Текст книги "Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы"

Приведенная классификация определяет основные методические приемы и показатели, использование которых позволяет наиболее объективно и полно решать задачи изучения и диагностики уровня работоспособности на основе положений о сущности данной категории.

Изложенные выше представления о трехкомпонентной структуре и содержании категории «работоспособность» определяют пути и способы ее повышения или поддержания на заданном уровне. Решение этой задачи возможно, во-первых, путем совершенствования системы и улучшения качества индивидуальной профессиональной подготовки, во-вторых, развития положительной направленности на участие в работе по конкретной профессии, формирования установки на успешное выполнение определенного профессионального задания и, в-третьих, управления, коррекции функционального состояния, в частности, профилактики развития состояния утомления и восстановления нормального состояния.

Многочисленными исследованиями установлено, что кратковременное или продолжительное снижение работоспособности может быть обусловлено целым рядом функциональных нарушений в организме. К ним относятся болезненные состояния и их остаточные явления, функциональные расстройства, вызванные воздействием неблагоприятных факторов обитания, хроническое утомление и переутомление, нервно-психическая напряженность, а также ряд психических состояний, таких как доминантное, дремотное, преждевременной психической демобилизации, эйфории, фобии и др.

Глава 4
Теоретические концепции проблемы утомления

Учение об утомлении человека, природе, причинах, проявлениях и последствиях этого состояния, о роли физиологических и психических процессов в его развитии, об общебиологических и психологических механизмах регуляции и другие проблемы находятся в постоянном развитии, совершенствовании и дополнении имеющихся сведений, представлений о сущности утомления. Характерными особенностями современного представления об утомлении являются:

1) признание центрально-корковой теории утомления одной из основных в системе взглядов на регуляцию его развития;

2) изучение утомления с позиций единства и взаимосвязи физиологических и психологических детерминаций данного состояния;

3) существование причинно-следственных отношений практически в любой деятельности как физических, так и умственных компонентов, соотношение которых определяет приоритетный характер трудового процесса и специфические особенности его регуляции; 4) необходимость изучения утомления с позиций ряда существующих экспериментально-теоретических концепций и теорий о сущности психолого-физиологических закономерностях и обусловленности функциональных состояний человека.

Научные предпосылки и социально-экономическая востребованность изучения проблемы утомления определили попытки создания его методологических и теоретических основ. Однако ряд предложенных концепций утомления (эмоциональная, конфликтная, когнитивная, дезинтеграционная), помимо специфических для каждой из них недостатков (отождествление симптомов и синдромов утомления с его сущностью, сведение утомления к усталости, игнорирование отдельных форм утомления, биологизация побудительных сил личности, определение социальных факторов поведения «враждебными» личности и др.), в равной мере характеризуется недостаточным учетом целостного адаптационного механизма регуляции взаимодействия человека со средой, роли функциональных ресурсов организма и психики в развитии утомления, регулирующей функции процессов активации, напряжения и напряженности в этиопатогенезе данного состояния и т. д. (Кечхуашвили и др., 1983).

В частности, дезинтеграционная теория утомления, хотя в целом правильно указывает на нарушение регуляционных процессов, все же не раскрывает их источника, поскольку расстройства регуляции при утомлении, на которые справедливо указывают представители этой теории (Bartlett, 1953; Седлак, 1981), являются лишь следствием, а не сущностью утомления. Дезинтеграция, вызванная утомлением, действительно вызывает дезорганизацию, «хаос» в восприятии, изменение некоторых свойств внимания и других психических функций, в связи с чем появляются неадекватные реакции и т. п. Однако все это результаты или следствия утомления. Эта теория не указывает, почему, например, происходит рассогласование различных сенсомоторных и других структур. Как и эмоциональная теория утомления, она ищет ответ на вопрос «как», а не «почему».

Современные взгляды на сущность состояния утомления нуждаются в дальнейшем развитии с позиций представлений о роли психологических и физиологических процессов в зарождении и формировании этого состояния, о механизмах его регуляции. Достижения в области физиологии и психологии позволяют, на наш взгляд, существенно дополнить, развить концепцию центрально-нервной регуляции состояния утомления.

