударов в минуту, частота ударов при высоких физических нагрузках составляет более $175$ ударов в минуту. Профессиональная деятельность человека не обходится без нервно-психического напряжения и в этом случае тоже гарантировано учащение пульса, поэтому величина энергетических затрат, отражающая динамическую нагрузку, становится более надежным критерием оценки тяжести физической нагрузки.

На основании физиологических показателей и энергетических трат выделены категории тяжести физической работы:

1. Легкая физическая работа;
2. Умеренная физическая работа;
3. Тяжелая физическая работа;
4. Очень тяжелая физическая работа.

Энергетические затраты легких физических работ по санитарно-гигиеническим нормам требуют $150$ ккал/час.

Энергозатраты тяжелых физических работ составляют более $250$ ккал/час, при этом физиологической нормой для человека является физическая нагрузка в $180$ ккал/час.

С физической работой связано понятие «физиологический резерв » – это способность какого-либо органа или функциональной системы значительно усиливать интенсивность своей деятельности по сравнению с состоянием покоя.

Замечание 2

Зависит эта способность от физической тренированности человека и сложилась она в процессе эволюции. Например, в состоянии покоя скелетная мускулатура потребляет $25$-$30$ % МОК (минутный объем кровообращения). Потребление при тяжелой физической работе увеличивается до $85$ %. Частота сердечных сокращений у пловцов $170$-$205$ уд /мин. Активность дыхания во время физической работы увеличивается в $10$ раз, а потребление кислорода – в $15$-$16$ раз. Физиологический резерв организма можно улучшить при систематических занятиях спортом. В хорошо тренированном организме этот резерв максимально не используется.

Физиология умственного труда

Проблема умственной и эмоциональной деятельности является значимой для современной практической медицины. Вообще любая деятельность – это деятельность центральной нервной системы человека и наступающее утомление является следствием тормозных процессов в клетках коры головного мозга. Изменения крови при умственной работе незначительны и непостоянны. Имеет место быть некоторое снижение сахара в крови, увеличение содержания неорганического фосфора, холестерина, креатина, понижение щелочных резервов. Поскольку данные изменения небольшие, то судить об интенсивности умственной деятельности невозможно.

Работы, относящиеся к умственному труду:

1. Приём и переработка информации;
2. Работы с напряжением сенсорного аппарата;
3. Работы с повышенным вниманием;
4. Работы, связанные с памятью и мышлением;
5. Работы с напряжением эмоциональной сферы.

Эмоционально е напряжение при умственной работе является главным фактором переутомления.

Причины, которые могут вызвать эмоциональное напряжение:

1. Объем обрабатываемой информации и её разное качество;
2. Ограниченное время для принятия решений;
3. Личная ответственность и социальная значимость принятых решений.

Результатом эмоционального перенапряжения являются нервные и сердечнососудистые заболевания.

Особенность умственного труда состоит в том, что мозг человека выступает не только как регулирующее звено, но и как рабочий орган, поэтому совершенно естественно, что его функциональное состояние будет определяющим в этом процессе.

Эффективность умственной деятельности определяют психофизиологические факторы:

1. Устойчивая доминанта в процессе деятельности, т.е. стабильность уровня работоспособности;
2. Интегративная реализация умственной деятельности, т.е. всем мозгом, но некоторые отделы мозга работают специализированно;
3. Иерархически организованные функциональные системы деятельности, которые являются морфофизиологическим субстратом различных психических процессов;
4. Активация соответствующей функциональной системы связана с осуществлением психических процессов;
5. Умственная работа вызывает локальную активизацию нервных центров;
6. Активные центры при умственной работе одновременно возникают в обоих полушариях мозга, но интегративные связи не симметричны, потому что левое и правое полушария выполняют различные роли.

Нервное напряжение активированных корковых структур, принимающих участие в конкретной деятельности, говорит о напряженности умственного труда.

Существует несколько способов, позволяющих оценить состояние напряжения:

1. Биоэлектрическая активность головного мозга;
2. Кровоснабжение мозга;
3. Методы функциональных проб;
4. Динамика внимания, памяти, восприятия, скорости реагирования;
5. Динамика вегетативных показателей при умственной деятельности;
6. Связь личностных характеристик с нервным переутомлением и нарушением психологического здоровья.

Психологическая работоспособность человека определяется умственной деятельностью. Она состоит из общей работоспособности, профессиональной, потенциальной и актуальной работоспособности.

Возможность человека заниматься любой общественно полезной деятельностью говорит об общей работоспособности человека и устойчивых качествах личностного здоровья.

Для выполнения объема и качества работ определенной квалификации требуется профессиональная работоспособность , отражающая характеристики систем и функций человека, необходимых для их выполнения.

Потенциальная работоспособност ь предполагает выносливость человека к определенного рода нагрузкам.

Замечание 3

Состояние работника, определяющее уровень эффективности его работы в определенный промежуток времени, относится к актуальной работоспособности , которая во времени меняется.

