План:

1. Введение .

2. Особенности тренированного тела человека.

3. Изменения в организме человека под влиянием физических нагрузок.

4. Обмен веществ в мышце.

Введение

Красота и сила тренированного тела всегда привлекали живописцев и ваятелей. Это проявлялось уже в наскальной пещерной живописи наших предков, достигло совершенства во фресках древней Эллады, скульптурах Микеланджело. В то же время не всегда тренированность человека сопровождается повышением выносливости, а за рекорды в большом спорте организм нередко расплачивается дорогой ценой.

Тренированность организма человека - это возможность выполнять большие физические нагрузки, обычно наблюдается у людей, чей образ жизни или профессия связаны с напряженной мышечной деятельностью: у лесорубов, шахтеров, такелажников, спортсменов. Тренированный организм, приспособленный к физическим нагрузкам, способен не только осуществлять интенсивную мышечную работу, но и оказывается более устойчивым к ситуациям, вызывающим болезни, к эмоциональным нагрузкам, экологическим воздействиям.

Особенности тренированного тела человека:

Существуют две основные черты тренированного тела человека, привыкшего к большим физическим нагрузкам. Первая черта заключается в возможности выполнять мышечную работу такой продолжительности или интенсивности, которая не под силу нетренированному организму. Не приученный к физическим нагрузкам человек не в состоянии пробежать марафонскую дистанцию или поднять штангу весом, значительно превышающим его собственный. Вторая черта заключается в более экономном функционировании физиологических систем в покое и при умеренных нагрузках, а при максимальных нагрузках - способности достигать такого уровня функционирования, который невозможен для нетренированного организма.

Так, в условиях покоя у постоянно выполняющего большие физические нагрузки человека частота пульса может составлять всего 30-50 ударов в минуту, частота дыхания - 6-10 в минуту. Живущий физическим трудом человек осуществляет мышечную работу при меньшем увеличении потребления кислорода и с большей эффективностью. При предельно напряженной работе в тренированном организме происходит значительно большая мобилизация систем кровообращения, дыхания, обмена энергии по сравнению с нетренированным.

Изменения в организме человека под влиянием физических нагрузок:

В организме каждого человека под влиянием тяжелого физического труда в клетках органов и тканей, на которые падает физическая нагрузка, активируется синтез нуклеиновых кислот и белков. Эта активация приводит к избирательному росту клеточных структур, ответственных за адаптацию к физической нагрузке. В результате, во-первых, возрастают функциональные возможности такой системы, а во-вторых, временные сдвиги переходят в постоянные прочные связи.

Изменения в организме человека вследствие интенсивной мышечной деятельности во всех случаях представляют собой реакцию целого организма, направленную на решение двух задач: обеспечения мышечной деятельности и поддержания постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). Эти процессы запускаются и регулируются центральным управляющим механизмом, имеющим два звена: нейрогенное и гуморальное.

Рассмотрим первое звено, управляющее процессом тренировки организма на физиологическом уровне, - нейрогенное звено.

Формирование двигательной реакции и мобилизация вегетативных функций в ответ на начинающуюся мышечную работу обеспечиваются у человека центральной нервной системой (ЦНС) на основе рефлекторного принципа координации функций. Этот принцип эволюционно обеспечен строением ЦНС, а именно тем, что рефлекторные дуги связаны между собой большим количеством вставочных клеток, а количество сенсорных в несколько раз превышает количество двигательных нейронов. Преобладание вставочных и сенсорных нейронов - морфологическая основа целостного и координированного реагирования организма человека на физическую нагрузку, другие воздействия внешней среды.

В реализации различных движений у человека могут принимать участие структуры продолговатого мозга, четверохолмия, подбугровой области, мозжечка, других образований головного мозга, в том числе высшего центра - моторной зоны коры больших полушарий. В ответ на мышечную нагрузку (благодаря многочисленным связям в ЦНС) происходит мобилизация функциональной системы, ответственной за двигательную реакцию организма.

Весь процесс начинается с сигнала, чаще всего условнорефлекторного, побуждающего к мышечной деятельности. Сигнал (афферентная импульсация от рецепторов) поступает в кору головного мозга в центр управления. «Управляющая система» активирует соответствующие мышцы, воздействует на центры дыхания, кровообращения, другие обеспечивающие системы. Поэтому соответственно физической нагрузке возрастает легочная вентиляция, увеличивается минутный объем сердца, происходит перераспределение регионального кровотока, тормозится функция органов пищеварения.

Совершенствование управления и периферического аппарата двигательной системы достигается в процессе многократного повторения сигнала и ответной мышечной работы (то есть во время тренировки человека). В результате этого процесса «управляющая система» закрепляется в виде динамического стереотипа и организм человека приобретает навык двигательной активности.

Расширение числа условных рефлексов в процессе тренировки человека создает условия для лучшей реализации явления экстраполяции в двигательных актах. Примером проявления экстраполяции могут служить движения хоккеиста в сложной, непрерывно меняющейся обстановке игры, поведение шофера-профессионала на незнакомой сложной трассе.

Одновременно с поступлением сигнала о физической нагрузке происходит нейрогенная активация гипоталамо-гипофизарной и симпатоадреналовой систем, что сопровождается интенсивным высвобождением в кровь соответствующих гормонов и медиаторов. Это второе звено механизма регуляции мышечной деятельности, гуморальное. Главными результатами гуморальной реакции в ответ на физическую нагрузку являются мобилизация энергетических ресурсов; перераспределение их в организме человека к органам и тканям, подвергающимся нагрузке; потенциация работы двигательной системы и обеспечивающих ее механизмов; формирование структурной основы долговременной адаптации к физической нагрузке.

При мышечной нагрузке пропорционально ее величине происходит увеличение секреции глюкагона, возрастает его концентрация в крови. В то же время происходит снижение концентрации инсулина. Закономерно увеличивается выход в кровь соматотропина (СТГ - гормона роста), что обусловлено возрастающей секрецией в гипоталамусе соматолиберина. Уровень секреции СТГ постепенно нарастает и длительное время остается повышенным. В нетренированном организме секреция гормона не может перекрыть возросший захват его тканями, поэтому уровень СТГ у нетренированного человека при тяжелой физической нагрузке существенно снижен.

Физиологическое значение перечисленных выше и других гормональных сдвигов определяется их участием в энергообеспечении мышечной работы и в мобилизации энергоресурсов. Такие сдвиги носят важный активирующий характер и подтверждают следующие положения:

1. Активация моторных центров и гормональные сдвиги, вызванные физической нагрузкой, небезразличны для центральной нервной системы. Малые и умеренные физические нагрузки активируют процессы высшей нервной деятельности, повышают умственную работоспособность. Длительные интенсивные нагрузки, особенно с истощающим последствием, вызывают противоположный эффект, резко снижают умственную работоспособность.

2. Неприспособленный к физическим нагрузкам организм человека не может справиться с интенсивными и длительными воздействиями. Для высокой производительности труда, где весомым является физический компонент, необходимо приобретение как специфических для данной специальности навыков, так и неспецифической физической тренированности.

3. Физическая разминка (гимнастика, разнообразная дозированная нагрузка, рациональные упражнения по снятию усталости сидячей позы и др. виды тренировки человека) служит важным фактором повышения работоспособности, особенно при гиподинамии и гипокинезии, монотонных видах труда.

4. Как в труде, так и в спорте достижения могут быть получены лишь с помощью построенной на основе научных медицинских фактов рациональной системы упражнений и тренировок.

5. Тяжелый физический труд для нетренированного организма, длительное время находившегося без физических нагрузок, точно так же, как резкое прекращение интенсивной физической работы (особенно у спортсменов-марафонцев, лыжников, штангистов), может вызвать грубые сдвиги в регуляции функций, переходящие во временные расстройства здоровья или стойкие заболевания.

Физическая работа делится на два вида, динамическую и статическую.

Динамическая работа выпол­няется тогда, когда в физическом смысле происхо­дит преодоление сопротивления на определенном расстоянии В этом случае (например, при езде на велосипеде, подъеме на лестницу или в гору) работа может быть выражена в физических единицах (1 Вт = 1 Дж/с = 1 Нм/с) При положительной ди­намической работе мускулатура действует как «дви­гатель», а при отрицательной динамической работе она играет роль «тормоза» (например, при спуске с горы) .

Статическая работа производится при изо­метрическом мышечной сокращении. Так как при этом не преодолевается никакое расстояние, в физи­ческом смысле это не работа; тем не менее организм реагирует на нагрузку физиологическим напряженн­ей. Проделанная работа в этом случае измеряется как произведение силы и времени.

Физическая активность вызывает немедленные реакции различных систем органов, включая мы­шечную, сердечно-сосудистую и дыхательную.

Эти быстрые адаптационные сдвиги отличаются от адап­тации, развивающейся в течение более или менее длительного срока, например в результате трениро­вок. Величина быстрых реакций служит, как правило, непосредственной мерой напряжения.