Основные вопросы, возникающие при изучении и обсуждении сущности и развития профессионального утомления, противодействия ему, определяются недостаточной разработанностью общей, единой теории о природе утомления, его положительных и вредных воздействиях на человека. До настоящего времени теоретические взгляды на природу утомления сводились либо к гуморально-локалистическим процессам в организме, либо к представлениям о нейрогенной природе этого состояния. В то же время следует отметить, что проблему утомления следует рассматривать и через призму особенностей процессов адаптации – дезадаптации организма и психики человека, роли и состояния его индивидуальных ресурсов и функциональных резервов, психологической (мотивационной, когнитивной и др.) регуляции рабочего поведения, функциональной надежности физиологических и психических функций и качеств человека, а также ряда других феноменов регуляции состояния и профессиональной деятельности.

Основоположники отечественной физиологии И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, Л.А. Орбели и другие ученые внесли большой вклад в теорию проблемы утомления.

В соответствии с их взглядами функциональные сдвиги во время работы возникают, в первую очередь, в нервной системе, в корковых клетках больших полушарий головного мозга, затем в скелетных мышцах и в вегетативных органах, осуществляющих регуляцию физической или умственной деятельности.

Как установил И.М. Сеченов, при всякой физической или умственной работе в деятельность вступают так называемые рабочие органы и функции: центральная нервная система (главный регулятор поведения и состояния) и мышечные (рабочие) движения. Одновременно он подчеркивал, что в любой физической работе всегда присутствует определенный элемент умственной деятельности, а также вегетативный компонент рабочих движений, который обеспечивает центральную нервную систему, скелетные мышцы и вегетативные органы энергетическими веществами, кислородом и регулирует выведение продуктов метаболизма и избыточного тепла.

В соответствии с учением И.П. Павлова о высшей нервной деятельности рабочие движения стали рассматриваться как сложные условно-двигательные рефлексы, а рабочие навыки – как функциональные системы, состоящие из рабочих движений. Эта система – внутренний стереотип, внешне реализующийся в двигательном и вегетативном стереотипах. Деятельность корковых клеток головного мозга во время выполнения человеком работы заключается в ритмическом чередовании в них возбуждения и внутреннего торможения. При интенсивной ритмической или длительной тонической деятельности корковых клеток головного мозга, в первую очередь, истощается и ослабевает процесс внутреннего торможения, так как он является менее устойчивым, чем процесс возбуждения. Ослабление внутреннего торможения ведет к нарушению уравновешенности двух нервных процессов и к так называемому дефициту внутреннего торможения, к изменениям нервной координации, а следовательно, и к нарушениям двигательной координации, лежащей в основе рабочих движений. Вследствие ослабления внутреннего торможения возбуждение может широко иррадиировать по двигательной зоне коры головного мозга. Как следствие этого в деятельность утомленного человека вовлекаются мышцы, функционирование которых для выполнения конкретной работы необязательно, что приводит к нарушению двигательных актов и снижению работоспособности.

А.А. Ухтомский отмечал, что при утомлении наблюдается «регресс рабочих навыков» вследствие иррадиации возбуждения двигательных центров коры головного мозга и нарушения концентрации нервных процессов в соответствующих зонах обеспечения конкретных рабочих движений. Кроме того, нарушается автоматизм рабочих навыков, т. е. они распадаются. Иррадиация возбуждения по корковым структурам при утомлении может захватывать нервные центры мышц-антагонистов, в результате чего возникает напряженность, скованность, несоразмерность рабочих движений.

При значительных степенях утомления истощается не только внутреннее торможение, но и возбудительный процесс – корковые клетки начинают впадать в запредельное охранительное торможение (Н.Е. Введенский), из деятельности выключаются все больше мышечных элементов, прогрессивно падает работоспособность. Запредельное торможение предохраняет нервные клетки от глубокого функционального истощения и является одним из важнейших компонентов процесса приспособления к сверхсильным раздражителям. В нервных клетках, находящихся в запредельном торможении, процесс ассимиляции превалирует в значительной мере над процессом диссимиляции.

При утомлении снижается адаптационно-трофическая регуляция процессов ассимиляции и диссимиляции, ухудшается их соотношение (Л.А. Орбели), влияние симпатической нервной системы на ткани может привести к такому соотношению этих процессов, при котором деятельность органов, находящихся в «гиподинамическом» состоянии, может усилиться на какое-то время.