Физиология труда - это наука, изучающая изменения функционального состояния организма человека под влиянием его трудовой деятельности и обосновывающая методы и средства организации трудового процесса, направленные на поддержание высокой работоспособности и сохранение здоровья работающих. Основные задачи физиологии труда:

• исследование физиологических параметров организма человека при различных видах работ;
• изучение физиологических закономерностей организма человека в процессе трудовой деятельности;
• разработка практических рекомендаций и мероприятий, направленных на оптимизацию трудового процесса, снижение утомляемости, сохранение здоровья и высокой работоспособности в течение продолжительного времени.

Любой вид трудовой деятельности представляет собой сложный комплекс физиологических процессов, в который вовлекаются все органы и системы человеческого организма. Огромную роль в этой работе играет центральная нервная система (ЦНС), обеспечивающая координацию функциональных изменений, развивающихся в организме при выполнении работы.

Нервная система человека имеет сложное строение. Различают центральную и периферическую нервную системы.ЦНС - головной и спинной мозг. Эта система формирует и регулирует поведение и мыслительную деятельность человека.Периферическая нервная система - нервы, по которым распространяются нервные импульсы с периферии в нервные центры, и наоборот, из нервных центров к периферическим органам. Кроме того, есть вегетативная нервная система , которая регулирует жизнь организма, деятельность его внутренних органов, выполняющих функции жизнеобеспечения.

Вся разнообразная деятельность клеток, тканей, органов и систем человеческого организма регулируется, управляется ЦНС, благодаря деятельности которой организм представляет собой единое целое. ЦНС осуществляет связь организма с окружающей средой.

Ответная реакция организма на поступление раздражения рецепторов, осуществляемая при участии и под контролем ЦНС, называется рефлексом. Вот наиболее типичный путь, который проходит волна возбуждения при осуществлении рефлекса: раздражение извне падает на соответствующие рецепторы, затем возбуждение идет по центростремительному нерву и передается в ЦНС, где оно подвергается переработке и передается на другой нейрон (нервную клетку), из которого исходят двигательные волны возбуждения по центробежным (или двигательным) нервным волокнам. Эти возбуждения поступают к мышцам (или другим рабочим органам) и вызывают их сокращение или расслабление.

Согласно учению И.П. Павлова, все рефлексы распадаются на две большие группы: безусловные и условные . Рефлексы низших отделов центральной нервной системы, которые передаются организму наследственно, получили название безусловных. Корковые рефлексы, возникающие под воздействием материальных условий среды, называются условными. Образование условных рефлексов есть функция коры головного мозга.

Наиболее общими особенностями условно-рефлекторной деятельности человеческого организма в процессе труда являются следующие:

• 1) осознанность цели трудовой деятельности - стремление к достижению цели выступает как раздражитель, способствующий формированию и закреплению условных рефлексов;
• 2) в процессе трудовой деятельности на высшие отделы ЦНС воздействуют не только физические и химические раздражители, но и раздражители социального порядка, которые обусловлены общественным характером труда.

Огромное разнообразие проявлений жизнедеятельности организма как единого целого с окружающей средой осуществляется благодаря объединяющей, регулирующей и координирующей роли ЦНС и ее высших отделов. Поэтому различные движения, приемы, операции, совершаемые человеком во время трудовой деятельности, есть внешнее проявление сложнейших процессов, происходящих в отделах нервной системы.

Таким образом, нервная система выполняет две основные функции:

• 1) обеспечивает нормальное взаимодействие организма с окружающей средой;
• 2) объединяет и регулирует все функции жизнедеятельности всего организма, его органов, клеток. Важнейшей предпосылкой правильной ориентации человека в окружающей среде является зрение.

В процессе жизни и деятельности человек до 80% всей информации получает через зрительный анализатор . Восприятие визуальной информации ограничено пределами так называемого поля зрения. Поле зрения - это пространство, обозреваемое человеком при неподвижном состоянии глаз и головы, это та сфера, электромагнитные волны в которой возбуждают визуальные ощущения. В пределах угла зрения 30-40° условия для видения оптимальны. Основные носители информации целесообразно помещать в этом диапазоне, так как в нем воспринимаются и движения, и резкие контрасты.

Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естественной защитой. Рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу - от механических воздействий. Слезная жидкость смывает с поверхности и век пылинки, а благодаря наличию в ней лизоцима (обеззараживающее вещество) убивает микробы. Защитную функцию выполняют и ресницы. Однако, несмотря на совершенство, естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует обязательно применять искусственные средства защиты.

Звуки доставляют человеку информацию. Одни звуки приятны, другие звуки отрицательно влияют на здоровье человека. Некоторые выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с помощью органа слуха.

Ухо человека состоит из трех основных частей: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, колебания которой механическим путем через среднее ухо передаются к внутреннему уху, где колебания барабанной перепонки преобразуются в колебания со значительно меньшей амплитудой, но с более высоким давлением. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятия звука.

Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позволяя человеку воспринимать широкий диапазон звуков окружающей среды и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать изменения по интенсивности и частотному составу, определять направление прихода звука.

Двигательный аппарат позволяет осуществлять трудовую деятельность человека.