Немедленные реакции обусловлены изменением большого количества параметров, в частности, изменением мышечного кровоснабжения. В покое кровоток в мыш­це составляет 20 40 мл мин - " кг - ". При экст­ремальных физических нагрузках эта величина су­щественно возрастает, достигая макси­мума, равного 1,3 л-мин - 1 кг - 1 у нетренирован­ных лиц и 1,8 л-мин - " -кг - " у лиц, тренированных на выносливость. Кровоток усиливается не мгно­венно с началом работы, а постепенно, в течение не менее 20-30 с; этого времени достаточно, чтобы обеспечить кровоток, необходимый для выполнения легкой работы.

При тяжелой динамической работе, однако, потребность в кислороде не может быть полностью удовлетворена, поэтому возрастает доля энергии, получаемой за счет анаэробного метабо­лизма.

Обмен веществ в мышце.

При легкой работе получение энергии происходит по анаэробному пути только в течение короткого переходного периода после начала работы; в дальнейшем метаболизм осуществляется полностью за счет аэробных реакций с использованием в качестве субстратов глюкозы, а также жирных кислот и глицерола. В отличие от этого во время тяжелой работы получение энергии частично обеспечивается анаэробными процессами. Сдвиг в сторону анаэроб­ного метаболизма (приводящего к образованию молочной кислоты) происходит в основном из-за недостаточности артериального кровотока в мыш­це, или артериальной

Гипоксии.Кроме этих «узких мест» в процессах энергообеспечения и тех, что временно возникают сразу же после начала работы, при экстремальных нагрузках образуют­ся «узкие места», связанные с активностью фермен­тов на различных этапах метаболизма. При накоп­лении большого количества молочной кислоты на­ступает мышечное утомление.

После начала работы требуется некоторое время для увеличения интенсивности аэробных энергети­ческих процессов в мышце. В этот период дефицит энергии компенсируется за счет легкодоступных анаэробных энергетических резервов (АТФ и креатин-фосфата). Количество макроэргических фосфатов невелико по сравнению с запасами гликогена, однако они незаменимы как в течение указанного периода, так и для обеспечения энергией при кратковременных перегрузках во время выпол­нения работы.

Во время динамической работы происходят су­щественные адаптационные сдвиги в работе сердеч­но-сосудистой системы. Сердечный выброс и кровоток в работающей мышце возрастают, так что кровоснабжение более полно удовлетворяет по­вышенную потребность в кислороде, а образующее­ся в мышце тепло отводится в те участки организма, где происходит теплоотдача.

Во время легкой работы с постоянной нагрузкой частота сокращений сердца возрастает в течение первых 5-10 мин и достигает постоянного уровня; это

стационарное состояние сохраняется до завершения работы даже в течение нескольких часов. Во время тяжелой работы, выполняемой с постоянным усили­ем, такое стабильное состояние не достигается; ча­стота сокращений сердца увеличивается по мере утомления до максимума, величина которого не­одинакова у отдельных лиц (подъем, обусловленный утомлением). Даже после завершения работы частота сердеч­ных сокращений изменяется в зависимости от имев­шего место напряжения.

После легкой работы она возвращается к первоначальному уров­ню в течение 3-5 мин; после тяжелой работы период восстановления значительно дольше – при чрезвы­чайно тяжелых нагрузках он достигает нескольких часов. Другим критерием может служить общее число пульсовых ударов свыше начальной частоты пульса в течение периода вос­становления; этот показатель служит мерой мышечно­го утомления и, следовательно, отражает нагрузку, потребовавшуюся для выполнения предшествую­щей работы.

Ударный объем сердца в начале работы возрастает лишь на 20 30%, а после этого сохраняется на постоянном уровне. Он немного падает лишь в случае максимального напряжения, когда частота сокращений сердца столь велика, что при каждом сокращении сердце не успевает целиком заполниться кровью. Как у здорового спортсмена с хорошо тренированным сердцем, так и у человека, не занимающегося спортом, сердечный выброс и частота сокращений сердца при работе изменяются приблизительно пропорционально друг другу, что обусловлено этим относительным по­стоянством ударного объема.

При динамической работе артериальное кровяное давление изменяется как функция выполняемой работы. Систо­лическое давление увеличивается почти пропорци­онально выполняемой нагрузке, достигая приблизи­тельно 220 мм рт. ст. при нагрузке 200 Вт. Диастолическое давление изменяется лишь незначи­тельно, чаще в сторону снижения. В системе кровообращения, функционирующей под низким давлением (например, в правом предсердии) давление крови во время работы увеличивается мало; отчетливое его повышение в этом участке является патологией (например, при сердечной не­достаточности).

Потребление организмом кислорода возрастает пропорционально величине и эффек­тивности затрачиваемых усилий.

При легкой работе достигается стационарное состояние, когда потреб­ление кислорода и его утилизация эквивалентны, но это происходит лишь по прошествии 3-5 мин, в течение которых кровоток и обмен ве­ществ в мышце приспосабливаются к новым требо­ваниям. До тех пор пока не будет достигнуто стационарное состояние, мышца зависит от неболь­шого кислородного резерва, который обеспечивается 0 2 , связанным с миоглобином, и от способ­ности извлекать больше кислорода из крови.

При тяжелой мышечной работе, даже если она выполня­ется с постоянным усилием, стационарное состояние не наступает; как и частота сокращений сердца, потребление кислорода постоянно по­вышается, достигая максимума.

С началом работы потреб­ность в энергии увеличивается мгновенно, однако для приспособления кровотока и аэробного обмена требуется некоторое время; таким образом, возни­кает кислородный долг.

При легкой рабо­те величина кислородного долга остается постоян­ной после достижения стационарного состояния, однако при тяжелой работе она нарастает до самого окончания работы. По окончании работы, особенно в первые несколько минут, скорость по­требления кислорода остается выше уровня покоя происходит «выплата» кислородного долга. Однако этот термин не точен, так как увеличение потребления кислорода после завершения работы не отражает непосредственно процессы восполнения запасов 0 2 в мышце, а происходит и за счет влияния других факторов, таких, как увеличение темпера­туры тела и дыхательная работа, изменение мышеч­ного тонуса и пополнение запасов кислорода в ор­ганизме.

Таким образом, долг, который будет возвращен, по величине больше, чем возникший во время самой работы. После легкой работы величина кислородного долга достигает 4 л, а после тяжелой может доходить до 20 л.

Во время легкой динамической работы минутный объем дыхания, как и сердечный выброс, увеличивается пропорционально потреблению кислорода. Это увеличение возникает в результате нарастания дыхательного объема и частоты дыхания.

Во время и после динамической работы кровь претерпевает существенные изменения. По ним лишь изредка можно действительно оценить степень физического напряжения, но особое значение их состоит в том, что они служат источниками ошибок при лабораторной диагностике.

Во время легкой физиче­ской работы у здорового человека выявляются лишь незначительные изменения в парциальном давлении СО2 и 02 в артериальной крови. Тяжелая работа вызывает более существенные изменения.

Наибольшие отклонения от уровня покоя составляют 8% для артериального рО 2 , и 10% - для рСО 2 . Насыщение кислородом смешанной венозной кро­ви падает с ростом напряжения; соответственно этому артериовенозная разница по кислороду увеличивается от значения, приблизи­тельно равного 0,05 (уровень покоя), до 0,14 у не­тренированных и 0,17 у тренированных лиц.

Это увеличение обусловлено повышенным извлечением кислорода из крови в работающей мышце.

При физической работе показа­тель гематокрита увеличивается как в результате снижения объема плазмы (в связи с усиленной ка­пиллярной фильтрацией), так и за счет поступления эритроцитов из мест их образования (при этом увеличивается доля незрелых форм). Отмечено так­же нарастание числа лейкоцитов (рабочий лейкоци­тоз). Отмечено, что число лейкоцитов в крови бегунов на длинные дистан­ции увеличивается пропорционально длительности бега на 5000-15000 клеток/мкл в зависимости от работоспособно­сти (меньше у лиц с высокой работоспособностью). Увеличение происходит преимущественно за счет возрас­тания количества нейтрофильных гранулоцитов, так что при этом численное соотношение клеток разных типов меняется. Кроме того, пропорционально интенсивности работы увеличивается число тромбоцитов

Легкая фи­зическая работа не влияет на кислотно-щелочное равновесие, так как все избыточное количество об­разующейся углекислоты выделяется через легкие. Во время тяжелой работы развивается метаболический ацидоз, степень которого пропорциональна скорости образования лактата; частично он компен­сируется за счет дыхания (снижение артериального Рсо 2).

Уро­вень глюкозы в артериальной крови у здорового человека мало изменяется во время работы. Только при тяжелой и длительной работе происходит паде­ние концентрации глюкозы в артериальной крови, что указывает на приближающееся истощение. Вме­сте с тем концентрация лактата в крови варьирует в широких пределах в зависимости от степени на­пряжения и длительности работы – соответ­ственно скорости образования лактата в мышце, функционирующей в анаэробных условиях, и скорости его элиминации. Лактат разрушается или под­вергается превращениям в неработающих скелетных мышцах, жировой ткани, печени, почках и миокар­де. В условиях покоя концентрация лактата в арте­риальной крови составляет приблизительно 1 ммоль/л; при тяжелой работе длительностью око­ло получаса или при крайне тяжелых кратковремен­ных нагрузках с минутными

интервалами могут быть достигнуты максимальные уровни, превышаю­щие 15 ммоль/л При длительной тяжелой работе концентрация лактата сначала увеличивается, а за­тем падает.

