Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физиология и психология труда» (стр. 9 )

4.  Биохимические процессы при мышечной активности.

5.  Каковы энергетические затраты при выполнении различных видов деятельности?

6-лекция. Основные закономерности физиологических реакций организма человека в процессе труда.

Конспект лекции: Во время труда отмечаются определенные физиологические сдвиги в организме работающего, которые в зависимости от нервно-психических нагрузок и условий труда могут иметь обратимый или необратимый характер. Поэтому в физиологических исследованиях важно определить изменения в организме, как при выполнении работы, так и после нее.

Труд человека протекает в определенных условиях и основывается на принципе уравновешивания организма с окружающей средой путем соответствующих реакций организма на раздражители. При этом организм реагирует на раздражители как единое целое и единство это обеспечивается функциями ЦНС. Приспособление, адаптация организма к условиям внешней среды составляет важное его свойство.

Главный признак приспособления организма к среде - постоянство основных физиологических показателей: числа сокращений сердца, количества дыхательных движений, высоты кровяного давления, температуры тела. Организм очень стойко сохраняет эти жизненные «константы», пуская в ход в целях регуляции запасные силы. Однако в случае необходимости он изменяет в определенных пределах и эти показатели. В процессе трудовой деятельности под влиянием физических и нервных нагрузок, а также условий производственной среды в организме работающего происходят сдвиги физиологических функций, которые в нормальных пределах способствуют укреплению организма, а в экстремальных могут привести к патологическому состоянию (переутомлению, заболеванию).

Взаимодействие человека с окружающей средой происходит в двух направлениях: приспособление организма к среде и изменение среды в результате трудовой деятельности.

Обязательным внешним проявлением трудового процесса, независимо от характера производственной деятельности, является двигательная активность. Именно благодаря двигательной функции организм взаимодействует с окружающей средой. Нормальному протеканию двигательной функции способствует соответствующий уровень работы внутренних органов (сердечно-сосудистая, дыхательная системы).

Тяжелый физический труд дает более значительные вегетативные сдвиги, однако и умственный труд, выполняемый с эмоциональным напряжением, вызывает определенные вегетативные реакции. Большое значение в функционировании внутренних органов имеет рабочая поза. Для многих профессий эта проблема актуальна в сочетании с нервно-эмоциональной нагрузкой.

В зависимости от условий труда и нагрузок возможны также нарушения между отдельными вегетативными аппаратами, например между кровообращением и дыханием, между состоянием сердца и сосудов, что отрицательно сказывается на работоспособности человека. Поэтому в физиологии труда изучаются условия оптимального уровня работы всех органов и систем человека и закономерности физиологических реакций организма в процессе труда.

Биохимические процессы и особенности энергетических затрат при выполнении различных видов деятельности. Основным источником энергии для работы мышц служат углеводы, главными среди которых являются гликоген и глюкоза.

Так же энергия образуется в результате расщепления аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), аденозиндифосфорной кислоты (АДФ); фосфокреатина.

В результате анаэробных реакций (без участия кислорода) накапливается «шлак» - молочная кислота. Во время аэробной фазы (реакций с участием кислорода) 1/5 часть молочной кислоты окисляется до конечных продуктов - углекислоты и воды, а образующаяся при этом энергия используется для ресинтеза из оставшейся части молочной кислоты - гликогена, аденозиндифосфорной кислоты и фосфаткреатина.

Обе эти фазы при работе мышц протекают одновременно. Это так называемая работа в «устойчивом состоянии». Вместе с тем максимальной интенсивности труд сопровождается повышением уровня молочной кислоты в крови из-за недостаточной доставки кислорода. Накопившаяся молочная кислота ликвидируется по окончании работы. Т. е, образуется кислородный долг, который представляет собой разницу между кислородным запросом (количеством кислорода, необходимым для полного окисления молочной кислоты) и фактически доставленным работающим мышцам.

Для организма источником энергии является пища, состоящая из белков, жиров и углеводов, расщепляющихся в процессе сложных превращений на простые вещества. Одни из них усваиваются, а другие удаляются из организма. При этом вырабатывается и расходуется энергия. Минимальное количество энергии, затрачиваемое человеком в состоянии физического и психического покоя, натощак, при оптимальных условиях (20°С), является исходной величиной для определения обмена веществ при выполнении работы. В качестве единицы энергии используется калория, килокалория, килоджоуль.

Уровень обмена веществ в организме зависит от поверхности тела (рост, вес), возраста, пола, времени года, климатических условий, от влияния некоторых внутренних факторов (образа жизни, питания, состояния нервной системы, деятельности желез внутренней секреции). У взрослых людей уровень обмена веществ считается нормальным от 1400 до 1700 ккал в сутки.

