Физиологический механизм утомления

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО По ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Уральский государственный экономический университет»

ЦЕНТР ДИСТАНЦИОННОГО ОБРАЗОВАНИЯ

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Екатеринбург

2009

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ

Данная контрольная  работа посвящена утомлению и его физиологическим механизмам. Утомление является одной из важнейших проблем прикладной физиологии – физиологии труда и спорта. Знание механизмов утомления и его признаков необходимо, чтобы правильно оценить функциональное состояние и работоспособность человека и должно учитываться при разработке мероприятий, направленных на сохранение здоровья и достижение высоких результатов в труде или спорте.

Цель контрольной работы – подробнее  познакомиться с утомлением, его признаками, причинами и физиологическими механизмами.

Для написания настоящей  контрольной использовались материалы, почерпнутые из разных источников (учебник, энциклопедии, тематические сайты), каждый из которых предлагает свой взгляд на утомление и механизмы его  
возникновения.

Любая производственная деятельность человека сопровождается мобилизацией функциональных резервов, разной степени выраженности – от весьма слабой (легкая работа) до предельной, характеризующей истощающую рабочую  
нагрузку. В зависимости от уровня требований к функциональным системам, связанным с рабочей загрузкой принято выделять разные степени тяжести труда. Широко известны классификации труда по тяжести и напряженности. Во всех случаях исследователи отмечают факт снижения работоспособности к концу работы, а иногда и в более ранние сроки (через 3-4 часа, и даже ранее). Речь идет об утомлении.

1 Понятие и признаки утомления

Утомление – функциональное состояние организма, вызванное умственной или физической работой, при котором могут наблюдаться временное снижение работоспособности, изменение функций организма и появление субъективного ощущения усталости. Данное определение, на мой взгляд, наиболее близко отражает суть явления.

Умственное утомление  характеризуется снижением продуктивности интеллектуального труда, нарушением внимания (главным образом трудностью сосредоточения), замедлением мышления и др. Физическое утомление проявляется нарушением функции мышц: снижением силы, скорости, точности, согласованности и ритмичности движений. Исследования отдельных систем организма показали зачастую существенные сдвиги значительного числа показателей их функционирования, а так же нарушение координационных межсистемных связей. Быстрота утомления зависит от специфики труда: значительно скорее оно наступает при выполнении работы, сопровождающейся однообразной позой, напряжением мышц, менее утомительны ритмичные движения. Прекращение работы, как правило, приводит к восстановлению функций, наступающее через разные промежутки времени (до 5-10 часов). Длительность периода восстановления коррелирует с тяжестью работы. Чем тяжелее рабочая нагрузка, тем длительнее период восстановления.

Важную роль в появлении утомления играет также отношение человека к выполняемой работе. Хорошо известно, что у многих людей в период эмоционального напряжения длительное время не возникают признаки утомления и чувство усталости. Обычно, когда необходимо продолжать интенсивную работу при наступившем утомлении, человек расходует дополнительные силы и энергию – изменяются показатели отдельных функций организма (например, при физическом труде учащаются дыхание и сердцебиение, усиленное потоотделение и т.п.). При этом продуктивность работы снижается, а признаки утомления усиливаются.

Утомленный человек  работает менее точно, допуская сначала  небольшие, а затем и серьезные ошибки. Недостаточный по времени отдых или же чрезмерная рабочая нагрузка в течение длительного времени нередко приводят к хроническому утомлению, или переутомлению. Различают умственное и психическое (душевное) переутомление. У молодых людей и лиц с определенным складом нервной системы интенсивный умственный труд может вести к развитию неврозов, которые возникают чаще при сочетании умственного переутомления с постоянным психическим напряжением, большим чувством ответственности, физическим изнурением и т.п. Психическое переутомление наблюдается у лиц, чрезмерно обремененных «душевными» волнениями и разного рода обязанностями.

2 Локально-гуморальная и центрально-нервная теории утомления

Исходной позицией локально-гуморальной теории, сторонниками которой были преимущественно зарубежные ученые, является представление об утомлении как мышечной слабости и усталости, т. е. о процессах, происходящих под влиянием работы, прежде всего в самой мышце. Думали об истощении, задушении или отравлении мышечной ткани, причем последний взгляд принадлежал  
Э. Пфлюгеру и стал разрабатываться особенно энергично. На основе экспериментов с изолированным нервно-мышечным препаратом лягушки был выдвинут ряд вариантов локально-гуморальной концепции. Сущность ее сводится к тому, что:

а) причиной утомления являются метаболиты работающей мышцы, прежде всего молочная кислота;

б) точкой приложения их токсического действия являются сами мышцы, или (согласно более поздним представлениям) мионевральные соединения.