Если рацион богат углеводами, концентрации свободных жирных кислот и глицерола мало изме­няются под влиянием работы, так как секреция инсулина, обусловленная потреблением углеводов, тормозит липолиз.

Однако при обычном рационе длительная тяжелая работа сопровождает­ся увеличением концентраций свободных жирных кислот и глицерола в крови в 4 или более раз

Потоотделение обычно счита­ется признаком тяжелой работы. Начало заметного потоотделения, однако, зависит не только от тя­жести работы, но и от условий окружающей среды. Секреция пота начинается тогда, когда происходит превышение нейтральной температуры по причине либо усиленной теплопродукции во время мышечной работы, либо недостаточной теплоотдачи вследствие высокой температуры или влажности окружающей среды, несоответствующей одежды, отсутствия движения воздуха (конвекции) или, наконец, по причине нагревания тела избыточ­ным тепловым излучением (например, в литейном цехе).

Во время и после физической работы концентрация многих гормонов в крови изменяется. В большинстве случаев этот эффект неспецифический, либо недостаточно понятный. Выделяется повышенное количество адреналина, норадреналина. Через 2 мин после начала работы происходит усиление секреции аденогипофизом АКТГ, который стимулирует выделение кротикостероидов из коркового везества надпочечников. Концентрация инсулина несколько снижается во время работы, уровень же глюкагона может как повышаться, так и снижаться.

Список использованной литературы:

1. Физическая культура студента: учебник для студ. вузов/ М. Я. Виленский, А. И. Зайцев, В. И. Ильинич.

2. Средства восстановления работоспособности спортсмена. А. А.Бирюков, К. А. Кафаров. Москва,Феникс 2002 .

3.Спортсменам о восстановлении; П. И. Гоговцев, В. И. Дубровский

4. Настольная книга учителя физической культуры. Под ред. Л. Б. Кофмана. М., Физкультура и спорт, 2001.

5. Петровский Б. В. Популярная медицинская энциклопедия. М., 2003.

6. Лещинский Л. А. Берегите здоровье. М., Физкультура и спорт, 2001.

7. Книга о новой физкультуре (оздоровительные возможности физической культуры) Ростов - на - Дону 2006.

8. Пономарев Н. А. Проблема системообразующего фактора физической культуры. -Теор. и практ. физ. культ., 2007, № 9, с. 14-16.

9. Сердце и физические упражнения Н. М. Амосов, И. В. Муравов; Москва 2005г.

PAGE 2

БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра клинической токсикологии и профпатологии с курсом ИПО

	Утверждаю:
	_____________________
	Заведующий кафедрой, профессор
	З.С. Терегулова
	"____"__________200_ г.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ЛЕКЦИИ № 3

01. ТЕМА: Функциональные изменения в организме при работе

и их анализ

02. Медико-профилактический факультет, 4 курс

03. Раздел: Основы физиологии и психологии труда

04. Лекционный курс 9 семестра

05. Продолжительность: 2 часа (90 мин.)

06. Контингент: Студенты 4 курса медико-профилактического факультета

07. ОБЩАЯ ЦЕЛЬ ЛЕКЦИИ: для создания базовых представлений о влиянии трудовой деятельности и её условий, рассмотреть и обсудить классические сведения об изменениях в функциональном состоянии работающего человека.

ЧАСТНЫЕ ДИДАКТИЧЕСКИЕ ЦЕЛИ (ЗАДАЧИ):

1. Создать понятие о функциональном состоянии и анализе изменений её характеристик.

2. Показать, что при выполнении работы происходят закономерные процессы изменения физиологического состояния человека.

3. Рассказать об изменениях в отдельных органах и системах работающего организма, дать основы для физиологического анализа влияния труда.

4. Обсудить аспекты центрально-нервной регуляции и энергетики функциональных изменений в организме человека при работе

08.Оснашение:

Схема: Краткий перечень изменений в органах и системах человеческого организма при выполнении работы

Таблица: Классификация труда по энерготратам и потреблению кислорода

Таблица: Изменение объема воздуха в лёгких в покое и при работе

Таблица: Зависимость величины минутного объема сердца от мощности мышечной работы и потребления кислорода

Таблица: Скорость восстановления частоты пульса в зависимости от интенсивности работы

Таблица: Число капилляров в мышцах при покое и работе

09. Новая информация (отсутствующая в предыдущем обучении): закономерности динамики функционального состояния работающего человека

10. ПЛАН ЛЕКЦИИ:

1 час: Затраты энергии при различных видах работы.	45 мин
Особенности анализа энергетических изменений
Особенности анализа функциональных изменений отдельных
органов и систем при работе
Обобщённые характеристики физиологических сдвигов
у работающего человека
2 час: Изменения функционального состояния отдельных	45 мин
органов и систем.
Особенности анализ динамики функциональных показателей
по органам и системам работающего человека
Особенности изменений в центральной нервной системе
работающего организма

11. Контроль усвоения материала: активный опрос в конце лекции

Вопросы:

1. Определите термин: "функциональное состояние человека"

2. Определите термин: "функциональное состояние работающего человека"

3. Дайте характеристику общих изменений в системе крови при любой работе.

4. Перечислите основные химические изменения в крови при работе.

5. Норма сахара в крови человека в покое?

6. До каких величин может колебаться содержание сахара в крови работающего человека?

7. В чём биологическая сущность изменений крови при работе?

8. Почему у тренированных лиц при чрезмерной физической работе накопление молочной кислоты в крови, другие изменения в ней носят более благоприятный характер, чем у нетренированных?

9. Что такое "резервная щёлочность крови"?

10. Что такое кислородная ёмкость крови?

11. Что препятствует связыванию кислорода кровью при выполнении физической работы?

12. Что способствует лучшей отдачи кислорода кровью при работе?

13.Число дыханий в покое?

14. Минутный обьём сердца в покое?

15.Предельные величины числа дыханий при физической нагрузки?

16. Предельные величины минутного объёма сердца в покое?

17. За счет каких механизмов происходит увеличение минутного объёма сердца при физической работе?

18. Какие факторы трудовой деятельности изменяют кровяное давление в организме работающего человека?

12. СПИСОК ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ:

1. Алексеев С.В., Усенко В.Р. Гигиена труда. М., Мед., 1988, 576с.
2. Белозёрова Л.М. Возрастная работоспособность лиц умственного и физического труда // Физиологические и медицинские вопросы нетрадиционных форм производственной деятельности человека: В 2 ч. - Тюмень. - 1991. - Ч.2. - С. 179 - 182.
3. Быков К.М., Владимиров Г.Е., Делов В.Е., Конради Г.П., Слоним А.Д. Учебник физиологии. М., 1975
4. Виноградов М. Проблема утомления. М., 1978 г. - 298 с.
5. Гигиена труда. Гигиенические критерии оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряжённости трудового процесса: Руководство (Р 2.2.755 - 99) / Государственная система санитарно-эпидемиологического нормирования Российской Федерации. Издание официальное. - Москва, Минздра`в России, 1999 - 150 с.
6. Горшков С.И., Золина З.М., Мойкин Ю.В. Методы исследований в физиологии труда. М.: Медицина, 1974. - 311 с.
7. Евстафьев В.Н. Физическая работоспособность и эргономические показатели функционального состояния сердечно-сосудистой системы у плавсостава // Гиг. труда. - 1989. - № 7. - 22 - 25.
8. Карамова Л.М., Красовский В.О. О системном моделировании зависимостей функционального напряжения работающего человека // Мед. труда. - 1993. - № 10 - 12. - С. 36 - 38.
9. Карамова Л.М., Красовский В.О. Сравнительная оценка функционального состояния по количеству используемых функций в трудовой деятельности // Актуальные вопросы физиологии умственного труда: Тез. докл. симпозиума. – Киев, 1993. - С. 26
10. Красовский В.О., Аскаров А.Ф. Компактная укладка для физиолого-гигиенических исследований // Рационализаторское предложение № 6/86 от 22.12.86. Уфимский НИИ гигиены и профессиональных заболеваний.
11. Красовский В.О. Прогноз функционального состояния научных сот рудников // Акт. вопросы физиологии умственного труда: Тез. докл. симпозиума. - Киев. - 1993. - С. 26
12. Красовский В.О. Способ оценки физиологических сдвигов по развёрнутому изображению их показателей. Рационализаторское предложение № 270 от 19.12.2000 г. Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека.
13. Конради Г.П., Слоним А.Д., Фарфель В.С. Общие основы физиологии труда. - М. ; Л., Биомедгиз, 1934. - 672 с.
14. Кулак А.И., Гурипович Л.А., Васильевская К.В. и др. Физиологическая оценка тяжести и напряжённости труда рабочих и служащих различного возраста // Геронтология и гериатрия: Ежегодник (Социальная среда, образ жизни и старение). Киев, 1970. - С. 106 - 111.
15. Кулак И.А. Физиология утомления при умственной и физической работе человека. Минск: Беларусь, 1968. - 272 с.
16. Марищук В.Л. Функциональное состояние и работоспособность // Методология исследований по инженерной психологии и психологии труда. - Л., 1974. - С. 81-95
17. Розенблат В.В. Проблема утомления. М.: Медицина, 1975 - 240 с.
18. Руководство к практическим занятиям по гигиене труда / Под ред. проф. А.М. Шевченко. - Киев, 1986.- 336 с.
19. Руководство по физиологии труда / Под ред. З.М. Золиной, Н.Ф. Измерова. - М.: Медицина, 1983. - 528 с.,ил.
20. Сапов И.А., Солодков А.С. Состояние функций организма и работоспособность моряков. Л.: Медицина, Ленинградское. отделение, 1980. - 192 с.: ил.
21. Человеческий фактор: В 6 т. / Т1. Эргономика - комплексная научно-техническая дисциплина: Пер с англ. / Ж. Кристенсен, Д. Мейстер, П. Фоули и др. - М.: Мир, 1991. - 599 с., ил.