Двигательным аппаратом человеческого организма называют специализированный аппарат, который состоит из: а) костно-опорного аппарата (кости, суставы, сухожилия); б) скелетных и речевых мышц; в) двигательных нервных центров, заложенных в спинном и головном мозге, и нервов, связывающих эти центры с мышцами.

Двигательный аппарат выполняет следующие функции: 1) является исполнительным механизмом, посредством которого человек, используя орудия труда, благодаря выработанным движениям и приемам воздействует на предмет труда; 2) входит в состав рабочего механизма речи и мышления; 3) заложенный в нем биохимический механизм превращает химическую энергию в механическую и тепловую; 4) является источником мощных нервных импульсаций.

Простейшими элементами двигательного аппарата человека являются так называемые кинематические пары - совокупность двух звеньев, взаимно ограничивающих движение и соединенных друг с другом посредством сустава, напоминающих собой шарнир. Примером таких кинематических пар могут служить плечо - предплечье, бедро - голень, которые сочленены соответственно лучевым и коленным суставом.

Необходимо подчеркнуть две особенности устройства человеческого организма : небольшое количество кинематических пар и возможность выполнения с их помощью бесконечного многообразия двигательных задач.

Трудовая деятельность человека и окружающая среда постоянно меняются в процессе ускорения научно-технического прогресса и осуществления широких социально-экономических преобразований. Вместе с тем труд остается первым, основным и непременным условием существования человека.

В настоящее время различают следующие основные формы труда.

1 . Формы труда ,требующие значительной мышечной энергии .

Эти трудовые действия применяются при отсутствии механизированных средств и требуют значительных энергетических затрат в сутки – от 17 до 25 МДж (4000 – 6000 Ккал) и выше.

Напряженный физический труд, стимулирующий развитие мышечной системы и обменные процессы, имеет вместе с тем ряд недостатков. Главный – это неэффективность, связанная с низкой производительностью труда и необходимостью перерывов на восстановление физических сил, составляющих до 50% рабочего времени.

2. Механизированные формы труда. При этих формах труда энергетические затраты рабочих колеблются в сутки в пределах 12,5 – 17 МДж (3000 – 4000 Ккал).

Механизация труда позволяет уменьшить характер мышечных нагрузок и усложнить программы действий. Однако однообразие простых действий и малый объем воспринимаемой при этом информации приводит к монотонности труда.

3 . Формы труда, связанные с автоматизированным производством . При данной форме труда человек исключается из процесса непосредственной обработки предмета труда, который целиком выполняют механизмы. Характерные черты этих форм труда - монотонность, высокие темп и ритм работы, нервная напряженность.

При автоматизированных формах труда от работника требуются постоянная готовность к действию и быстрота реакции, необходимая для своевременного устранения возникающих неполадок.

4. Групповые формы труда- конвейерные. Отличительные особенности данной формы - разделение общего процесса на конкретные операции, строгая последовательность их выполнения, автоматическая подача деталей к каждому рабочему месту с помощью ленты конвейера.

При конвейерной форме требуются соответствующие темп и ритм работы. Чем проще содержание операции, тем меньше работник тратит времени на нее и тем монотоннее работа.

Одно из отрицательных последствий конвейерного труда - монотония, которая выражается в преждевременной усталости и нервном истощении.

5. Формы труда, связанные с управлением производственными процессами и механизмами(умственный труд). С точки зрения физиологии различают две основные формы управления производственными процессами: в одних случаях пульты управления требуют частых активных действий человека, а в других - редких.

Умственный (интеллектуальный) труд представлен профессиями, относящимися к сфере материального производства (конструкторы, инженеры, техники, диспетчеры, операторы и др.), и профессиями вне материального производства (ученые, врачи, учителя, писатели, артисты, художники и др.).

Интеллектуальный труд заключается в переработке и анализе большого объема разнообразной информации, а следовательно, требует мобилизации памяти, внимания, напряжения сенсорного аппарата, активизации процессов мышления. Мышечные нагрузки при этом незначительны, а суточные энергозатраты составляют всего 10-11,7 МДж (2000-2400 Ккал).

Для интеллектуального труда характерна гипокинезия, т. е. значительное снижение двигательной активности человека, приводящее к ослаблению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения.

Умственный труд подразделяют на: операторский, управленческий, творческий, труд медицинских работников, преподавателей, учащихся и студентов. Различия здесь касаются организации трудового процесса, равномерности нагрузки, степени эмоционального напряжения.

Методы оценки тяжести труда.

Существуют следующие методы оценки тяжести труда:

1. Легкий физический труд (без поднятия тяжестей), характеризующийся энергозатратами

Работающего в пределах от 2000 до 2500 ккал (работа на конвейерных линиях в пищевой, легкой, электронной отраслях экономики);

• 2. Физический труд средней тяжести с поднятием небольших тяжестей весом до 25 кг и энергозатратами от 2500 до 3000 ккал (на металлообрабатывающих производствах с выпуском мелких деталей);
• 3. Тяжелый физический труд с периодическим поднятием тяжестей более 25 кг, с наличием вредности по ряду параметров (шума, вибрации, пыли, химических и токсических веществ, высокой температурой воздуха в производственной зоне, высокой относительной влажностью воздуха);
• 4. Очень тяжелый физический труд с поднятием тяжестей более 25 кг многократно в течение рабочего дня, характеризующийся энергетическими затратами организма работающего от 6000 ккал и выше.