Представления о роли молочной кислоты приобрели особую популярность и стали ведущими в зарубежной физиологии после известных работ Мейергофа и А. Хилла, выяснивших значение молочной кислоты в обмене веществ работающей мышцы.

Подобный взгляд на природу  утомления вполне обоснован с  позиций аналитической физиологии конца XIX – начала XX века. Тем более, что факты, лежащие в основе такой трактовки утомления, не вызывают сомнения. Работы последующих лет, вплоть до новейших, нисколько не отрицают наличия тех сдвигов в метаболических показателях, которые описаны физиологами прошлого. И сегодня вряд ли кто рискнет утверждать, что изменения в метаболизме работающих мышц не имеют отношения к процессу утомления организма. Речь скорее идет об удельном весе этих сдвигов в целостной реакции организма на физическую работу, а также об их месте в динамике развития процесса утомления.

Другая теория, названная центрально-нервной, связывает механизмы утомления со структурами центральной нервной системы (ЦНС). Появление центрально-нервной теории утомления связано с работами великих отечественных физиологов И.М. Сеченова и И.П. Павлова, их учеников и последователей. Под влиянием теории нервизма И.М. Сеченова уже в первых русских эргографических работах, выполненных в лаборатории И.Р. Тарханова, было выявлено существенное воздействие центрально-нервных факторов на работоспособность при мышечной деятельности человека. Окончательное обоснование центрально-нервной концепции дал И.М. Сеченов. Суть её состоит в проявлении запредельного торможения в нервных клетках на различных уровнях ЦНС при выполнении напряженной мышечной работы. Разработка этой теории явилась важным шагом в раскрытии механизмов, предохраняющих нервную систему, а через неё весь организм от истощения, результатом которого может стать переутомление.

Существует четыре основных направления в рамках центрально-нервной теории. Разработка первого направления связана в первую очередь с именем  
Л.Л. Васильева и М.И. Виноградова. Здесь ведущая роль в развитии утомления отводится процессам торможения в центральной нервной системе. В качестве основных факторов, обуславливающих это тормозное состояние, выступают затухание рабочей доминанты, чрезмерный афферентный поток от работающих мышц и влияние на нервные центры биохимических сдвигов в крови, возникающих при активной мышечной работе.

Второе направления центрально-нервной теории утомления связывает его развитие с возникновением дисбаланса во взаимодействии коры больших полушарий и центров вегетативной нервной системы. При этом центры вегетативного обеспечения деятельности выступают в качестве защитных по отношению к коре и исполнительным органам, посылая к ним тормозные сигналы, предупреждая, таким образом, возможные нежелательные последствия чрезмерной физической нагрузки. Иными словами, речь идет о «коллизии между сознательно-волевой и автономно-вегетативной сферами».

Третье направление, имеющее наибольшее число сторонников, разрабатывается с позиции теории доминанты А.А. Ухтомского. В основе утомления приверженцы этого подхода видят нарушения координации процессов, обеспечивающих деятельное состояние, и в первую очередь – в центральной нервной системе. В работе «Современное состояние проблемы утомления» /1934/ А.А. Ухтомский писал: «Роль прежних теоретических факторов утомления  
(истощения, задушения, засорения, рабочего ритма) приобретает более конкретную характеристику в свете новых данных о метаболизме в тканях. Каждый из этих факторов может принимать участие в образовании синдрома утомления, и ни в одном из них нельзя видеть исключительную причину утомления». Таким образом, подчеркивается множественность механизмов утомления при ведущей  
роли ЦНС.

Четвертое направление рассматривает развитие мышечного утомления в связи с ослаблением адаптационно-трофического влияния симпатической на соматическую нервную систему. Этот взгляд на природу утомления сходен с подходом В.А. Левицкого. В.В. Розенблатом предложена центрально-корковая теория мышечного утомления человека. В.В. Розенблат полагает, что первичное звено утомления следует искать в корковом конце двигательного анализатора, отмечая при этом, что сдвиги во всех других звеньях двигательной системы и иных системах организма являются вторичными. По В.В. Розенблату, эти вторично возникшие изменения в вегетативной, эндокринной и мышечной системах, сопровождающиеся изменением биохимических параметров, в свою очередь влияют на первичное звено утомления (двигательную кору и двигательные центры ЦНС), усугубляя состояние последних. М.И. Виноградов также выделяет два вида утомления – первичное и вторичное. По М.И. Виноградову, первичное, остро возникающее утомление, развивается вследствие непривычной или чрезмерной работы, а вторичное (медленно развивающееся) – как результат хотя и привычной, но длительной активности. Он меньшее значение придает биохимическим сдвигам в работающем организме, связывая развитие и первичного, и вторичного утомления с процессами дезорганизации преимущественно в центральной нервной системе.

