Понятие физиологического эквивалента деятельности и физиологической адаптации

 

Важное место в формировании экстремальных факторов (стрессоров) занимают внешние условия, которые могут служить источником возникновения физиологического стресса. Примерами физиологических стрессоров) являются: повышенная или пониженная температура, сильные вибрации и шумы, повышенная (перегрузка) или пониженная (невесомость) гравитация, десинхроноз и т. п. С изучения физиологического стресса и началось учение о стрессе как общем адаптационном синдроме [38]. Впоследствии это понятие распространилось и на психологический стресс. Однако, как уже отмечалось, в любом случае стресс есть адаптационно-защитная реакция организма на любое неблагоприятное воздействие, выходящее по своей интенсивности и продолжительности за допустимые пределы. Психологическое влияние такого стресса может быть объяснено с позиций психологической го опосредования внешних условий деятельности [48].

Понятие физиологического стресса тесно связано с поня­тием физиологического эквивалента деятельности [12]. Под ним понимается состояние динамической активности функций организма, обеспечивающих конкретную деятельность. Физиологический эквивалент формируется в процессе освоения профессиональной деятельности и ее отдельных этапов. В своей основе он имеет избирательную активацию различных физиологических и биохимических процессов, организацию и реорганизацию их в определен­ную систему.

Уровень физиологического эквивалента деятельности может быть должный, т. е. обеспечивающий конкретный вид деятельности с минимально возможным для данных условий расходом ресурсов, а также повышенный или пониженный. Процесс формирования физиологического эквивалента представляет собой адаптацию к конкретно­му виду деятельности. Динамическую регуляцию этого эквивалента можно рассматривать как гомеостазирование физиологических показателей на определенных, заранее запрограммированных (в процессе адаптации) уровнях. Близкими к рассмотренному являются понятия «физиоло­гическая цена деятельности», «вегетативное обеспечение работы».

Физиологический эквивалент деятельности формируется в результате энергопластического обеспечения, которое долж­но соответствовать характеру выполняемой деятельности.

Энергопластическое обеспечение выполняет две взаимо­связанные функции:

1) «защита» процесса целеустремленной деятельности;

2) обеспечение необходимого уровня окислительно-восстановительных и других физиологических процессов, т. е. создание внешних условий для самой деятельности.

Иными словами, в основе приспособления энергопластических процессов к условиям и характеру деятельности ле­жат компенсирующая и стабилизирующая функции [12].

На основе формирования физиологического эквивалента деятельности осуществляется процесс физиологической адаптации к среде - определенным режимам и условиям. Он включает в себя:

1) активацию «субстрата» мозга, обеспечивающего профес­сиональную деятельность и необходимое эмоциональное напряжение;

2) активацию нейрогуморальных механизмов, ответствен­ных за интенсификацию физиологических процессов, которые осуществляют вегетативное обеспечение акти­вируемого «субстрата» мозга (питание, окислительно-восстановительные процессы и т.п.);

3) изменение работы основных физиологических систем (дыхания, кровообращения), перераспределение крови, активацию защитных процессов и др.;

4) активацию специализированных защитно-приспособитель­ных механизмов (гомеостаза, иммунных реакций и др.).

Во всех перестройках физиологических функций, ле­жащих в основе адаптации к условиям и характеру вы­полняемой деятельности, различают стабилизируемые и компенсирующие параметры. По мере увеличения силы воздействия дестабилизирующего фактора возрастает реакция (компенсирующая функция) той физиологичес­кой системы, которая обеспечивает поддержание уровня работы и физиологические константы наиболее значимых для организма систем (стабилизируемая функция).

2. Влияние абиотических факто­ров на работоспособность и функциональное состояние человека

 

Аналогичные изменения происходят и в структуре де­ятельности: за счет ухудшения некоторых второстепенных по отношению к цели данной деятельности параметров приоритетные параметры поддерживаются на достаточно высоком уровне. Ухудшение приоритетных параметров деятельности происходит лишь после того, как стабили­зируемая физиологическая функция перейдет на новый, резервный уровень стабилизации. Наличие качественных переходов в состоянии физиологических функций при монотонном возрастании величины воздействующего на организм фактора является общебиологической законо­мерностью. Эта закономерность проявляется на уровне целостного организма и его отдельных органов [12].