Интенсивная работа, как физическая, так и умственная, может привести к утомлению и переутомлению.

Под утомлением понимают особое физиологическое состояние организма, возникающее после проделанной работы и выражающееся во временном снижении работоспособности. При длительном воздействии на организм вредных факторов производственной среды может развиваться переутомление, называемое иногда хроническим, когда снизившуюся за день работоспособность ночной отдых полностью не восстанавливает.

Важными мерами профилактики утомления являются обоснование и внедрение в производственную деятельность оптимального режима труда и отдыха. Рациональный режим труда и отдыха - это распорядок в трудовой деятельности, который регламентирует такое соотношение работы и отдыха, при котором высокая производительность труда сочетается с высокой и устойчивой работоспособностью человека в течение возможно длительного времени. Необходимость чередования работы и отдыха является одной из физиологических особенностей трудовой деятельности человека. Снижение работоспособности при утомлении может наступить раньше или позже, в зависимости от характера и конкретных условий труда. Большое значение в профилактике утомления имеет активный отдых, в частности физические упражнения, проводимые во время коротких производственных перерывов. Занятия физкультурой в организациях во время работы позволяют повысить производительность труда от 3 до 14% и улучшить некоторые показатели физиологического состояния организма работающих.

Необходимыми факторами для профилактики утомления, являются надлежащие санитарное состояние производственных помещений, микроклиматические условия, эстетическое оформление и др.

Безопасная трудовая деятельность человека возможна при обязательном учете физиологических основ умственного и физиологического труда, проведении мер по повышению работоспособности организма и созданию комфортных условий для работы.

Анализ деятельности и жизни людей дает основания для утверждения, известного как «аксиома о потенциальной опасности » и подразумевающего, что любая деятельность потенциально опасна. В процессе эволюции человеческий организм постепенно приспособился к экстремальным климатическим условиям: низким температурам севера, высоким температурам экваториальной зоны, к жизни в сухой пустыне и в сырых болотах. Потенциальная опасность заключается в скрытом, неявном характере проявления опасностей. Например, человек не ощущает до определенного момента увеличения концентрации СО2 в воздухе. В норме атмосферный воздух должен содержать не более 0,05% СО2, но в помещении, где находятся люди, концентрация СО2 увеличивается. Углекислый газ не имеет цвета, запаха, и нарастание его концентрации проявляется через усталость, вялость, снижение работоспособности. Организм человека, систематически пребывающего в таких условиях, реагирует сложными физиологическими процессами: изменением частоты, глубины и ритма дыхания; увеличением частоты сердечных сокращений; изменением артериального давления, чреватыми травматизмом.

Потенциальная опасность как явление - это возможность воздействия на человека негативных или несовместимых с жизнью факторов.

Негативные факторы , воздействующие на людей, подразделяются на:

естественные , т. е. природные. Например, пыль в воздухе появляется в результате извержений вулканов, ветровой эрозии почвы; антропогенные, т.е. вызванные деятельностью человека. Например, громадное количество вредных частиц выбрасывается промышленными предприятиями;

физические - это движущиеся машины и механизмы; подвижные части оборудования, неустойчивые конструкции; острые и падающие предметы; повышение и понижение температуры воздуха и окружающих поверхностей; повышенная запыленность и загрязненность; повышенный уровень шума, акустических колебаний; вибрации; повышенный уровень электромагнитного излучения и т. д.;

химические - это вредные вещества, используемые в технологических процессах; промышленные яды; ядохимикаты, используемые в сельском хозяйстве и быту; боевые отравляющие вещества;

биологические - это патогенные микроорганизмы (бактерии, вирусы, особые виды микроорганизмов) и продукты их жизнедеятельности; растения и животные. Биологическое загрязнение окружающей среды возникает в результате аварий на биотехнических предприятиях, очистных сооружениях, недостаточной очистки стоков;

психифизиологические - это факторы, обусловленные особенностями характера и организации труда, параметрами рабочего места и оборудования;

травмирующие - это повреждения в организме человека, вызванные действием факторов внешней среды.

Потенциальную опасность можно оценить с помощью риска. Риск - вероятность реализации опасности. Состояние безопасности предполагает отсутствие риска, т. е. отсутствие возможности реализации опасности. На практике полная безопасность недостижима. Пока существует источник опасности, всегда сохраняется некоторый остаточный риск.

Физиология труда – специальный раздел гигиены труда (физиологии), изучающий изменения функционального состояния организма человека под влиянием трудовой деятельности с целью разработки и обоснования физиологических мероприятий по оптимизации трудового процесса, способствующих поддержанию высокой работоспособности и сохранения здоровья человека.

Общепринята следующая классификация основных форм трудовой деятельности:

1. Труд, требующий большой мышечной активности. Имеет место при отсутствии механизированных средств для работы (труд сталевара, грузчика, овощевода и т. д.). Развивает мышечную систему, стимулирует обменные процессы в организме, но в тоже время социально не эффективен, имеет низкую производительность, потребность в длительном отдыхе.