После выхода монографии В.В. Розенблата в 1975 году вопрос о первичном звене в процессе утомления и о противоречиях между гуморально-локалистическим и центрально-нервным направлениями в литературе не дискутируется. Признано, что в различных условиях деятельности вес тех или иных факторов может изменяться.

3 Физиологические изменения в организме в период утомления

Трудовая деятельность осуществляется благодаря затратам энергии мускулов, нервов, человеческого мозга. В результате сложных химико-биологических процессов энергия, получаемая в результате расщепления углеводов, используется для выполнения механической работы. При этом количество кислорода, расходуемое на окислительные процессы в мышцах, может отчасти служить показателем интенсивности выполняемой физической работы. При физическом утомлении существует кислородная задолженность, которая свидетельствует об отставании потребления кислорода во время выполнения работы от потребности в нем организма. При физическом утомлении изменяются не только мышцы, но и другие органы и системы организма, в частности:

– происходят изменения сердечно-сосудистой системы, где утомление вызывает повышение максимального артериального давления;

– происходят биохимические изменения крови, уровень сахара в крови несколько повышается, причем при значительном утомлении возможны симптомы, свидетельствующие о начинающемся истощении углеводных резервов организма или о недостаточной их мобилизации;

– появляются сдвиги разных отделов ЦНС, в том числе и коры головного мозга, понижается корковая возбудимость, нарушается условно-рефлекторная деятельность, а также повышается порог чувствительности зрительного, слухового и тактильного анализаторов;

– могут наблюдаться определенные изменения водно-солевого обмена, при этом значительное повышение деятельности потовых желез может снижать выделительную функцию почек;

– возможно торможение секреции и моторной функции желудка, а также замедление переваривания и всасываемости пищи.

Некоторые особенности физиологических изменений в организме имеют место при умственном утомлении. Отмечено, что при интенсивной умственной деятельности (в отличие от физической работы) газообмен или совсем не  

изменяется, или изменяется незначительно. При умственном утомлении:

– повышается кровяное давление, учащается дыхание, увеличивается кровенаполнение сосудов мозга, уменьшается кровенаполнение сосудов конечностей и брюшной полости;

– падают условные сосудистые рефлексы и образуются парадоксальные реакции;

– появляются отклонения от нормы тонуса гладких мышц внутренних органов, кровеносных сосудов, в особенности сосудов мозга и сердца.

4 Утомление при мышечной и умственной работе

Как уже отмечалось, существует два основных вида утомления, связанных с характером деятельности – утомление физическое и утомление умственное. Первое обусловлено интенсивной физической работой, второе – напряженностью высших функций, таких, как память, внимание, информационная деятельность, творческая активность.

Накопленные представления о природе утомления позволяют сделать заключение, что механизмы, лежащие в основе мышечного и умственного утомления, во многом близки и противопоставление этих форм активности  
относительно. Во-первых, как в том, так и в другом случае лимитирующим звеном является утомление корковых центров; речь идет лишь о разных корковых анализаторах. Не случайно умственное и физическое утомление так значительно влияют друг на друга; известно, что при тяжелом физическом утомлении умственная деятельность малопродуктивна, и, наоборот, при умственном утомлении падает мышечная работоспособность, притом не только к произвольной, но и к непроизвольной работе. Эти взаимовлияния обусловлены иррадиацией торможения на соседние анализаторы из наиболее утомленных центров.

Во-вторых, даже внутри кортикальных аппаратов нет абсолютного разграничения между центрами, участвующими в обоих видах работы. Так, при умственной деятельности всегда имеются элементы мышечного утомления: длительное пребывание в определенной позе вызывает значительное утомление соответствующих частей двигательного аппарата; зрительное утомление представляет собой по сути дела мышечное утомление – не только глазодвигательных, но и тех мышц и нервных центров, которые обусловливают поддержание соответствующей позы. Наоборот, в случае мышечной деятельности нередко большое значение имеет умственный элемент. Это отмечается не только на производстве, где в современных условиях физический труд все теснее переплетается с интеллектуальным, но и в спорте.

В-третьих, во многих случаях как физической, так и умственной работы имеет место значительное эмоциональное напряжение, что создает исходную позицию в отношении ряда вегетативных сдвигов и межцентральных влияний.

Таким образом, с физиологической  точки зрения следует учитывать  относительность различий между мышечным и умственным утомлением, и очень многое, что касается утомления при мышечной работе и борьбы с ним, приложимо в основном и к вопросам гигиены умственного труда.

