1.2. Основы физиологии труда

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.

Основными задачами физиологии труда являются:

• изучение физиологических закономерностей трудовой деятельности;

• исследование физиологических параметров организма при различных видах работ;

• разработка практических рекомендаций и ме­роприятий, направленных на оптимизацию трудо­вого процесса, снижение утомляемости, сохранение здоровья и высокой работоспособности в течение продолжительного времени.

В процессе трудовой деятельности человеку приходится выполнять различные виды работ. Исторически сложилось деление на физический и умственный труд, которое с физиологической точки зрения условно. Никакая мышечная дея­тельность невозможна без участия центральной нервной системы, как регулирующей и координирующей все процессы в организме, в то же вре­мя нет такой умственной работы, при которой отсутствует мышечная деятельность. Различие трудовых процессов проявляется лишь в преоб­ладании деятельности мышечной системы или центральной нервной системы. В настоящее вре­мя, в связи с механизацией и автоматизацией производственных процессов, физическое напря­жение в трудовой деятельности играет все мень­шую роль и значительно возрастает роль выс­шей нервной деятельности.

В основе любого трудового действия лежит целе­вая установка, на базе которой в центральной не­рвной системе создается определенная программа действий, реализующаяся в системно организован­ном поведенческом акте. Такие запрограммирован­ные действия носят название динамического стереотипа. Сущность динамического стереотипа заключается в том, что в ЦНС формируются длительно текущие нервные процессы, соответствующие про­странственным, временным и порядковым особен­ностям воздействия на организм внешних и внут­ренних раздражителей. При этом обеспечивается точность и своевременность реакции организма на привычные раздражители, что особенно важно в формировании различных трудовых навыков. На­личие динамического стереотипа исключает излиш­ние действия в процессе выполнения работы, «экономит» энергию и отдаляет наступление утомления. Кроме того динамический стереотип обеспечивает приспособление организма к меняющимся услови­ям трудовой деятельности.

В процессе трудового действия в ЦНС поступает информация о ходе выполнения программы, на ос­новании которой возможны текущие поправки к действиям. Точность программирования и успеш­ность выполнения программы зависят от опыта и количества предшествующих повторений этого дей­ствия, то есть автоматизма или навыков.

В ходе трудового процесса активизируются раз­личные физиологические системы. Если преобладают физические усилия, то прежде всего ак­тивизируется мышечная система и система так называемого вегетативного обеспечения мышечной деятельности (кровообращение, дыхание); при интенсивной физической работе возрастает уровень обменных процессов, количество потреб­ляемого в минуту кислорода, минутный объем и частота дыхания, число сердечных сокращений и т. д.

В процессе умственной деятельности активизи­руются различные отделы коры головного мозга, в которых возрастает кроваток и потребление кисло­рода; при увеличении степени умственного или эмо­ционального напряжения наблюдается учащение пульса, повышение артериального давления, возра­стает интенсивность обменных процессов.

В физиологии труда важнейшими являются по­нятия работоспособности и утомления.

Под работоспособностью понимают потенциаль­ную возможность человека выполнять на протяже­нии заданного времени и с достаточной эффектив­ностью работу определенного объема и качества. Под влиянием множества факторов работоспособность

изменяется во времени и условно подразделяется на следующие фазы:

1. фаза — фаза врабатываемости, в этот период повышается активность центральной нервной сис­темы, возрастает уровень обменных процессов, уси­ливается деятельность сердечно-сосудистой системы, что приводит к нарастанию работоспособности;

2. фаза — фаза относительно устойчивой рабо­тоспособности, в этот период отмечается оптималь­ный уровень функционирования ЦНС, эффектив­ность труда максимальная;

3. фаза — фаза снижения работоспособности, свя­занная с развитием утомления.

Продолжительность каждой из этих фаз зависит как от индивидуальных особенностей ЦНС, так и от условий среды, в которых совершается работа, от вида и характера деятельности, от эмоциональ­ного и физического состояния организма. Понима­ние процессов изменения работоспособности позволяет предупредить или отдалить наступление утом­ления. Например, у студентов первых курсов выс­ших учебных заведений в соответствии с биологи­ческими ритмами «пик» работоспособности прихо­дится на 11 часов утра; фаза относительно устой­чивой работоспособности наблюдается приблизи­тельно до 16 часов, а затем начинается третья фаза — снижение работоспособности. В соответствии с этим, основной задачей является продление второй фазы, оно может быть достигнуто целым комплек­сом мероприятий, среди которых наиболее эффек­тивными являются смена видов деятельности, про­изводственная гимнастика, перерывы в работе и так далее, то есть все мероприятия, направленные на предупреждение утомления.