2. Механизированная форма труда. Требует специальных знаний и двигательных навыков, в работу включаются мелкие мышцы рук, ног, которые обеспечивают скорость и точность движения. Однако, однообразие простых действий, малый объём воспринимаемой информации приводит к монотонности труда.

3. Труд, связанный с автоматическим и полуавтоматическим производством. Недостатки: монотонность, повышенный темп и ритм работы, отсутствие творческого начала, так как обработкой предметов занимается механизм, а человек выполняет простые операции по обслуживанию станков

4. Конвейерный труд. Отличается дроблением процесса на операции, заданным темпом и ритмом, строгой последовательностью операций. Главный недостаток – монотонность, приводящая к преждевременной усталости и быстрому нервному источению. При однообразных повторяющихся раздражителях в корковой деятельности преобладает процесс торможения, что ведёт к рассеиванию внимания, падению скорости реакции, быстрому утомлению.

5. Труд, связанный с управлением производственными процессами и механизмами. Человек выступает в роли оператора, и чем менее автоматизирован процесс управления, тем больше его участие.

6. Умственный труд. Восприятие и переработка большого количества информации с включением памяти, внимания, активизация процесса мышления.

Формы умственного труда: а) операторский – контроль за работой машин. Отличается высокой ответственностью и нервно-эмоциональным напряжением; б) управленческий (руководители предприятия). Характеризуется большим ростом объёма информации при нехватке времени для её переработки, большой личной ответственностью за принятые решения, стрессовыми и конфликтными ситуациями; в) творческий труд (научные работники, преподаватели, писатели, конструкторы). Наиболее сложная форма, так как требует большого объёма памяти, напряжения, внимания. Приводит к повышению нервно-эмоционального напряжения, тахикардии, повышению кровяного давления, изменению ЭКГ и другим сдвигам со стороны вегетативных функций; г) труд преподавателей и медицинских работников – постоянный контакт с людьми, повышенная ответственность, частая нехватка времени и информации для принятия правильного решения, что приводит к высокому нервно-эмоциональному напряжению; д) труд учащихся и студентов – необходима концентрация памяти, внимания. Присутствуют стрессовые ситуации (экзамены, зачёты).

Как видно, многообразие форм трудовой деятельности сводится к двум основным.

Физический труд – характеризуется большой нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и функциональные системы (сердечно – сосудистую, нервно – мышечную, дыхательную и др.). Развивает мышечную систему, стимулирует обменные процессы, но из-за низкой производительности социально не эффективен. Основным его показателем является тяжесть. Энергозатраты при физическом труде, в зависимости от тяжести работы, составляют 4000 – 6000 ккал в сутки.

Умственный трудобъединяет работы, связанные с приёмом и передачей информации, требующие активизации процессов мышления, внимания, памяти.

Данный вид труда характеризуется значительным снижением двигательной активности (гипокинезией), что приводит к сердечно – сосудистой патологии; длительная умственная нагрузка угнетает психику, ухудшает функции внимания, памяти. Основным показателем умственного труда является напряжённость, отражающая нагрузку на центральную нервную систему. Энергозатраты при умственном труде составляют 2500 – 3000 ккал в сутки. Вес мозга составляет 2% от массы тела, а потребляет он энергии (15 – 20)% от общего обмена в организме. 100 г коры головного мозга потребляет кислорода в 5 – 6 раз больше, чем скелетная мышца такого же веса при физической работе.

Суточный расход энергии при умственном труде повышается на 48% при чтении вслух сидя; на 90% при чтении лекций; на 90-100% у операторов ЭВМ. Кроме того, мозг склонен к инерции, т. к. после прекращения работы мыслительный процесс продолжается, умственная работа не прекращается, что приводит к большему утомлению и истощению ЦНС, чем при физическом труде.

Исходя из гигиенических критериев, условия труда подразделяются на три класса (рис. 4.1.):

1. Оптимальные условия труда. Сохраняется не только здоровье работающих, но и создаются предпосылки для поддержания высокой производительности труда. При этом за оптимальные принимаются такие условия труда, при которых неблагоприятные факторы не превышают уровней, принятых в качестве безопасных для населения.

2. Допустимые условия труда. При них вредные воздействия не превышают уровней, установленных для рабочих мест, а возможные изменения функционального состояния организма восстанавливаются при отдыхе, и не должны оказывать неблагоприятного воздействия в ближайшем и отдалённом периоде на состояние здоровья работающих и их потомства.

1 и 2 классы соответствуют безопасным условиям труда.

3. Вредные условия труда, при которых наличие вредных производственных факторов, превышающих гигиенические нормы, оказывает неблагоприятное влияние на организм работающего и его потомство.

4. Опасные условия труда. Воздействие вредных факторов в течение смены создаёт угрозу для жизни, и существует высокий риск возникновения тяжелых форм острых профессиональных поражений.