В отечественной физиологии сформировался подход к жизненным явлениям, направленный на изучение их собственных, специфических закономерностей. Даже опыты, проводившиеся на изолированном нервно-мышечном препарате, ставились в строго физиологическом, а не в «химическом» плане. Так, Н.Е. Введенский открыл явление периферического торможения – пессимума; было показано, что угнетение работоспособности на изолированном препарате может представлять собой не только обычное утомление, но и реакцию типа торможения, быстро наступающего при слишком частых или сильных раздражения. В дальнейшем Н.Е. Введенский использовал эффект парабиотического торможения и при трактовке феномена утомления.

Как отмечает В.В. Розенблат (1983), под влиянием теории нервизма уже в первых русских эргографических работах было выявлено существенное воздействие центрально-нервных факторов на работоспособность при мышечной деятельности человека. Обоснование центрально-нервной концепции дал И.М. Сеченов, открыв феномен эффекта активного отдыха и определив роль нервных центров не в каких-то гуморальных влияниях на мышцы, а в состоянии их собственной работоспособности.

Серьезный анализ гуморально-локалистических теорий утомления, их критику и предпочтительность центральной концепции утомления при трактовке механизмов мышечного утомления человека выполнил А.А. Ухтомский (1927).

Ведущее место в изучении утомления заняло направление, развитое школой Н.Е. Введенского и А.А. Ухтомского, о роли центрального торможения в дискоординации рабочих процессов. Разрабатывая эти представления, М.И. Виноградов выделил два типа утомления: 1) быстро наступающее утомление, обусловленное развитием центрального торможения; 2) медленно развивающееся утомление, в основе которого лежит общее затягивание физиологического «интервала» на ряде уровней двигательного аппарата.

Другое направление, разработанное В.А. Левицким (1926), трактует утомление как следствие «коллизии» между сознательно-волевой и «автономно-вегетативной» сферами.

Еще одно оригинальное направление, развитое К.Х. Кекчеевым (1947), базировалось на исследованиях Л.А. Орбели и его учеников. Утомление рассматривалось как проявление диффузного вегетативного рефлекса.

Развитию идей нервизма и теории утомления содействовали исследования М.Е. Маршака (1931, 1936, 1946), А.Д. Слонима (1957, 1969, 1976), B.C. Фарфеля (1948, 1969), Г.В. Фольборта (1948, 1951), А.Н. Крестовникова (1951), В.В. Розенблата (1958, 1961, 1983), Бароненко, 1978 и др.

А.А. Ухтомский (1934, 1936), характеризуя регуляционную роль коры головного мозга, отметил, что в ее задачу входит установление взаимосвязи между воздействиями, поступающими в кору из внешней среды, и показателями (темп, сроки) внутренней деятельности организма. Он отмечает, что кора отвечает за «стратегическое управление» всеми имеющимися в организме средствами и возможностями при изменении состояния внешней и внутренней среды. Нервный аппарат регулирует ритм и темп работы тканей и органов на местах в порядке согласования и стимулирования их активности.

Идея диалектической зависимости результата действия от условий его протекания лежит в основе всего учения Н.Е. Введенского об основных нервных процессах. Только с этой принципиальной точки зрения и возможен правильный подход к пониманию сущности утомления. Утомление – это не прямой результат растраты потенциалов и не появление специфических «ядов», а выражение изменения функционального состояния центральной нервной системы, переход ее к иным срокам и темпам деятельности в соответствии с изменением воздействующих факторов («сигнализации») из внешней и внутренней среды. И это означает еще, что утомление есть нормальное физиологическое явление, как нормальны различные, иногда прямо противоположные проявления деятельности центральной нервной системы (Виноградов, 1958).

Еще до работы И.М. Сеченова, специально посвященной проблеме утомления и отдыха, основополагающие идеи его физиологической концепции, воспринятые его учениками (Бугославский, 1891; Конопасевич, 1892 и др.), были обнародованы в ряде работ, и это послужило И.М. Сеченову предпосылкой для обоснования взгляда о центральнонервной природе мышечного утомления. В развитии идей нервизма он пошел значительно дальше своих предшественников и обосновал положение о том, что при мышечной работе в первую очередь утомляются не мышцы, а нервные клетки. В этой связи он писал: «Источник ощущения усталости помещают обыкновенно в работающие мышцы; я же помещаю его… исключительно в центральную нервную систему» (1935, с. 78).