ТЕКСТ ЛЕКЦИИ

Функциональное состояние организма - совокупность характеристик физиологических функций и психофизиологических качеств, определяющих уровень активности функциональных систем организма, особенно жизнедеятельности и работоспособности организма. Для работающего организма - это совокупность тех функций, возможностей и качеств личности, которые несут наибольшую нагрузку в обеспечении профессиональной деятельности.

Сейчас производительность труда человека определяется его энерговооруженностью, способностью управлять и применять машины, оборудование для выполнения требуе мой работы.

Способность человека к трудовой деятельности, в том числе и к управлению огромными производственными комплексами (машинами) во многом зависит от динамического рабочего стереотипа - относительно устойчивой целостной системой условно-рефлекторных связей, создаваемых в процессе обучения и упражнения и, являющихся физиологической основой навыков, необходимых для обеспечения высокого уровня профессиональной работоспособности.

Работоспособность человека (Син.: трудоспособность) в общем - это способность обеспечить некоторое количество и качество работы (труда). С других позиций, работоспособность - величина функциональных возможностей организма (физиологической системы, органа), характеризующаяся количеством и качеством работы при максимальной напряжённости, интенсивности и/или длительности труда.

Нам представляется, что термин “трудоспособность” более уместен при определении производительности человека в очень длительном периоде, а термин “работоспособность” применим для обозначения потенции к труду за один рабочий день или смену.

Важно также проводить четкую грань между понятиями “физиологическая функция” и её “показателями”, о чём мы уже говорили. Напомню, что физиологическая функция - свойство, качество, реакция, способность организма проявлять жизненные потенции.

Функциональные изменения в работающем организме не происходят параллельно энергозатратам, поскольку имеется множество причин и обстоятельств, влияющих на эту зависимость. Однако, в этом вопросе, всегда можно выявить некоторые значимые, закономерные взаимозависимости, что и обсудим в этой лекции.

Сейчас, в связи с непрерывно растущей механизацией и автоматизацией трудовых процессов, остается все меньше видов работ, выполнение которых требует больших энергетических затрат. По потреблению кислорода и энергетическим затратам трудовые процессы можно отнести к трём-четырём типам, представленным в нижеследующей таблице 1.

Таблица 1

Классификация труда по энерготратам и потреблению кислорода

Характер работы	Потребление кислорода л/мин	Энерготраты ккал/мин	Необходимая энергия ккал/сутки
Лёгкая	До 0.5	До 2.5	2200-2600
Средней тяжести	От 0.5 до 1.0	2.5 – 5.0	2800-3400
Тяжёлая	Больше 1.0	Выше 5.0	3600-4000
Очень тяжёлая			4000-6000

Использование показателя энергетических затрат для оценки тяжести работы лиц различных профессий или лиц одной и той же профессии ограничивается прежде всего, разным удельным весом статического напряжения при различных работах. На расход энергии влияют также степень тренированности, формы организации труда, режим труда и отдыха, состояние внешней атмосферы (высокая или низкая температура воздуха, газы, пыль) и др.

Сами по себе энергетические показатели не дают представления о функциональном состоянии организма в целом, зависящего от состояния центральной нервной системы, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также биохимических процессов в организме.

Известно, что время восстановления различных функций организма после прекращения работы и восстановления потребления кислорода не совпадает: функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем (их показатель - дыхательный коэффициент) восстанавливаются позже, чем потребление кислорода. Но, при прочих равных условиях показатели расхода энергии могут быть использованы для сравнительной оценки различных режимов труда и отдыха, оценки эффективности вновь введенного элемента в трудовой процесс.

Начнём с того, что любая работа предполагает изменения в гомеостазе, а то есть в изменениях внутренней среды организма. Во время работы происходят существенные морфологические, физические и химические изменения крови.

Морфологические изменения претерпевает как красная, так и белая кровь.

Количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов при работе увеличивается; при этом, чем интенсивнее работа, тем больше увеличивается количество эритроцитов, гемоглобина и лейкоцитов. Повышение количества эритроцитов и лейкоцитов в связи с работой происходит за счет как поступления их из депо (селезенки), так и усиления эритропоэза (в крови увеличивается количество ретикулоцитов) и лейкопоэза. Биологическая сущность изменений крови состоит в компенсаторном процессе, вызываемом повышенной потребностью организма в кислороде.

Механизм регуляции происходящих изменений условно-безусловно-рефлекторный: рефлекторное сокращение селезенки, раздражение костного мозга через хеморецепторы.

Физические изменения крови в связи с работой характеризуются изменениями осмотической стойкости эритроцитов, осмотического давления и вязкости. Осмотическая стойкость эритроцитов в одних случаях может быть повышена, а в других – понижена. В частности, понижение её наблюдается при тяжелой работе, выраженном ацидозе и особенно резко, при высокой температуре воздуха.

Осмотическое давление в эритроцитах (концентрация осмотически активных веществ поваренной соли, молочной кислоты) при работе резко повышается.

Вязкость крови возрастает вследствие увеличения количества форменных элементов и уменьшения в плазме крови воды, которая из крови диффундирует в работающие мышцы.

К основным химическим изменениям крови при работе относятся изменения содержания сахара, молочной кислоты, щелочных резервов крови, газов крови.

Содержание сахара в крови человека в покое может колебаться от 60 до 150 мг%; наиболее часто оно составляет 80-90 мг %. Поступление сахара в кровь и потребление его тканями регулируются взаимосвязанными системами: симпатико-адреналовая система увеличивает поступление сахара из печени в кровь, инсулино-парасимпатическая система понижает содержание сахара в крови.

Инсулин способствует усилению обеих фаз углеводного обмена окисления и рёсинтеза, а также повышает проницаемость клеточных мембран, способствуя проникновению сахара в ткани.

В начале работы количество сахара в крови повышается, что объясняется условно-рефлекторными влияниями. Таков же механизм увеличения содержания сахара в крови и для предрабочего состояния. Отметим, что больше всего содержание сахара в крови наблюдается при работе, связанной с высоким уровнем эмоционального напряжения.

При выполнении привычной работы, особенно тренированными лицами, содержание сахара в крови у них несколько снижается и держится примерно на одном уровне длительное время. Значительное снижение обычно наступает при очень тяжелой и длительной работе. У нетренированных лиц может наступить столь резкое уменьшение содержания сахара в крови, что оно окажется опасным для жизни. При переутомлении и перенапряжение может возникнуть гипогликемическая кома.

Введение сахара в организм во время работы вызывает увеличение концентрации его в крови и благоприятно влияет на повышение работоспособности.

Молочная кислота в крови в покое содержится в пределах 10-25 мг%. При легкой работе, например при ходьбе и ряде производственных работ, содержание молочной кислоты в крови не повышается: она успевает окислиться и ресинтезироваться там, где образовалась, т. е. в мышцах, и в кровь не поступает. При работе средней тяжести в первые минуты возможно повышение содержания молочной кислоты в крови. При дальнейшей же работе, даже длительной, содержание молочной кислоты в крови не превышает исходного уровня.

Это объясняется тем, что при наличии микропауз в деятельности - при кратковременном расслаблении мышц, молочная кислота успевает окислиться и ресинтезироваться в них.

Как правило, молочная кислота может накапливаться в крови при очень интенсивной работе, иногда в значительном количестве. Такая работа бывает обычно кратковременной и характеризуется недостаточным снабжением кислородом, образованием большого кислородного долга.

У людей, тренированных к физической работе, образование молочной кислоты меньше, чем у нетренированных, а ресинтез происходит более быстрыми темпами.

До сих пор мы говорили о кислотных изменениях. Но, нельзя забывать и о щелочных резервах крови, поскольку при работе возникает необходимость усиленного удаления и/или связывания образующейся углекислоты.

Количество углекислоты, которое кровь способна связать при парциальном давлении углекислоты 44 мм рт. ст. и постоянной температуре 18°, носит название резервной щелочности крови и является показателем способности крови связывать кислые продукты.