Физиологическое напряжение организма в процессе трудовой деятельности через некоторое время после начала работы вызывает появление признаков утомления: снижение уровня работоспособности человека под влиянием работы. Утомление может быть быстрое, при очень интенсивной работе (работа каменщика, грузчика), или медленное, при длительной монотонной работе (труд водителя, работа на конвейере).

Утомление – состояние, сопровождающееся чувством усталости, снижением работоспособности, ухудшением количественных и качественных показателей работы.

Утомление по своей биологической сущности – нормальный физиологический процесс, который выполняет определённую защитную функцию в организме, предохраняя его от перенапряжения и возможного в связи с этим повреждения. Если человек возобновляет работу на фоне медленно развивающегося утомления, то это приводит к переутомлению, то есть к хроническому утомлению, которое не ликвидируется за обычный период отдыха.

Выводы: 1. Невозможно создание такой техники или технологии, риск от которой равен нулю!!! 2. Никакая деятельность не имеет риска равного нулю!!!

В физиологии труда изучается ряд проблем: обучения, рациональных режимов труда и отдыха, утомления, рационализации трудовых движений и др.

Начало изучения вопросов физиологии труда положено в нашей стране работами И.М. Сеченова (1901) по анализу роли чувств в труде. В 1914-1918 годах физиология труда определилась как самостоятельная дисциплина и появились институты, занимающиеся физиологией труда (Москва, Берлин).

В настоящее время в нашей стране физиологией труда занимаются многие институты по охране и гигиене труда.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Все виды работ осуществляются человеком при участии определенных групп мышц. Для выполнения работы мышцы затрачивают определенное количество энергии, пополнение которой происходит за счет потребления питательных веществ, поступающих постоянно с кровотоком. Этим же кровотоком от работающих мышц уносятся отработанные вещества - продукты окисления. Этот сложный биохимический процесс происходит посредством ряда промежуточных реакций, при участии других веществ и под влиянием так называемых ферментов, играющих роль ускорителей реакций. Конечным продуктом биохимических процессов в работающей мышце является молочная кислота, которая окисляется и удаляется кровотоком.

В состоянии покоя для работы мышц и внутренних органов человек в среднем потребляет 200-250 мл/мин кислорода. Это называется основным обменом. При выполнении какой-либо физической работы окислительные процессы в организме усиливаются за счет включения в работу дополнительных групп мышц, и, следовательно, увеличивается потребление кислорода. По потреблению кислорода в единицу времени можно судить о тяжести выполняемой физической работы. Физические работы условно принято делить на три группы по степени их тяжести. В основе такого деления лежит потребление кислорода как один из доступных для измерения и объективных показателей энергетических затрат. К числу легких относятся такие работы, при которых потребление кислорода не превышает 0,5 л/мин, т.е. не более чем в 2-2,5 раза выше основного обмена (в полном покое). При работах средней тяжести потребление кислорода - от 0,5 до 1,0 л/мин. Тяжелые работы требуют потребления кислорода выше 1,0 л/мин. Нередко эти показатели потребления кислорода пересчитывают в энерготраты, что соответственно равно: для легкой работы - до 150 ккал/ч, для средней - 150-250 ккал/ч, для тяжелой - более 250 ккал/ч.

Для увеличения доставки кислорода и других питательных веществ, а также для удаления быстро накапливающейся молочной кислоты в работающих мышцах сердечно-сосудистая система увеличивает кровоток. Этот процесс идет в двух направлениях: учащения числа сердечных сокращений за единицу времени (пульса) и увеличения объема каждого сердечного сокращения.

В нормальных условиях сердце взрослого здорового человека проталкивает около 70 см 3 крови за каждое сокращение (ударный объем) и делает за 1 мин 60-70 таких сокращений. При тяжелой работе количество крови, проталкиваемое сердцем за одно его сокращение, может увеличиться до 130-150 см 3 , а частота сокращений - до 150-170 ударов в мин, а иногда и более.

Увеличение количества крови, проталкиваемой сердцем через всю сосудистую систему за единицу времени, вызывает повышение кровяного давления в этих сосудах. При тяжелых работах максимальное кровяное давление иногда повышается до 170-180 мм рт. ст., в то время как в норме у здорового человека средних лет оно равно 120-140 мм.

Несмотря на мобилизацию столь больших резервов сердечнососудистой системы, поддержание нормальной мышечной работы на должном уровне сколько-нибудь длительное время не может быть обеспечено, так как вскоре снижается насыщение крови кислородом и в мышцах ощущается его недостаток. Пополнение кислорода в подобных случаях осуществляется посредством учащения дыхания и увеличения его глубины. Так, в нормальном состоянии взрослый человек совершает в среднем 14-20 дыхательных движений в минуту, при этом через легкие проходит 6-8 л воздуха (легочная вентиляция). При тяжелых работах частота дыхания может увеличиться до 30-40 и более дыхательных движений в минуту, а легочная вентиляция - до 40-60 л/ мин. Вследствие усиленной работы мышц молочная кислота и другие продукты биохимических процессов постепенно накапливаются в крови и тем самым изменяют ее состав.