В России после смерти И.М. Сеченова проблемы работоспособности и утомления человека получили развитие в работах В.М. Бехтерева, А.А. Ухтомского, их учеников и соратников (Л.Л. Васильев, М.Е. Маршак, М.И. Виноградов, Д.И. Шатенштейн, Г.И. Конради, А.Д. Слоним, B.C. Фарфель, К.Х. Кекчеев, ЕВ. Фольборт, В.В. Розенблат и др.).

Отечественные физиологи продолжали развитие идей центрально-нервной регуляции утомления, получили развитие научные направления, связанные с изучением механизмов физического и умственного утомления, биоэнергетических потенциалов головного мозга, метаболических процессов в органах и системах при физической и умственной нагрузке, динамики развития утомления при различных формах трудовой деятельности, детерминирующей роли нейрогуморально-гормональной регуляции функционального состояния и т. д.

В.В. Розенблат совместно с Н.К. Верещагиным на основании обобщения данных литературы и специальных исследований выдвинули центрально-корковую теорию утомления при мышечной работе человека (Верещагин, Розенблат, 1955; Розенблат, 1953, 1961, 1975).

Основные положения экспериментально-теоретического обоснования теории сводятся к следующему.

1. Накопление в мышцах молочной кислоты не является основной причиной утомления. Вместе с тем роль метаболитов не исключается, поскольку утомление может быть ускорено, о чем свидетельствуют, например, наблюдения на человеке при выключении кровотока в работающих мышцах.

2. Основной удельный вес в механизме утомления принадлежит не периферическим, а центральным процессам: во-первых, состояние центральной системы оказывает огромное влияние на развитие утомления (роль эмоций, афферентных раздражений, активного отдыха, автоматизации движений и пр.); во-вторых, показана чрезвычайно малая утомляемость периферических аппаратов при электрической стимуляции; в-третьих, непроизвольная (вызванная электрической стимуляцией) работа мышц человека утомляет меньше, чем сознательно-волевая, и возможна в ряде случаев после полного, казалось бы, утомления от произвольной деятельности; в-четвертых, наблюдаемые при утомлении многообразные сдвиги в состоянии периферических аппаратов являются вторичными и зависят от изменения установочных влияний нервных центров, о чем свидетельствует тот факт, что не только произвольная, но и непроизвольная работа мышц меняется под влиянием умственного утомления, афферентных раздражений, активного отдыха.

3. Первичное звено центрального механизма имеет корковую природу: во-первых, характер участия кортикальных центров в работе оказывает решающее влияние на ее утомительность: чем меньше степень сознательного контроля за выполнением работы (т. е. чем меньше уровень возбудимости и, следовательно, затраты энергии кортикальных центров при работе), тем меньше она утомляется, хотя характер мышечной нагрузки и развиваемые усилия не меняются; во-вторых, при некоторых особых условиях (отсутствие проприоцептивной коррекции в патологии и др.) четко выявляется возможность утомления от воображаемой работы; в-третьих, работоспособность может значительно меняться под влиянием условнорефлекторных факторов.

4. Важную роль при развитии утомления играет процесс торможения в кортикальном звене двигательного аппарата. Утомление может быть ускорено при искусственном усилении тормозного процесса в соответствующих двигательных центрах путем реципрокных (взаимных), электротонических, фармакологических и иных влияний.

Перечисленные выше положения свидетельствуют о важнейшей роли центральных механизмов в мышечном утомлении. Как бы ни трактовался центральный механизм утомления, в пределах этого механизма первичным звеном являются сдвиги в кортикальных аппаратах. Предположение о наибольшей утомляемости коркового звена двигательного аппарата лежит в основе современной центрально-корковой теории мышечного утомления человека и находит полное теоретическое подтверждение в работах отечественных исследователей.