Утомление — это снижение работоспособности, наступающее в процессе работы. Если в работе преобладает умственное напряжение, утомление харак­теризуется снижением внимания, продуктивности умственного труда, увеличением количества допус­каемых ошибок, утомлением анализаторов. Если преобладают в работе физические усилия, утомле­ние проявляется в снижении мышечной силы.

Существует ряд теорий утомления: теория ис­тощения в мышцах энергетических запасов, тео­рия «отравления» организма молочной кислотой и др. Однако, на основании работ И.П. Павлова, Н.Е. Введенского, И.М. Сеченова, А.А. Ухтомского было доказано, что прекращение работы вследствие утомления зависит от состояния центральной не­рвной системы. При длительном возбуждении оп­ределенных участков нервной системы наступает перевозбуждение и торможение условных рефлексов. Торможение позволяет клеткам не реагировать на поступающие импульсы, вследствие чего прекраща­ется активная деятельность; торможение является мерой предупреждения функционального истоще­ния клеток. Утомление может накапливаться изо дня в день и перерасти в переутомление.

Переутомление — это патологическое состояние, болезнь, которая не исчезает после обычного отды­ха, требует специального лечения.

Важное место в вопросах физиологии труда за­нимают понятия тяжести и напряженности труда.

Понятие тяжесть чаще всего относят к работам, при выполнении которых преобладают мышечные усилия. Критериями тяжести труда при динамичес­кой нагрузке являются: мощность внешней меха­нической работы, максимальная величина подни­маемых вручную грузов, величина ручного грузо­оборота за смену, частота шагов в одну минуту, наклоны туловища свыше 50° в 1 мин. при работе стоя; при статической нагрузке тяжесть труда оце­нивают по величине статической нагрузки в кГ/с при удержании усилия одной рукой, двумя руками, с участием мышц корпуса и ног, времени пребыва­ния в вынужденной позе.

Понятие напряженность труда чаще относят к работам с преобладанием нервно-эмоционального напряжения. Критериями напряженности труда яв­ляются: напряжение внимания (число производ­ственно-важных объектов наблюдения, длительность сосредоточенного наблюдения в процентах от общего времени смены, плотность сигналов или сооб­щений в среднем в 1 час), эмоциональное напряже­ние, напряжение анализаторов, объем оперативной памяти, интеллектуальное напряжение, монотон­ность работы.

Существует способ оценки тяжести работы по по­треблению кислорода и энерготратам (табл. 3).

Таблица 3

Характер работы	потребление кисло­рода, л/мин	энерготраты, ккал/мин
Легкая	до 0,5	до 2,5
Средней тяжести	от 0,5 до 1,0	2,5-5,0
Тяжелая	1,0 и выше	выше 5

Напряженность труда в каждом конкретном случае зависит как от тяжести (будь то умственный или физический труд), так и от индивидуальных особенностей работающего. Труд одинаковой тяжести может вызвать у разных людей разную степень напряженности. Ряд исследователей полагают, что состояние утомления развивается через напряжение, степень утомления может служить критерием рабочего напряжения.

При физической работе важное значение имеет правильная организация рабочих движений, чере­дование статических и динамических усилий. Ста­тические мышечные усилия характеризуются пре­обладанием напряжения над расслаблением. При этом работа мышц осуществляется в анаэробных, то есть в бескислородных условиях. Клетки и ткани мышц получают энергию в результате диссимиляции, расщепления сложных органических веществ до углекислого газа и воды. Примером может слу­жит гликолиз — расщепление глюкозы, которое протекает в 2 основных этапа — бескислородный и кислородный.

На бескислородном этапе молекула глюкозы рас­щепляется до молочной кислоты, причем выделя­ется небольшое количество энергии и образуется всего 2 молекулы АТФ. АТФ — основное энергети­ческое вещество клетки, единица измерения энер­гии в клетке, все процессы превращения энергии сопровождаются синтезом или распадом АТФ. При статистических усилиях, когда мышцы сжаты, кро­веносные сосуды сдавлены, в клетки не поступает кислород, гликолиз останавливается на бескисло­родном этапе, энергия не образуется, в клетках на­капливается молочная кислота (С₃Н_б0₃), появляет­ся чувство утомления, боль в мышцах. При чере­довании напряжения мышц и расслабления глико­лиз идет в два этапа, молочная кислота расщепля­ется до углекислого газа и воды и при этом клетка получает почти в 20 раз больше энергии — 38 мо­лекул АТФ.

Таким образом, при правильном чередовании ста­тических и динамических усилий можно добиться преобладания кислородного расщепления над бескислородным, что способствует более длительному сохранению работоспособности. В этой связи исклю­чительно важной является физиологическая раци­онализация, основными направлениями которой, являются: рациональная организация трудового процесса, создание условий для быстрого овладе­ния трудовыми навыками, рациональная органи­зация режимов труда и отдыха.