Резервная щелочность крови выражается в объемных процентах углекислоты. У людей в покое резервная щелочность плазмы крови значительно колеблется (43-67 об %). На уровень щелочных резервов крови большое влияние оказывает тренированность к физической работе. Показано, что у тренированных людей резервная щелочность на 10-20% выше, чем у нетренированных. Обычно можно наблюдать значительное снижение щелочных резервов при кратковременной, но очень интенсивной работе. При этом отмечается совершенно четкая обратная зависимость уровня щелочных резервов от содержания в крови молочной кислоты: чем больше содержание молочной кислоты, тем ниже уровень щелочных резервов.

Снижение щелочных резервов крови можно также наблюдать у рабочих в начале обучения профессиональной работе. По мере приобретения навыков и закрепления их, т. е. по мере повышения тренированности, уровень щелочных резервов возрастает.

При кратковременной работе большой интенсивности снижение уровня щелочных резервов можно поставить в зависимость от тяжести работы. При длительных работах средней тяжести такой зависимости между выполняемой работой и уровнем щелочных резервов обнаружить нельзя. Аналогичные изменения, как указывалось выше, претерпевает содержание молочной кислоты в крови при длительной работе средней тяжести, что указывает на тесную связь состояния буферной системы крови и накопления в крови кислых продуктов.

Кровь приносит клеткам кислород, питающие вещества и уносит переработанные отходы. Особым вопросом является изменение газового состава крови в процессе работы.

Количество кислорода в миллилитрах, связанное 100 мл крови при полном насыщении, носит называние кислородной емкости крови. Средняя величина кислородной емкости крови для мужчин - 18,3 мл, для женщин - 16,5 мл. В целостном организме насыщение крови кислородом зависит от парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. При давлении кислорода 120-130 мм рт. ст. гемоглобин насыщается приблизительно на 100%. Однако практически насыщение колеблется в пределах 90-95%.

Сдвиг реакции крови в кислую сторону вследствие увеличения содержания углекислоты и молочной кислоты при работе препятствует связыванию кислорода гемоглобином.

При нормальном парциальном давлении достигается насыщение крови кислородом, при низком же парциальном давлении насыщение крови кислородом может резко снизиться. В то же время сдвиг реакции в кислую сторону способствует лучшей отдаче кислорода тканям и более быстрой диссоциации оксигемоглобина.

В капиллярах кислород отдается тканям; следовательно, в венозной крови содержание его ниже, чем в артериальной. В покое различные ткани организма забирают 20- 30% кислорода, при работе же потребление кислорода тканями достигает 70%.

Отношение артериовенозной разности кислорода к кислородной емкости носит название коэффициента утилизации кислорода. У тренированных людей он конечно, выше.

Содержание углекислоты в крови значительно колеблется в зависимости от наличия в ней различных катионов и интенсивности легочной вентиляции. В покое в артериальной крови у здоровых людей содержание углекислоты колеблется в пределах 44,6-54,7 об. %, а в венозной крови - в пределах 48,3-60,4 об. %. При работе снижению содержания углекислоты в крови способствуют связывание углекислоты катионами, а также вымывание кислоты из крови гипервентиляцией лёгких.

Изменения в крови не является единственными и отдельными в целостном работающем организме. Рассмотрим изменения дыхательной функции. Функция дыхания весьма лабильна и значительно изменяется в связи с работой. Так, выдох при работе осуществляется с участием грудных мышц, сокращение которых уменьшает объем грудной клетки и тем самым жизненную емкость легких. Уменьшение жизненной емкости легких при работе компенсируется перераспределением воздуха в легких. Данное утверждение наглядно иллюстрирует нижеследующая таблица 2.

Таблица 2

Изменения объёма воздуха в лёгких в покое и при работе

Условия опыта	Дыхательный воздух	Резервный воздух	Дополнительный воздух	Жизненная ёмкость лёгких
Покой	0,93	1,77	1,50	5,66
Работа	2,18	0,80	0,86	5,36

Как видно из таблицы, объем дыхательного, т. е. альвеолярного воздуха в работе увеличивается примерно в 2,5 раза за счет объемов резервного и дополнительного воздуха. Жизненная емкость легких может уменьшаться также в зависимости от рабочей позы: если жизненную емкость при спокойном состоянии в вертикальном положении принять за 100, то при сгибании туловища вперед она будет составлять 88,5, а при сгибании назад - 75. При легкой и кратковременной работе может наблюдаться, наоборот, увеличение жизненной емкости легких,

В покое число дыханий в минуту колеблется в пределах 12-24, а легочная вентиляция в пределах 4-10 л, чаще 6-8 л. При работе эти величины возрастают в несколько раз. В покое человек потребляет кислорода 200-300 мл в минуту, а при тяжелой работе в 10-15 раз больше. Доставка такого большого количества кислорода обеспечивается путем значительного усиления функции легких. Легочная вентиляция может быть увеличена до 100-150 л/мин из-за учащения дыхания, и главным образом, увеличения глубины вдоха. У тренированных людей увеличение легочной вентиляции осуществляется за счет усиления глубины дыхания в большей степени, чем у нетренированных.

Величина легочной вентиляции растет пропорционально мощности работы и, следовательно, потреблению кислорода. Такая закономерность позволяет на основании определения величины легочной вентиляции с некоторым приближением судить о величине потребления кислорода ж тем самым об энергетических затратах.

В регуляции дыхания в связи с работой главную роль играет центральная нервная система. Опыты показали увеличение легочной вентиляции в предрабочем (предстартовом) состоянии. Образующиеся в процессе работы условно-рефлекторные связи между интенсивностью работы и легочной вентиляцией при многократном повторении одной и той же работы настолько закрепляются, что соответствующая легочная вентиляция становится неотъемлемым элементом динамического стереотипа. Примером формирования такого стереотипа являются ныряльщики - ловцы жемчуга.

Важную роль в регуляции дыхания при работе играют также гуморальные факторы, обусловливающие изменения рН крови, напряжения углекислоты, кислорода и оказывающие регулирующее влияние через дыхательный центр.

Параллельно с описанными изменениями в ходе работы происходят изменения и в сердечно-сосудистой системе . В покое минутный объем сердца колеблется в пределах 3,5-5,5 л, при мышечной работе он достигает 30-40 л. Между величиной минутного объема сердца, мощностью мышечной работы и потреблением кислорода существует линейная зависимость. Она справедлива только тогда и только тогда, когда состояние потребления кислорода достаточно устойчиво. Это видно из данных, приведенных в нижеследующей таблице 3.

Таблица 3

Зависимость величины минутного объёма сердца от мощности

мышечной работы и потребления кислорода

Работа, КГм	Минутный объем, л/мин	Ударный объем, мл	Потребление кислорода, л/мин
	11.0
	16.6		1.76
1080	22.6
1452	35.0

Увеличение минутного объема сердца происходит за счет учащения сокращений и увеличения ударного (систолического) объема сердца. Систолический объем сердца в покое колеблется в пределах 60- 80 мл; при работе же он может увеличиваться вдвое и более, что зависит от функционального состояния сердца, условий наполнения его кровью, тренировки.

У хорошо тренированного человека систолический объем может при умеренной частоте пульса достигать высоких величин (до 200 мл).

Устанавливающийся в связи с работой, новый уровень деятельности сердечно-сосудистой системы, обеспечивается в основном благодаря нервным, и в меньшей мере, гуморальным влияниям. При этом образование условно-рефлекторных связей способствует установлению этого нового уровня еще до начала работы. Во время работы происходят дальнейшие изменения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Поступление крови в сердце обусловливается венозным притоком и длительностью диастолы. Венозный приток при работе увеличивается. Рефлекторно, воздействием на проприорецепторы, вызывается расширение сосудов мышц и поверхностных сосудов и, одновременно сужение внутренних сосудов - “чревный рефлекс”.

Кровь из мышц перегоняется в вены и сердце, причем скорость движения крови пропорциональна количеству мышечных движений (действие “мышечного насоса”). Такое же действие оказывает перемещение диафрагмы. Длительность диастолы во время работы укорачивается. Механизм укорочения рефлекторный - через барорецепторы в устьях полых вен и проприоцепторы работающих мышц. Общий результат - учащение сердечных сокращений.

Оптимальные условия для работы сердца создаются тогда, когда скорость диастолического наполнения и длительность диастолы соответствуют друг другу. При недостаточном или избыточном кровенаполнении сердце вынуждено работать за счет учащения сокращений.

Эффективность деятельности сердца зависит не только от его функционального состояния, мощности мускулатуры, состояния питания, нервной регуляции, но и от способности развивать силу сокращения в зависимости от диастолического наполнения. Величина ударного объема, таким образом, пропорциональна величине венозного притока.

Ритм сердечной деятельности можно оценить по частоте пульса. Для характеристики мышечной работы учитывается как частота пульса во время работы, так и скорость восстановления его после работы. Обе эти функции зависят от интенсивности и длительности работы. Для работы умеренной тяжести характерна более или менее постоянная частота пульса. При тяжелой работе наблюдается непрерывный рост ее. Скорость восстановления частоты пульса зависит от интенсивности работы, что и следует из нижеследующей таблицы 4.