Представители отечественной физиологии труда рассматривают изменения работоспособности человека, включая стадии врабатывания и утомления, как следствие формирования и нарушения сложной функциональной системы – рабочего динамического стереотипа (Косилов, 1965, 1969, 1979). Рабочий динамический стереотип как сложное рефлекторное образование в связи с решением трудовой задачи обладает свойствами многокомпонентной саморегулирующейся системы. С.А. Косилов в монографии «Физиологические основы НОТ» (1969) изложил содержание нейрогенной теории производственного утомления, сущность которой (основной физиологический процесс) заключается в нарушении рабочего динамического стереотипа в результате продолжительной суммации следов нервного возбуждения, ведущей к деконцентрации и снижению функциональной подвижности нервных процессов и к выработке в ответ на сигналы обратной связи контрмер против снижения работоспособности.

Нейрогенная теория производственного утомления, по мнению С.А. Косилова, имеет то неоспоримое преимущество, что она позволяет раскрыть конкретный физиологический механизм производственного утомления на любом участке современного производства, правильно определить ключевые компоненты рабочего динамического стереотипа и в зависимости от их характера выбрать метод количественной сравнительной оценки степени развития утомления, а также найти средства его ограничения.

В соответствии с центрально-корковой теорией физиологический механизм его развития можно представить себе следующим образом. Клетки центральной нервной системы обладают определенными энергетическими ресурсами, которые расходуются в процессе их активной деятельности, т. е. в тот период, когда клетки находятся в состоянии возбуждения в связи с включением их в регуляторный процесс обеспечения рабочей активности. Восстановление энергетических ресурсов в основном происходит, когда нервные клетки находятся в состоянии торможения. Известно, что расход энергетических ресурсов не может, как правило, продолжаться до полного истощения. Каждая группа клеток имеет свой оптимальный уровень резерва этих ресурсов, при снижении которого активность клеток падает. Снижение активности является результатом процесса расхода энергии, но и следствием развития в клетках торможения нервных процессов, охраняющих их от дальнейшего истощения.

Распределение процесса торможения приводит к расстройству нормального функционирования высших отделов центральной нервной системы, к нарушению их координационной роли в управлении различными системами организма, в результате чего наступает снижение общей работоспособности. Такое состояние центральной нервной системы, проявляющееся в результате любой деятельности, в совокупности с явлениями, развивающимися на периферии (в эфферентных органах), объективно соответствует началу проявления утомления.

Последовательность развития процессов, протекающих в центральной нервной системе, по-видимому, следующая: при длительной (интенсивной) умственной или физической работе в результате последовательной смены возбудительного и тормозного процессов в коре головного мозга при утомлении в первую очередь ослабевает внутреннее торможение. Процесс возбуждения в этом случае получает возможность иррадиировать по коре больших полушарий. Как следствие, в деятельность вовлекаются мышцы, участие которых в выполнении данного рабочего движения вовсе не обязательно. Происходит нарушение координации двигательных актов и снижение работоспособности. Иррадиация иногда захватывает мышцы-антагонисты. Отсюда скованность движений, нарушение скорости и точности сенсомоторных реакций. При дальнейшей работе ослабевает не только внутреннее торможение, но и возбудительный процесс. Возникает запредельное торможение. Оно предохраняет нервные клетки от глубоких функциональных нарушений и является компонентом приспособления организма к необычным факторам внешней среды.

С.А. Косилов (1979) предпринял попытку проанализировать и обобщить представления о физиологических и психологических механизмах формирования функциональных состояний в процессе трудовой деятельности. Он отмечал, что решение каждой конкретной трудовой задачи человеком осуществляется с помощью специальной системы рефлексов, которая формируется в процессе профессионального обучения, возобновляется и совершенствуется в процессе труда. При функционировании трудовых рефлекторных систем происходит их закономерное развитие. Оно проявляется в усложнении структуры систем и в отражении некоторых элементов этих систем в сознании работника. Отражение в сознании материальных объектов и процессов составляет содержание психических переживаний человека, основу накопления знаний, планирования деятельности. Чтобы материальный процесс, происходящий вне организма или внутри его, отразился в сознании, он должен обладать определенной степенью интенсивности, а сам организм – быть чувствительным к этому процессу как раздражителю нервной системы.