Решению этих задач служит эргономика — научная дисциплина, изучающая трудовые процессы с целью оптимизации орудий и условий труда, по­вышения эффективности трудовой деятельности и сохранения здоровья работающих.

Основным объектом эргономики является слож­ная система «человек-машина», в которой ведущая роль принадлежит человеку. Эргономика тесно свя­зана с инженерной психологией, которая рассмат­ривает требования, предъявляемые к психическим особенностям человека, проявляемым при его вза­имодействии с техническими средствами. Эргономика осуществляет системный подход к трудовым процессам и оперирует эргономическими показате­лями: гигиеническими, антропометрическими, фи­зиологическими, психофизиологическими, эстетическими.

Эргономическая биомеханика на основе антро­пометрических признаков (размеры тела, конечностей, головы, кистей, стопы, угла вращения в суставах, досягаемости руки) дает рекомендации по организации рабочего места, конструированию ин­струмента и оснастки.

Требования технической эстетики реализуются с помощью дизайна (художественного конструирова­ния оборудования), его цветового оформления, офор­мления графических средств информации, конст­руирования спецодежды и обуви. При этом создаются условия для оптимальных зрительных нагрузок, гармонии в эмоциональном содержании трудовых процессов, обеспечивается наименьшая травмоопасность и минимальные вредные психологические воздействия трудового процесса.

Для современного этапа НТР характерна неза­вершенность автоматизации и механизации труда, в связи с чем имеют место неблагоприятные условия труда и профессиональные заболевания. Например, было установлено, что операторы клавишных ЭВМ работают в неудобной позе, которая характе­ризуется сильным наклоном головы вперед (59° от вертикали) и положением рук на весу с отведением от корпуса под утлом 87°. Эта поза обусловливает многочисленные жалобы операторов на постоянные боли в области спины, шеи, плечевого пояса, пред­плечья, кисти.

Мышечная усталость, например, у операторов дисплеев связана с наклоном головы и верхней час­ти туловища вперед, что приводит за 60 минут к перенапряжению мышц шеи, межлопаточной об­ласти, сгибателей предплечья. Неудобная поза приводит к возникновению дополнительных движений, перемене положения тела, что ускоряет наступле­ние утомления и ведет к снижению качества труда.

Общие принципы гигиенического нормирования производственных факторов распространяются на всех работающих. Вместе с тем необходимо учиты­вать биологические, анатомо-физиологические, био­химические и другие особенности женского организма и организма подростков. Например, женщины в сравнении с мужчинами в среднем имеют меньший рост (на 10—15 см), массу тела (на 10—12 кг), мень­шие размеры и массу сердца (на 25—30%), ударный объем сердца и минутный объем крови (на 20—30%), меньшую жизненную емкость легких, массу мышеч­ной ткани, ее сократительную способность и способ­ность к тренировке. Работа, которую могут выпол­нять женщины, составляет в среднем 60—70% от той, которую может выполнять средний мужчина. Выраженные половые различия в напряжении фи­зиологических функций, меньшая работоспособность и производительность труда, развитие в более ран­ние сроки некомпенсированного утомления, значи­тельная частота нарушений в осуществлении специ­фических функций (вынашивание беременности, про­текание родов) являются основанием для включения в классификацию тяжести и напряженности труда градаций по половому признаку. Установлены гра­дации по воздействию микроклимата, химических веществ, воздействию шума и вибрации.

Важное значение для сохранения и стабилизации трудовых резервов общества имеет правильная орга­низация труда подростков, у которых имеет место несовершенство процессов возбуждения и торможе­ния в центральной нервной системе, незавершен­ность анатомического и физиологического формирования двигательного аппарата, утомление насту­пает быстрее. Особенно важен в этом случае про­фессиональный отбор и профессиональная ориен­тация. Профессиональный отбор по медицинским показателям должен основываться на точном вы­яснении требований трудового процесса к степени функционального напряжения различных физиоло­гических систем. Лица с недостаточно развитыми, слабыми физиологическими системами не должны допускаться к работам, при которых требуется зна­чительное напряжение именно этих физиологичес­ких систем, при условии, что она не может быть ликвидирована в процессе подготовки к тому или иному виду деятельности. Это позволяет сохранить функциональные резервы здоровья у значительной группы работающих. Профессиональная ориента­ция, учитывающая склонности и личностные осо­бенности будущего работника и соответствие их ха­рактеру трудовой деятельности, позволяет человеку иметь работу по душе, по способностям, и, следова­тельно, такой труд будет для него менее утомитель­ным. Важное значение имеют также режимы труда и отдыха, соответствующие возрасту, более частые перерывы в работе, включение в режим прогулок, элементов двигательной активности, смена деятель­ности, положительные эмоции.