Таблица 4

Скорость восстановления частоты пульса

в зависимости от интенсивности работы

Характер работы	Величина учащения пульса (в минуту)	Время восстановления исходной величины пульса (минуты)
Умеренная
Значительная
Тяжёлая

У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. От состояния сердечно-сосудистой системы зависит кровоснабжение работающих органов. Регуляция сосудистой системы условно-безусловно-рефлекторная и местная гуморальная.

При этом особую роль в сосудистой регуляции играют продукты обмена (гистамин, адениловая кислота, ацетилхолин), особенно гистамин, сильно расширяющий мелкие сосуды. Большая роль в регуляции сосудов принадле-жит продуктам желез внутренней секреции - адреналину, суживающему сосуды внутренних органов, и вазопрессину (гормон мозгового придатка), действующему на артериолы и капилляры.

Гуморальная регуляция сосудистой системы может осуществляться непосредственно действием на мышечную стенку сосудов и рефлекторно через интерорецепторы.

Нервная регуляция сосудистой системы весьма чувствительна, и этим объясняется большая подвижность кровоснабжения органов. Благодаря ус-ловно-безусловно-рефлекторным и гуморальным механизмам во время работы происходит перераспределение крови из внутренних органов к работающим мышцам и одновременно увеличивается объем сосудистого ложа капилляров. Как видно из таблицы 5, во время работы значительно увеличивается число раскрытых капилляров, их поперечник и емкость.

Следует отметить недифференцированность реакции сосудов, как особенность центрально-нервной регуляции. Так, например, при работе одной рукой сопутствующая сосудистая реакция распространяется на все конечности.

Таблица 5

Число капилляров в покоящейся и деятельной мускулатуре

Условия определения показателей	Число раскрытых капилляров в 1 мм 3 мышцы	Поперечник капилляров, Мк	Емкость капилляров, в процентах к объему мышцы
В покое	30 - 250	3.0 - 3.8	0.02 - 0.03
При сокращении	2 500
При максимальном сокращении	3 000		15.0

Большое значение для оценки функционального состояния организма во время работы имеет кровяное давление, на которое влияют три фактора : величина опорожнения сердца, интенсивность чревного рефлекса и тонус сосудов.

Систолическое (максимальное) давление является показателем энергии, затрачиваемой сердцем, и связано с объемом систолы; в то же время оно характеризует реакцию сосудистых стенок на давление волны крови. Повышение систолического кровяного давления во время работы - показатель усиленной деятельности сердца.

Вследствие повышения при работе максимального давления в сосудистом русле, повышается и пульсовое давление, которое характеризует объем кровоснабжения работающих органов.

Диастолическое (минимальное) давление является показателем сосудистого тонуса, степени расширения сосудов и зависит от сосудодвигательного механизма. При работе минимальное давление изменяется мало. Снижение его свидетельствует о расширении сосудистого ложа и уменьшении периферического сопротивления продвижению крови.

Минутный объем, частота пульса и кровяное давление приходят к исходному уровню после работы значительно позднее, чем показатели других функций. Нередко показатели минутного объема, пульса и кровяного давления в некоторые отрезки восстановительного периода ниже, чем исходные, что свидетельствует о незавершенном еще процессе восстановления.

Во время выполнения мышечной работы и в течение восстановительного периода наблюдаются многофазные изменения функционального состояния центральной нервной системы. Ю.М. Данько описывает три фазы изменения функционального состояния центральной нервной системы во время работы и три фазы после ее прекращения.

Первая фаза изменений, возникающая в начале работы и соответствующая периоду врабатываемости, является фазой инерционного торможения, характеризующего начальные усилия. Эта фаза кратковременна.

Вторая фаза - состояние рабочего возбуждения, появляющаяся в процессе дальнейшего выполнения работы. Длительность этой фазы зависит от тяжести работы.

Третья фаза - состояние вторичного, или охранительного, торможения, возникающего к концу тяжелой утомительной работы.

После прекращения работы первой фазой периода восстановления (четвертая фаза) является состояние после рабочего возбуждения, наблюдающегося в течение короткого времени.

Вторая фаза (пятая) - период после рабочего торможения, длительность которого тем больше, чем тяжелее была работа.

Третья фаза (шестая) - период восстановления возбудимости, протекающей часто волнообразно через фазу повышения возбудимости (экзальтация).

Принципиально такая же динамика функционального состояния центральной нервной системы наблюдается и при статической работе.

При статическом напряжении первой фазой является иррадиация возбуждения с двигательного анализатора, вследствие чего повышается рефлекторная деятельность организма. Ограниченный, достаточной силы очаг возбуждения вызывает вторую фазу индукционных отношений с изменением мозаики очагов возбуждения и торможения, с превалированием тормозных процессов. Третья фаза - иррадиация торможения , после чего наступает утомление.

По окончании статического напряжения часто наблюдается четвертая фаза - последовательная положительная индукция и усиление выше нормы ранее заторможенных функций. Эта фаза кратковременна и сменяется более длительной пятой фазой , характеризующейся развитием последовательного торможения, сменяющегося нередко усилением возбудимости, после чего все функции приходят к норме.

Фазность изменений функционального состояния центральной нервной системы при работе характеризуется соответствующими для каждой фазы показателями высшей нервной деятельности. Так, при возбуждении наблюдается повышение величины условных рефлексов, укорочение латентного периода, упрочение дифференцировочного торможения, увеличение скорости сенсомоторных реакций, частоты биотоков мозга ( -ритм), усиленный распад гликогена, АТФ, креатинфосфата и др.

В фазе торможения наблюдаются обратные процессы: снижение величины условных рефлексов, удлинение латентного периода, увеличение числа случаев растормаживания дифференцировок, уменьшение скорости сенсомоторных реакций, появление 3-ритмов электрической активности мозга, а в дальнейшем  -ритмов, нарушение закона силовых отношений (фазные состояния), запредельное торможение.

Отметим также, что в фазе торможения, в головном мозге, восстанавливаются и энергетические вещества (АТФ, АДФ). Торможение в клетках коры, практически, предназначено для восстановления их состояния.

Таким образом, трудовая деятельность человека предполагает закономерные изменения в его внутренних средах, органах и системах, знание которых необходимо для рационального планирования режимов труда и отдыха, обеспечения мероприятий для высокой производительности труда, активного долголетия, предупреждения болезней от работы.

Мы затронули только небольшую часть знаний о влиянии труда на человеческий организм. Так, не обсудили проблемы терморегуляции при выполнении работы, роль кожи в этих процессах. Подчеркну, что знание этих закономерностей позволяет обосновывать гигиенические требования к параметрам производственного микроклимата.

Также не обсуждали роль зрительного, слухового анализатора в труде, что очень важно при обсуждении гигиенических требований к производственному освещению, передаче информации и пр. В целом рассмотрели аспекты изменений при физическом труде, при интеллектуальной деятельности эти изменения имеют и сходство, и существенные отличия.

Остаётся надеяться, что эти пробелы будут рассмотрены при обсуждении дальнейших вопросов лекционного и практического курса гигиены труда.

Функциональные изменения в организме при физических упражнениях

Движение является основным стимулятором жизнедеятельности организма человека. При недостатке движений наблюдается, как правило, ослабление физиологических функций, понижается тонус и жизнедеятельность организма.

Физические упражнения - это естественные и специально подобранные движения, применяемые в физическом воспитании. Их отличие от обычных движений заключается в том, что они имеют целевую направленность и специально организованы для укрепления здоровья, восстановления нарушенных функций.

Физические упражнения воздействуют на все группы мышц, суставы, связки, которые делаются крепкими, увеличиваются объем мышц, их эластичность, сила и скорость сокращения. Усиленная мышечная деятельность вынуждает работать с дополнительной нагрузкой сердце, легкие и другие органы и системы организма повышая функциональные возможности человека, его сопротивляемость неблагоприятным воздействиям внешней среды. Регулярные занятия физическими упражнениями в первую очередь воздействуют на опорно-двигательный аппарат, мышцы. При выполнении физических упражнений усиливается потоотделение. Во время физических нагрузок усиливается кровоток: кровь приносит к мышцам кислород и питательные вещества, которые в процессе жизнедеятельности распадаются, выделяя энергию. При движениях в мышцах дополнительно открываются резервные капилляры, количество циркулирующей крови значительно возрастает, что вызывает улучшение обмена веществ.

Действие физических упражнений тесно связано с физиологическими свойствами мышц. Каждая поперечнополосатая мышца состоит из множества волокон. Мышечное волокно обладает способностью отвечать на раздражения самой мышцы или соответствующего двигательного нерва. По мышечному волокну проводится возбуждение - это свойство обозначают как проводимость. Мышца способна изменять свою длину при возбуждении, что определяется как сократимость. Сокращение одиночного мышечного волокна проходит две фазы: сокращения - с расходованием энергии и расслабления - с восстановлением энергии.