5 Борьба с утомлением

Борьба с утомлением осуществляется внедрением в производственную деятельность наиболее целесообразного режима труда и отдыха. Это необходимо в производственных процессах, которые сопровождаются большими затратами энергии или постоянным напряжением внимания. Следует учитывать также, что длительность перерывов при выполнении одинаковой работы должна соответствовать возрастным особенностям организма.

При разрешении проблемы утомления следует иметь в  виду, что в период отдыха происходит не только ликвидация утомления, но и  потеря положительных свойств, приобретаемых во время выполнения работы, т.е. состояния «врабатываемости» или «рабочей установки», имеющих последствием повышение количества и качества выполняемой работы.

Таким образом, длительность и чередование перерывов должны не только восстанавливать основные физиологические функции, но и сохранять положительные факторы, способствующие повышению производительности труда.

Большое значение в профилактике утомления имеет активный отдых, в частности физические упражнения, проводимые во время коротких производственных перерывов. Физкультура на предприятиях повышает производительность труда и улучшает некоторые показатели физиологического состояния организма работающих.

Одним из элементов психологической  разгрузки является аутогенная тренировка, основанная на комплексе взаимосвязанных приемов психической саморегуляции и несложных физических упражнений со словесным самовнушением. Главное внимание уделяется приобретению и закреплению навыков мышечного расслабления, позволяющих нормализовать психическую деятельность, эмоциональную сферу и вегетативные функции.

Большую роль в организации  производственного процесса играет ритм работы, который тесно связан с механизмом образования динамического стереотипа. Факторы, нарушающие ритмичность труда, не только снижают его производительность, но и способствуют быстрому утомлению. Например, ритмичность и относительная несложность работы на конвейере доводят рабочие движения до автоматизма, делая их более легкими и требующими меньшего напряжения нервной деятельности.

Однако излишний автоматизм рабочих движений, переходящий в  монотонность, может привести к преждевременной усталости и сонливости. Последнее объясняется тем, что однообразные и слабые раздражения могут привести к развитию разлитого торможения в коре головного мозга. Так как работоспособность человека колеблется в течение дня, необходим переменный ритм работы.

Мероприятия по профилактике утомления:

– физиологическая рационализация трудового процесса по экономии и ограничению движений при работе;

– равномерное распределение нагрузки между различными мышечными группами;

– соответствие производственных движений привычным движениям человека;

– рационализация рабочей позы;

– освобождение от излишних подсобных операций и т. п.

Важность этих мероприятий  определяется тем обстоятельством, что чем больше мышечных групп участвует в рабочих движениях, тем больше импульсов устремляется в нервную систему, способствуя более быстрому развитию утомления, физиологическая рационализация трудовых процессов требует в ряде случаев определенной реконструкции станков, оборудования и рабочего инструмента, а также изменений устройства производственной мебели.

Важное значение для  борьбы с утомлением имеют механизация и автоматизация производства, устраняющие необходимость чрезмерных мышечных усилий при работе и пребывания работающих в неблагоприятных условиях. Однако степень механизации и автоматизации процессов в ряде отраслей промышленности до сих пор остается недостаточной и требует более активного их внедрения.

Необходимым фактором для профилактики утомления, бесспорно, является санитарное благоустройство производственных помещений (объем помещений, микроклиматические условия, вентиляция, освещенность, эстетическое  
оформление).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Процессы, лежащие  в основе утомления, многообразны и сложны. Природа утомления до настоящего времени остается недостаточно изученной. Одни исследователи считают, что процесс утомления развивается в самом периферическом деятельном органе, другие - локализуют этот процесс исключительно в центральной нервной системе, третьи - придают особое значение вегетативной нервной системе.

Несмотря  на различие во взглядах на природу  утомления существуют общие подходы к профилактике утомления. Борьба с утомлением осуществляется внедрением рациональных режимов труда и отдыха, улучшением условий обитаемости, внедрением эргономических рекомендаций по организации рабочего места, панелей и пультов управления, рациональным распределением функций между человеком и машиной. Важно отметить, что существует и положительный эффект механизмов утомления, который заключается в стимуляции резервных возможностей организма, усилении активности стресс-лимитирующих систем, генетических механизмов протеиносинтеза, компенсирующих энергетические затраты в период последующего восстановления.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М. Золиной,  
Н.Ф. Измерова. – М.: Медицина, 1983, 528 с. ил.

2. Большая Советская энциклопедия http://bse.sci-lib.com

3. Интернет энциклопедия http://ru.wikipedia.org

4. Материалы сайта http://fiziologiatruda.ru

5. Материалы сайта http://fatalenergy.com.ru

6. Материалы сайта http://great-medicine.ru