Так как процессы окисления в работающих мышцах сопровождаются дополнительной внутренней теплопродукцией, организм перегревается. Для поддержания постоянной температуры тела увеличивается теплоотдача во внешнюю среду главным образом путем усиления потовыделения. Испарение пота охлаждает поверхность тела. У силенное потоотделение в свою очередь ведет к увеличению выделения влаги из организма, что при особо тяжелых и длительных работах может привести к нарушению его водного баланса. Для пополнения влагопотерь рабочие, выполняющие тяжелые физические работы, обычно выпивают большее количество жидкости, чем при легких работах (до 4-5 л за смену).

Таким образом, основными физиологическими реакциями организма на физическую работу являются учащение пульса и повышение кровяного давления, учащение дыхания и повышение легочной вентиляции, изменение состава крови, увеличение потоотделения. Степень изменения этих функций зависит от тяжести работы, ее продолжительности и интенсивности. Изменения постепенно нарастают, доходя до определенного уровня, при котором усиленная работа органов и систем как бы уравновешивается с потребностями организма. С прекращением работы наступает восстановительный период, когда измененные функции постепенно приходят к исходному состоянию, т.е. к норме. Продолжительность восстановления различных функций неодинакова: некоторые из них (пульс, кровяное давление, частота дыхания, легочная вентиляция) восстанавливаются в первые 10-15 минут отдыха, другие (состав крови и др.) - в течение 45-50 минут и более. Некоторое запаздывание восстановления измененных функций по сравнению с окончанием работы объясняется тем, что во время мобилизации внутренних ресурсов для выполнения задания происходит обеднение кислородом и другими энергетическими продуктами неработающих тканей и органов, а также поглощение внутренних запасов самих мышечных клеток, которые за счет этих внутренних запасов некоторое время могут функционировать без потребления кислорода (так называемая анаэробная фаза работы мышцы). В мышечных клетках накапливается неокисленная молочная кислота. Для того чтобы пополнить все эти ресурсы и окислить оставшуюся молочную кислоту, организм даже по прекращении работы продолжает потреблять повышенное количество кислорода и заставляет более интенсивно трудиться соответствующие органы и системы.

Когда тяжелая или продолжительная работа предъявляет особо высокие требования к организму и мобилизация всех имеющихся у него ресурсов не обеспечивает доставку необходимого количества кислорода и других питательных веществ, наступает утомление мышцы. Этому способствует и накопление в клетке молочной кислоты, которая парализует мышцу вследствие прекращения действия ферментов.

Весь сложный процесс биохимических реакций в мышечных клетках, мобилизации внутренних ресурсов для выполнения той или иной работы, восстановления измененных физиологических функций направляется и координируется центральной нервной системой (ЦНС), которая с помощью различных органов чувств-анализаторов воспринимает многообразные раздражители-сигналы, анализирует их и направляет необходимые импульсы в соответствующие органы и системы, которые и приводят последние в действие, адекватное полученным сигналам.

Весьма важна роль ЦНС в подготовке соответствующих органов и систем и предварительной мобилизации ресурсов к предстоящему выполнению задания. Так, исследования газообмена у человека до начала смены и на протяжении всего рабочего времени показали, что увеличение потребления кислорода начинается уже тогда, когда рабочий только вошел в цех. Следовательно, рабочая обстановка воспринята центральной нервной системой и последней посланы импульсы, подготовившие соответствующие органы и системы к выполнению сменного задания.

Не менее важна роль ЦНС в способности выполнять в течение длительного времени работу на определенном, не снижающемся уровне, т.е. в работоспособности человека.

Работоспособность - состояние человека, определяемое возможностью физиологических и психических функций организма, которое характеризует его способность выполнять конкретное количество работы заданного качества за требуемый интервал времени. От того, насколько хорошо подготовлен организм, насколько полно и рационально мобилизуются внутренние энергетические ресурсы, зависит способность человека к труду той или иной тяжести и продолжительности. Исследования показывают, что работоспособность человека зависит от общей приспособленности физиологических функций к трудовой деятельности, от тренированности организма в целом и от упражнений в данном виде работ, от эмоционального состояния человека и от состояния внешней обстановки, т.е. окружающей среды.

Особого внимания заслуживают три последних фактора: тренированность, эмоциональное состояние и состояние внешней среды, т.е. те, которые подвластны человеку, и он может на них влиять, изменять и развивать их. Одновременно с созданием благоприятных условий, с тренировкой организма создаются благоприятные условий для развития и общей приспособленности физиологических функций к выполнению физической работы. Следовательно, работоспособность - это не врожденное и не неизменное качество человека, а приобретенное в процессе труда, выработанное самим человеком.

Отдельные мышечные группы получают нагрузку не только при перемещении каких-либо тяжестей, но и в то время, когда человек удерживает на месте тяжести, или вес собственного тела, или отдельных его частей (туловища, рук, головы). Различают два вида работы: динамическую, связанную с перемещением, движением, и статическую, связанную с затратой мышечного напряжения без совершения каких-либо движений. И тот и другой вид связан с потреблением энергии и энергетических ресурсов (кислорода), поэтому может привести к утомлению отдельных мышечных групп и организма в целом.