В мышечных волокнах во время работы происходят сложные биохимические процессы с участием кислорода (аэробный обмен) или без него (анаэробный обмен). Аэробный обмен доминирует при кратковременной интенсивной мышечной работе, а анаэробный - обеспечивает умеренную физическую нагрузку в течение длительного времени. Кислород и вещества, обеспечивающие работу мышцы, поступают с кровью, а обмен веществ регулируется нервной системой. Мышечная деятельность связана со всеми органами и системами по принципам моторно-висцеральных рефлексов; физические упражнения вызывают усиление их деятельности. Сокращение мышц происходит под влиянием импульсов из центральной нервной системы.

Центральная нервная система регулирует движения, получая импульсы от проприорецепторов, которые находятся в мышцах, сухожилиях, связках, капсулах суставов, надкостнице. Ответная двигательная реакция мышцы на раздражение называется рефлексом. Путь передачи возбуждения от проприорецептора в ЦНС и ответная реакция мышцы составляют рефлекторную дугу.

Физические упражнения стимулируют физиологические процессы в организме через нервный и гуморальный механизмы. Мышечная деятельность повышает тонус ЦНС, изменяет функцию внутренних органов и особенно системы кровообращения и дыхания по механизму моторно-висцеральных рефлексов. Усиливаются воздействия на мышцу сердца, сосудистую систему и экстракардиальные факторы кровообращения; усиливается регулирующее влияние корковых и подкорковых центров на сосудистую систему. Физические упражнения обеспечивают более совершенную легочную вентиляцию и постоянство напряжения углекислоты в артериальной крови.

Физические упражнения осуществляются с одновременным участием и психической, и физической сферы человека. Основой в методе лечебной физкультуры является процесс дозированной тренировки, который развивает адаптационные способности организма.

Под воздействием физических упражнений нормализуется состояние основных нервных процессов - повышается возбудимость при усилении процессов торможения, развиваются тормозные реакции при патологически выраженной повышенной возбудимости. Физические упражнения формируют новый, динамический стереотип, что способствует уменьшению или исчезновению патологических проявлений.

Поступающие в кровь продукты деятельности желез внутренней секреции, продукты мышечной деятельности вызывают сдвиги в гуморальной среде организма. Гуморальный механизм во влиянии физических упражнений является вторичным и осуществляется под контролем нервной системы.

Физические упражнения: - стимулируют обмен веществ, тканевой обмен, эндокринную систему;

Повышают иммунобиологические свойства, ферментативную активность, способствуют устойчивости организма к заболеваниям;

Положительно влияют на психоэмоциональную сферу, улучшают настроение;

Оказывают на организм тонизирующее, трофическое, нормализующее влияние и формируют компенсаторные функции.

Физические нагрузки вызывают перестройки различных функций организма, особенности и степень которых зависят от мощности, характера двигательной деятельности, уровня здоровья и тренированности. О влиянии физических нагрузок на человека можно судить только на основе всестороннего учета совокупности реакций целостного организма, включая реакцию со стороны центральной нервной системы (ЦНС), сердечно-сосудистой системы (ССС), дыхательной системы, обмена веществ и др. Следует подчеркнуть, что выраженность изменений функций организма в ответ на физическую нагрузку зависит, прежде всего, от индивидуальных особенностей человека и уровня его тренированности. В основе развития тренированности, в свою очередь, лежит процесс адаптации организма к физическим нагрузкам. Адаптация - совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособлений организма к изменению окружающих условий и направленная на сохранение относительного постоянства его внутренней среды - гомеостаза.

В понятиях "адаптация, адаптированность", с одной стороны, и "тренировка, тренированность", с другой стороны, много общих черт, главной из которых является достижение нового уровня работоспособности. Адаптация организма к физическим нагрузкам заключается в мобилизации и использовании функциональных резервов организма, совершенствовании имеющихся физиологических механизмов регуляции. Никаких новых функциональных явлений и механизмов в процессе адаптации не наблюдается, просто имеющиеся уже механизмы начинают работать совершеннее, интенсивнее и экономичнее (урежение сердцебиения, углубление дыхания и др.).

Процесс адаптации связан с изменениями в деятельности всего комплекса функциональных систем организма: сердечно-сосудистой, дыхательной, нервной, эндокринной, пищеварительной, сенсомоторной и др. Разные виды физических упражнений предъявляют различные требования к отдельным органам и системам организма. Правильно организованный процесс выполнения физических упражнений создает условия для совершенствования механизмов, поддерживающих гомеостаз. В результате этого сдвиги, происходящие во внутренней среде организма, быстрее компенсируются, клетки и ткани становятся менее чувствительными к накоплению продуктов обмена веществ.

Среди физиологических факторов, определяющих степень адаптации к физическим нагрузкам, большое значение имеют показатели состояния систем, обеспечивающих транспорт кислорода, а именно: система крови и дыхательная система.

Кровь и кровеносная система. В организме взрослого человека содержится 5-6 л крови. В состоянии покоя 40-50% ее не циркулирует, находясь в гак называемом депо (селезенка, кожа, печень). При мышечной работе увеличивается количество циркулирующей крови (за счет выхода из "депо"). Происходит ее перераспределение в организме: большая часть крови устремляется к активно работающим органам: скелетным мышцам, сердцу, легким. Изменения в составе крови направлены на удовлетворение возросшей потребности организма в кислороде. В результате увеличения количества эритроцитов и гемоглобина повышается кислородная емкость крови, т.е. увеличивается количество кислорода, переносимого в 100 мл крови. При занятиях спортом увеличивается масса крови, повышается количество гемоглобина (на 1-3%), увеличивается число эритроцитов (на 0,5-1 млн в кубическом миллиметре), возрастает количество лейкоцитов и их активность, что повышает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям. В результате мышечной деятельности активизируется система свертывания крови. Это одно из проявлений срочной адаптации организма к воздействию физических нагрузок и возможным травмам с последующим кровотечением. Программируя "с опережением" такую ситуацию, организм повышает защитную функцию системы свертывания крови.

Двигательная деятельность оказывает существенное влияние на развитие и состояние всей системы кровообращения. В первую очередь изменяется само сердце: увеличиваются масса сердечной мышцы и размеры сердца. У тренированных людей масса сердца составляет в среднем 500 г, у нетренированных - 300.

Сердце человека чрезвычайно легко поддается тренировке и как ни один другой орган нуждается в ней. Активная мышечная деятельность способствует гипертрофии сердечной мышцы и увеличению полостей сердца. Объем сердца у спортсменов больше на 30%, чем у людей, не занимающихся спортом. Увеличение объема сердца, особенно его левого желудочка, сопровождается повышением его сократительной способности, увеличением систолического и минутного объемов.

Физическая нагрузка способствует изменению деятельности не только сердца, но и кровеносных сосудов. При физических нагрузках почти полностью раскрывается микроскопическая капиллярная сеть, которая в покое задействована всего на 30-40%. Все это позволяет существенно ускорить кровоток и, следовательно, увеличить поступление питательных веществ и кислорода во все клетки и ткани организма.

Работа сердца характеризуется непрерывной сменой сокращений и расслаблений его мышечных волокон. Сокращение сердца называется систолой, расслабление - диастолой. Количество сокращений сердца за одну минуту - частота сердечных сокращений (ЧСС). В состоянии покоя у здоровых нетренированных людей ЧСС находится в пределах 60-80 уд/мин, у спортсменов - 45-55 уд/мин и ниже. Урежение ЧСС в результате систематических занятий физическими упражнениями называется брадикардией. Брадикардия препятствует "изнашиванию" миокарда и имеет важное оздоровительное значение. На протяжении суток, в течение которых не было тренировок и соревнований, сумма суточного пульса у спортсменов на 15-20% меньше, чем у лиц того же иола и возраста, не занимающихся спортом.

Мышечная деятельность вызывает учащение сердцебиения. При напряженной мышечной работе ЧСС может достигать 180-215 уд/мин. Увеличение ЧСС имеет прямо пропорциональную зависимость от мощности мышечной работы. Чем больше мощность работы, тем выше показатели ЧСС. Тем не менее при одинаковой мощности мышечной работы ЧСС у менее подготовленных лиц значительно выше. Кроме того, при выполнении любой двигательной деятельности ЧСС изменяется в зависимости от пола, возраста, самочувствия, условий занятий (температура, влажность воздуха, время суток и т.д.).При каждом сокращении сердца кровь выбрасывается в артерии под большим давлением. В результате сопротивления кровеносных сосудов ее передвижение в них создается давлением, называемое кровяным давлением. Наибольшее давление в артериях называют систолическим, или максимальным, наименьшее - диастолическим, или минимальным. В состоянии покоя у взрослых людей систолическое давление составляет 100-130 мм рт. ст., диастолическое - 60-80 мм рт. ст. По данным Всемирной организации здравоохранения, артериальное давление до 140/90 мм рг. ст. является нормотоническим, выше этих величин - гипертоническим, а ниже 100-60 мм рт. ст. - гипотоническим. В процессе выполнения физических упражнений, а также после окончания тренировки артериальное давление обычно повышается. Степень его повышения зависит от мощности выполненной физической нагрузки и уровня тренированности человека. Диастолическое давление изменяется менее выражено, чем систолическое. После длительной и очень напряженной деятельности (например, участие в марафоне) диастолическое давление (в некоторых случаях и систолическое) может быть меньше, чем до выполнения мышечной работы. Это обусловлено расширением сосудов в работающих мышцах.