Количество энергии, расходуемой при труде (функциональный расход энергии), состоит из затрат энергии, необходимых для выполнения производственной работы (рабочие калории), и затрат энергии на другие виды работ, выполняемых в течение дня. Полный расход энергии включает функциональный и основной обмен веществ и зависит главным образом от интенсивности выполняемой работы (таблица 1).

По степени энергетических затрат в сутки выделяют различные группы работ по тяжести.

Предельно допустимые траты энергии при восьмичасовом рабочем дне могут достигать 2000 ккал в смену Увеличение нагрузки нежелательно, так как возможно быстрое изнашивание организма.

Так же разработана классификация работ по их мощности.

В современных условиях новых технологий большинство работ по уровню энергетических затрат относятся к легким и средней тяжести. Однако меньшие энергетические затраты не означают лучшего физиологического состояния работающего. Последнее в большой степени зависит от условий и организации труда. Размер физиологической реакции на работу не имеет решающего значения для оценки функционального состояния организма, так как является лишь одним звеном в общем процессе. В этом отношении весьма показательны отдельные виды умственного труда, при которых наблюдается повышение обмена на 16-50%. Увеличение потребления энергии при умственной работе есть результат изменения общего обмена веществ, а не энергетических процессов в мозгу, поскольку существует непосредственная связь между умственным напряжением и мышечной активностью. Большое влияние на энергетические траты оказывает также эмоциональное состояние работника.

Таблица 1. Расход энергии в сутки для лиц различных профессий

Профессии	Расход, ккал	Профессии	Расход, ккал
Рабочие кузнечного цеха	3700-4000	Штукатуры	3900
Рабочие литейного цеха	4000-4500	Трактористы	3000
Плотники	4500	Огородные рабочие	4100-4400
Каменщики и кладчики	5000	Косцы при ручной косьбе	7200

Закономерности функционирования органов дыхания человека в процессе труда. Увеличение энергетического обмена во время труда сопровождается повышением потребности организма в кислороде, что отражается на работе органов дыхания. При увеличении газообмена учащается ритм дыхания, повышается легочная вентиляция и коэффициент использования кислорода.

Легочная вентиляция - это количество воздуха, которое пропускается легкими в единицу времени (1 мин). Показатель легочной вентиляция зависит от частоты дыхания в минуту и объема одного вдоха (количество воздуха, входящего в легкие при каждом вдохе). В зависимости от условий труда (в том числе тяжести, напряженности, рабочей позы) показатели дыхания изменяются в значительных пределах. Так, в состоянии покоя частота дыхания у здоровых взрослых людей составляет 12-16 вдохов в минуту, а объем каждого вдоха - 0,4-0,5 л воздуха. Следовательно, легочная вентиляция составляет 5-8 л воздуха в минуту. При интенсивной мышечной работе легочная вентиляция человека может увеличиваться до 120 л/мин за счет возрастания частоты (до 50 вдохов в минуту и более) и глубины дыхания (до 2-2,5 л воздуха). Во время выполнения работы повышается коэффициент использования кислорода - отношение потребления кислорода к легочной вентиляции. В состоянии покоя человеку необходимо 150-300 см3 кислорода в минуту, а в зависимости от тяжести работы потребление кислорода может возрасти в 10-15 раз и составить 1-3 л/мин.

Увеличение легочной вентиляции при выполнении работы обеспечивается в зависимости от тренированности у работников по-разному. Хороший физиологический эффект у тренированных лиц достигается благодаря установлению с самого начала работы умеренного, но очень глубокого ритма дыхания. У нетренированных людей частота дыхания по мере нарастания работы увеличивается, а глубина его уменьшается.

При умственной работе изменение дыхания имеет свои особенности: при напряжении внимания в процессе умственного труда дыхание становится неравномерным – возможны и учащение, и замедление ритма, глубины дыхания.

В зависимости от объема легочной вентиляции и потребления кислорода в минуту в процессе труда выделяют 6 групп работ по степени тяжести (табл. 2).

При трудовой деятельности потребление кислорода возрастает соответственно количеству выполняемой механической работы. Так, потребление кислорода в процессе труда токаря, фрезеровщика, строгальщика составляет 400-600 см3/мин, слесаря при опиловке металла – 700-800 см3/мин, а при переноске мешков весом 60 кг – 1400-1600 см3/мин.

Если во время работы обеспечивается равновесие между образованием недоокисленных продуктов и их устранением, то такое состояние называется устойчивым. Однако оно устанавливается не одновременно с началом работы, для этого требуется определенное время на приспособление организма. Ведущую роль в регуляции дыхания играет кора головного мозга, которая оказывает пусковое и корригирующее влияние, обеспечивая нужный ритм и глубину дыхательных движений. Рефлекторная регуляция дыхания тесно связана с физико-химическими сдвигами в крови (накоплением углекислоты и уменьшением кислорода), влияющими на деятельность дыхательного центра. Рефлекторное возбуждение последнего приводит к усилению импульсов, поступающих к дыхательным мышцам и увеличивающих их активность.