Раздражители, возникающие в сфере труда и производственных отношений, обладают особенно большим действием на человека. Они обусловливают широко варьирующую гамму ощущений, способны значительно изменять физиологические процессы, в отдельных случаях бывают причиной сильных эмоций и функциональных расстройств.

Однако центрально-корковая теория не в полной мере раскрывает механизм развития утомления. Эта теория основывается на теоретико-экспериментальных материалах, освещающих роль центральной нервной системы в развитии утомления. Но можно предположить, что процессы регуляции этого состояния определяются и другими функциональными феноменами и детерминантами.

И.П. Павлов (1951) предупреждал, что было бы ошибкой общие законы условно-рефлекторной деятельности, выявленные при проведении опытов на животных, переносить непосредственно на человека. Это предупреждение имеет отношение и к другим теориям, разрабатываемым на основе опытов на животных, и исследованиям, проводимым в отрыве от проблем трудовой деятельности.

Видный теоретик нейропсихологии и психофизиологии А.Р. Лурия подчеркивал большое значение для формулирования общих положений «о построении основных единиц работы мозга» физиологических теорий, базирующихся на фактах, добытых вне сферы труда и производственных отношений. Однако и он отмечал, что было бы неправильно думать, что «физиология активности» Н.А. Бернштейна (1966) и «теория функциональных систем» П.К. Анохина (1975) «уже создали законченную физиологическую систему, полностью соответствующую основной задаче – описанию физиологических основ высших форм сознательной жизни». Обе теории «лишь заложили основы для решения этой проблемы, но отнюдь не разрешили ее. При дальнейшей разработке этой проблемы следует помнить, что высшие сознательной жизни… являются продуктом сложнейших общественно-исторических процессов – результатом общественного труда, применения орудий общения людей друг с другом посредством кодов языка, сформированных в общественной истории» (Лурия, 1977, с. 9).

Изученные на экспериментальных моделях физиологические функции в производственных условиях становятся компонентами рабочего динамического стереотипа и подчиняются рефлексам на раздражители социальной природы (рефлексам, лежащим в основе трудовой цели и мотивации труда). Во всякой профессии имеются специфические рабочие операции, элементы операций, отдельные рабочие действия, движения. Все они в отдельности не могут начаться без специального условного раздражения. Но если лежащий в основе конкретного рабочего элемента, действия или движения условный рефлекс входит в единую систему рабочего динамического стереотипа, то вся трудовая операция может совершиться в ответ на одно первоначальное условное раздражение и получить единое подкрепление в виде запланированного производственного результата. Некоторые кортикально-моторно-висцеральные рефлексы в стереотипе приобретают повышенную интенсивность и эффективность, другие же ослабляются или полностью исключаются (например, исключение лишних движений, концентрация внимания на ограниченной группе объектов и сигналов и т. д.). И, наоборот, при развитии утомления, ухудшении регуляторных процессов энергетического и информационного обеспечения трудовой деятельности, происходит нарушение рефлекторной регуляции и, следовательно, рабочего динамического стереотипа, что приводит к снижению рабочей эффективности.

Сложность рефлекторной системы рабочего динамического стереотипа не только в том, что его структура включает большое количество различных рефлексов – компонентов системы, но и в том, что между этими компонентами устанавливается своеобразная связь с их характерным соподчинением друг другу (Косилов, 1979). В труде происходит усложнение, совершенствование и уточнение интеграции психофизиологических процессов в соответствии с ростом квалификации и накоплением профессионального опыта, что связано, в частности, и с преодолением определенных трудностей в рабочем процессе, нетипичных ситуаций, которые, с одной стороны, способствуют развитию и закреплению этих интеграционных процессов, а, с другой, сопровождаются развитием начальных явлений утомления. Возрастание рабочих нагрузок, увеличение сложности трудового процесса может привести к нарушению интеграционных процессов в рабочем динамическом стереотипе в силу недостаточной адаптации организма, его функциональных структур и их компонентов к требованиям трудовых ситуаций и нагрузок.

Таким образом, следует признать, что экспериментально-теоретические результаты исследований, использованные для обоснования и развития центрально-корковой теории утомления, позволяют предположить многообразие функциональных механизмов формирования и регуляции этого состояния.