В этой связи необходимо остановиться на важности рабочей позы. В процессе трудовой деятельности рабочий часто выполняет отдельные операции при вынужденном положении тела, когда приходится удерживать на весу собственное туловище (особенно в согнутом положении), верхние или нижние конечности (в частности, когда они отведены в стороны, вперед или назад на большой угол, приближающийся к 90°), голову (например, при производстве работ над головой). Затрачиваемая энергия при этом нередко составляет немалую часть общих энерготрат, поэтому вынужденное и тем более неудобное положение тела порой, даже в случае легкой работы, может привести к быстрому утомлению, так как статическое напряжение вследствие нагрузки на одни и те же группы мышц более утомительно. Причиной относительно быстрого утомления может быть нерациональный режим труда.

Большинство выполняемых трудовых процессов в производственных условиях характеризуется разнообразием движений, при которых общая нагрузка более или менее равномерно распределяется по всем группам мышц. Чередование отдельных движений позволяет каждой группе периодически отдыхать. В работе бывают небольшие паузы (микропаузы), когда трудящийся находится на рабочем месте, но производит легкую работу с минимальным участием мышечных групп. Такие непродолжительные микропаузы следует считать весьма полезными, так как они положительно влияют на работоспособность и существенно отдаляют утомление.

При некоторых процессах подобных микропауз почти нет, и, следовательно, на протяжении всего трудового периода все участвующие группы мышц работают непрерывно. Вполне естественно, что утомление в таких случаях наступает значительно раньше.

Все эти положения имеют существенное значение при оценке режима труда. Его можно считать рациональным, если в работе имеются периодические микропаузы, регулярно чередуются различные виды движений, а также тяжелые и легкие работы. И наоборот, режим труда не может быть отнесен к категории рациональных, если нет микропауз или они смещены по времени к нескольким небольшим периодам работы (в начале или в конце смены), если однообразные движения следуют одно за другим, если тяжелые усилия не чередуются с более легкими.

При необходимости выполнять однообразные повторяющиеся движения (на конвейере, на поточной линии) важную роль играет ритм работы, т.е. частота и равномерность этих повторений. С одной стороны, выполнение равномерных однообразных движений приводит к выработке так называемого стереотипа - привычных рефлекторных движений, которые выполняются с наименьшими энерготратами, так как отрабатываются наиболее рациональные движения, появляется тренированность, в работе участвует минимальное количество мышечных групп. С другой стороны, такие однообразные повторения утомляют ограниченную мышечную группу при относительно малой работе в целом.

Исследования работоспособности и утомляемости показали, что в течение смены, как правило, наблюдается однотипная последовательность их изменения. В начале рабочего дня работоспособность постепенно нарастает, проходит как бы период врабатываемости; достигнув максимального подъема, она держится на этом уровне более или менее длительное время, затем происходит постепенное снижение работоспособности - наступает период утомления. Степень и время этих изменений работоспособности различны при разных видах работ и зависят от их тяжести и ритма. Организация кратковременных перерывов в конце максимальной работоспособности удлиняет этот период, отдаляет и ослабляет утомляемость и повышает общую производительность труда.

Помимо физиологических изменений в виде утомления, различные виды физического напряжения могут вызвать и некоторые патологические явления в организме, т.е. заболевания. Например, длительная работа в неудобном положении, особенно при подъеме или удерживании тяжестей, может привести к искривлению позвоночника вбок (сколиоз) или вперед (кифоз). Трудовые процессы, связанные с длительным стоянием или хождением и сопровождающиеся дополнительным напряжением, могут вызвать плоскостопие или варикозное расширение вен нижних конечностей. Постоянное напряжение (статическое) или часто повторяющиеся однообразные движения, особенно при тяжелой и интенсивной работе, нередко являются причинами нервно-мышечных заболеваний. Частые и длительные перенапряжения одних и тех же групп мышц живота могут привести к их расслаблению и образованию грыж. Напряжение органов зрения при выполнении точных зрительных работ способствует развитию профессиональной миопии - близорукости.

В современных высокомеханизированных, автоматизированных производствах на смену тяжелому физическому труду пришли машины, управление которыми требует от рабочих значительного нервно- психического и умственного напряжения. В отличие от физического напряжения оно не проявляется изменением физиологических функций сердечно-сосудистой, дыхательной, терморегуляторной и других систем. Оно касается главным образом ЦНС. Длительное напряжение клеток коры головного мозга вызывает их утомление, которое проявляется в виде снижения работоспособности к концу дня, плохого самочувствия и т.п.

Работоспособность умственного или близкого к нему по характеру труда зависит от тех же факторов, что и при физическом труде: общего приспособления функций головного мозга к умственной работе, тренированности и упражнения, эмоционального состояния и состояния внешней среды. Причем эмоциональное состояние при умственном труде играет большую роль, чем при физическом. Утомление, наступившее в результате напряженного умственного труда, несмотря на меньшую внешнюю выраженность, исчезает значительно медленнее, т.е. восстановительный период после умственной работы значительно продолжительнее, чем после физической.