Среди факторов внешней среды большое значение прина­длежит группе так называемых абиотических факторов (от гр. а - приставка, означающая отрицание, и bios -жизнь). Одним из проявлений неблагоприятного влияния абиотических факторов на организм человека является возникновение у него климатического стресса, частными разновидностями которого является тепловой и холодовой стрессы [23, 39]. Это обусловлено тем, что человеческий организм не может переносить изменения температуры тела, если ее повышение или понижение выходит за опре­деленные пределы. Например, условия работы, связанные с плавкой металла или замораживанием, могут вызвать дополнительный стресс, который является следствием влияния данных экстремальных факторов.

Для определения уровня климатического стресса необ­ходимо измерить все физические переменные, которые влияют на скорость теплообмена в организме: температура окружающей среды, влажность и скорость движения воз­духа, а также уровень энергетических затрат организма. Например, теплое влажное окружение может перено­ситься тяжелее и больше мешать работе, чем жаркое, но сухое; холодный ветреный день гораздо неприятнее, чем морозный, но тихий.

Таким образом, показатель теплового стресса должен учитывать температуру воздуха, скорость его движения и влажность, а также интенсивность производимой рабо­ты. Для объединения этих показателей в единый индекс теплового стресса разработано несколько шкал, каждая из которых имеет свое обоснование, условия применения, преимущества и недостатки [23, 39].

Простейшей и наиболее распространенной является шкала эффективной температуры тела, которая учиты­вает действие различной скорости движения воздуха и его влажности. Для закрытых помещений комплексная оценка этих факторов проводится по формуле

S = 7, 83 - 0,1t_в , - 0,097 t_о - 0,037 Р + 0,036 υ (37,8 - t_в),

где t_в. t_о - соответственно температура воздуха и окружающих предметов (стен);

Р - давление водяных паров, мм рт. ст.;

υ - скорость движения воздуха в помещении, м/с.

 

Условия микроклимата в помещении считаются нормаль­ными при 2,5 < S < 5,5.

При S < 2,5 человек ощущает холод, при S >5,5 - жару [53].

Такой подход к оценке микроклиматических факторов является весьма приблизительным. Поэтому для более точной оценки теплового стресса разработано несколько шкал. Шкала исправленной эффективной температуры дополнительно учитывает влияние тепловой радиации. Для учета уровня потоотделения разработана специальная шкала P4SR. С помощью еще двух недавно полученных шкал делаются попытки установить индекс теплового стресса, колеблющийся в пределах от 0 до 100%. Для его определения учитывается испарение пота, необходимого для поддержания теплового равновесия при определенных условиях [39]. Однако применение этих шкал на прак­тике сопряжено с определенными трудностями, поэтому уровень теплового стресса лучше определять с помощью рассмотренного выше показателя S.

Переносимость воздействия тепла можно оценить, исполь­зуя объект воздействия (работающего человека) в качестве сенсорного датчика. Источниками определения при этом являются: субъективное мнение человека, его температур­ное состояние, физиологические реакции и производитель­ность. Установлено, что слабый тепловой стресс может на некоторое время повысить производительность умствен­ной деятельности, но сильное тепловое воздействие или холодовой стресс вызывают обратный эффект. Для обес­печения более благоприятных условий работник обычно автоматически принимает наиболее удобную для данных условий рабочую позу, поскольку это может значительно влиять на его теплообмен с окружающей средой [39].

Показатели микроклимата оказывают существенное вли­яние на работоспособность и функциональное состояние человека. Установлено, что высокая температура в соче­тании с высокой влажностью приводит к резкому увеличе­нию времени сенсорных и моторных реакций, нарушению координации движений, увеличению количества ошибок.

Высокая температура отрицательно сказывается и на ряде психологических функций человека: уменьшается объем оперативной памяти, резко снижается способность к ассоциациям, ухудшается протекание группировочных и счетных операций, в несколько меньшей степени понижается внимание. Для предотвращения этих яв­лений следует применять специальные меры защитной адаптации [33].

Проблемы, связанные с воздействием холода, решаются обычно значительно легче, чем проблемы, связанные с воздействием тепла. Небольшое падение температуры тела переносится в течение некоторого времени с гораз­до меньшим напряжением, чем ее повышение. Самое главное при этом - защитить от охлаждения пальцы ног, рук, шею и нос. Холодные пальцы теряют подвижность, способность к осязанию и немеют; из-за этого снижается точность и ловкость движений, возрастает опасность возникновения несчастных случаев.

Влияние холода существенно усиливается при нали­чии ветра. С учетом этого разработан индекс холодового стресса, аналогичный индексу теплового стресса. Он называется шкалой охлаждения при ветре и является функцией температуры и скорости движения воздуха. Основной мерой защиты от холода является теплая одежда. Единицей теплоиаоляции при выборе одежды является 1 кло, физически она определяется потерей 5,5 ккал/час на 1°. Приближенно считается, что изоля­ция в 1 кло соответствует средней изоляции удобно одето­го человека в нормальных условиях окружающей среды. Влияние холодового стресса и условия, приводящие к его различным видам, подробно рассмотрены в [23, 39].

Большое влияние на деятельность человека оказывают также шумы и вибрации, которые при определенных условиях могут привести к возникновению таких видов Физиологического стресса, как шумовой и вибрацион­ный. Шум оказывает двоякое влияние на деятельность человека. С одной стороны, это непосредственное влияние на качество восприятия информации (например, сильный шум маскирует полезные звуковые сигналы, затрудняет речевое общение и т. п.). С другой стороны, шум оказывает косвенное влияние на работоспособность человека, вызывает перестройку функционирования определенных физиологических систем организма.

 

 

Рис. 5. Диаграмма ощущения воздействия вибрации в зависимости от величины вибрационного ускорения и частоты

 

 

Так, например, после шумового воздействия интенсивностью 120 дБ в течение одного часа требуется около пяти часов, чтобы острота слуха вернулась к норме. Шум вызывает также заметные сдвиги физиологических и психических функций. Воздействие шума приводит к снижению точности и скорости сенсорных процессов, особенно заметно страдают сложнокоординированные действия. Под влиянием шума снижается скорость решения умственных задач и возрастает число ошибок. Шум оказывает влияние и на концентрацию внимания. В зависимости от характера шума и его воздействия на организм выработаны предельно допустимые уровни звукового давления для различных видов деятельности [33].

Важным механическим фактором производственной среды являются вибрации, которые представляют собой колебания упругих тел с определенной частотой. Степень воздействия вибраций на человека определяют четырьмя параметрами: амплитудой, частотой, скоростью и ускорением. По своему характеру вибрации делятся на общие и местные (локальные).

Общее действие вибраций вызывается преимущественно сотрясением пола вследствие действия машин, двигателей и оборудования. Местное действие вибраций наблюдается главным образом при работе с различными видами пневматического и электрифицированного инструмента. При вибрациях понижается острота зрения, нарушается восприятие глубины пространства и происходят другие расстройства нормальной жизнедеятельности человека. К их числу относятся: головная боль, головокружение, атрофия мышц верхних и нижних конечностей. В более тяжелых случаях возможно появление так называемой вибрационной болезни. Характер воздействия вибраций показан на рис. 5.

Наиболее неблагоприятное воздействие на человека вызывают вибрации с большой частотой и малой амп­литудой. Наиболее опасна вибрация с частотой 6-8 Гц, так как в этом диапазоне лежит собственная резонансная частота тела, головы и брюшной полости человека.

Для оценки воздействия вибрации на организм человека иногда используются такие показатели как коэффици­ент безопасности и коэффициент усталости [21]. Они вы­числяются с помощью таких эмпирических формул:

С = аf^K; b = 2.7a^0.3 f^0.5

где f- частота вибраций,

a - их амплитуда, см,

к = 2 npu f>2 и к=3 при f>2.

«Значение коэффициента С должно быть не больше 24,4, & Допустимая величина коэффициента усталости состав­ляет 5. Более подробные сведения по влиянию на чело­века других факторов внешней среды (освещенность, Радиация, различного рода излучения и др.) приведены в специальной литературе [33, 39, 53].