Важными показателями производительности сердца являются систолический и минутный объем. Систолический объем крови (ударный объем) - это количество крови, выбрасываемой правым и левым желудочками при каждом сокращении сердца. Систолический объем в покое у тренированных - 70-80 мл, у нетренированных - 50-70 мл. Наибольший систолический объем наблюдается при ЧСС 130-180 уд/мин. При ЧСС свыше 180 уд/мин он сильно снижается. Поэтому наилучшие возможности для тренировки сердца имеют физические нагрузки в режиме 130-

180 уд/мин. Минутный объем крови (МОК) - количество крови, выбрасываемое сердцем за одну минуту, зависит от ЧСС и систолического объема крови. В состоянии покоя МОК составляет в среднем 5-6 л, при легкой мышечной работе увеличивается до 10-15 л, при напряженной физической работе у спортсменов может достигать 42 л и более. Увеличение МОК при мышечной деятельности обеспечивает повышенную потребность органов и тканей в кровоснабжении.Нервная система в управлении движениями. При управлении движениями ЦНС осуществляет очень сложную деятельность. Для выполнения четких целенаправленных движений необходимо непрерывное поступление в ЦНС сигналов о функциональном состоянии мышц, степени их сокращения и расслабления, позе тела, положении суставов и угла сгиба в них. Вся эта информация передастся от рецепторов сенсорных систем и особенно от рецепторов двигательной сенсорной системы, расположенных в мышечной ткани, сухожилиях, суставных сумках. От этих рецепторов по принципу обратной связи и по механизму рефлекса в ЦНС поступает полная информация о выполнении двигательного действия и сравнении ее с заданной программой. При многократном повторении двигательного действия импульсы от рецепторов достигают двигательных центров ЦНС, которые соответственным образом меняют свою импульсацию, идущую к мышцам, в целях совершенствования разучиваемого движения до уровня двигательного навыка.

Двигательный навык - форма двигательной деятельности, выработанная по механизму условного рефлекса в результате систематических упражнений. Процесс формирования двигательного навыка проходит фазы генерализации, концентрации, автоматизации.Фаза концентрации характеризуется снижением процессов возбуждения благодаря дифференцированному торможению, концентрируясь в нужных зонах головного мозга. Исчезает излишняя напряженность движений, они становятся точными, экономичными, выполняются свободно, без напряжения, стабильно.

В фазе автоматизации навык уточняется и закрепляется, выполнение отдельных движений становится как бы автоматическим и не требует контроля сознания, которое может быть переключено на окружающую обстановку, поиск решений и т.п. Автоматизированный навык отличается высокой точностью и стабильностью всех составляющих его движений.

Под влиянием кинезитерапевтической тренировки и физических упражнений в организме наступают самые разнообразные положительные структурные и функциональные изменения. При этом, чем более интенсивна (но оптимальна для данных условий) физическая нагрузка, тем более активно протекают процессы ассимиляции в ходе восстановления и тем более значительны эти изменения.

Благоприятное воздействие на нервную систему выражается в улучшении самочувствия и сна, устойчивости настроения. Сила, равновесие, подвижность и пластичность нервных процессов осуществляются на более высоком уровне. Совершенствуются регулирующая и координирующая роль нервной системы.

Повышается возбудимость и лабильность нервных клеток: уменьшается латентный период двигательной реакции (до 0,15-0,19 сек)., двигательная реобаза и хронаксия снижаются (соответственно до 8-12 вольт и 0,08-1,20 мсек), относительно чаще альфа-ритм, более высокие амплитуды и более быстрое усвоение ритма возбуждения и шире возможность воспроизведения раздражений большей частоты (по данным ЭЭГ исследований).

Усиливается активность анализаторов: зрительная реобаза и хронаксия снижаются, расширяется периферическое зрение и т. д. Повышается ферментативная активность в нервной ткани (в том числе и окислительная). В этом случае буферная роль нервной системы приобретает большое значение.

Под влиянием центральных и локальных механизмов улучшается трофика опорно-двигательного аппарата. Это противодействует атрофическим изменениям при патологическом процессе и способствует развитию так называемой рабочей гипертрофии.

В скелетной части опорно-двигательного аппарата наступают разнообразные изменения: увеличивается поперечный (а согласно ряду данных и продольный) размер диафизов трубчатых костей, утолщается кортикальный слой, меняются структура и расположение костных пластинок (по силовым линиям), появляются гребни, шероховатости и выросты в местах прикрепления сухожилий, повышается отложение кальция (образование костной мозоли).

В мышцах развивается типичная рабочая гипертрофия (особенно при силовой изометрической и статической работе): увеличивается объем мышечных волокон (с утолщением сарколлемы и увеличением количества саркоплазмы, миофибрилл и других структурных элементов). В результате этого мышечная масса может увеличиться (активная масса тела, а оттуда и относительный вес) до 45-50% общей массы тела. Эластичность мышц улучшается.

Кровоснабжение в мышцах также улучшается. Увеличивается число капилляров и анастомоз сосудов.

Наблюдаются повышенная возбудимость и лабильность, значительная биоэлектрическая активность и усовершенствование мышечных проприорецепторов. Мышечный тонус оптимально повышен в покое и максимален при сокращении. Хронаксия и тонус мышц-антагонистов приближаются. Мышечная сила повышается.

В мышцах обнаруживается повышение энергетического потенциала и усиление ферментативной активности: большее количество гликогена, креатин фосфата, солей натрия (меньше калия), кальция, магния и железа, миозина, миоглобина и др. Таким образом улучшаются химизм мышечного сокращения и сократительные свойства мышцы, повышается кислородная емкость мышц и т. д. Различные ферменты активизируются (фосфорилаза, гексокиназа и др.). Эти функциональные и биохимические изменения сильнее выражены при применении динамических упражнений.

Связочно-суставной аппарат укрепляется, сохраняя и улучшая подвижность суставов. Эффективно для лечения , и других заболеваний системного характера.

Сердечно-сосудистая система , кровообращение и кровь являются относительно наиболее лабильными функциональными системами к кинезитерапевтической тренировке и физическим упражнениям. Преобладание ваготонии в условиях покоя у хорошо тренированного организма улучшает трофику и процессы ассимиляции, что отражается благоприятно на функциональных возможностях сердечно-сосудистой системы. Значительное участие проприорецепторов в механизме регуляции различных параметров кровообращения делает их чрезвычайно чувствительными к физическим упражнениям. Даже самая незначительная статическая работа отражается на работе сердечно-сосудистой системы. Поэтому поза и исходное положение, выбираемые при кинезитерапевтических процедурах, имеют большое значение для лечебного эффекта.

В мышце сердца развивается рабочая гипертрофия - тоногенное расширение желудочков и предсердий с утолщением мышечных волокон. Однако степень этой гипертрофии не превышает нормальных вариаций. Она сопровождается улучшением сократительных функций и усилением коронарного кровообращения. Баллистокардиографические исследования отмечают высокий баллистокардиографический индекс, увеличение амплитуды волн и основных интервалов. Рентгенокимографические исследования аналогичны. Увеличение ударного объема (улучшение сократительной функции) при сравнительно меньшем минутном объеме (экономичность) в процессе физического усилия указывает на повышение функциональных возможностей сердца тренированного. Фазовый анализ также подкрепляет эти выводы: удлинение механической систолы не сопровождается увеличением периода выбрасывания крови из левого желудочка.

Пульс нормализуется, снижается его лабильность в покое и после работы, развивается умеренная синусовая брадикардия.

Артериальное давление (аускультативно) показывает тенденцию к понижению. Действуя в качестве неспецифического вида терапии, движение дает отчетливый депрессорный (ослабляющий тонус сосудов) эффект у больных с и прессорный» (усиливающий тонус сосудов) эффект у больных с гипотонией, т. е. перестраивает патологический динамический стереотип. Продолжительное применение кинезитерапевтических средств стойко повышает пульсовое и средне-динамическое осцилляторное артериальное давление, что, несомненно, является благоприятным фактором. Внутривенное давление у больных с гипотонией нормализуется. Также нормализуется и скорость кровотока.

Применение кинезитерапевтических средств (главным образом ЛФК) тренирует и совершенствует экстракардиальные факторы (действие мышц, исполняющих роль насоса, движения диафрагмы, роль, дыхательной мускулатуры).

В крови повышаются содержание гемоглобина, число эритроцитов. Увеличивается кислородная емкость крови (приблизительно на 1-2%) и ее щелочной резерв (приблизительно на 10-20%). Усиливается активность ферментов крови (каталазы, карбоангидразы и др.). Уровень сахара в крови становится более устойчив, что не лишено значения для профилактики коронарных спазмов.

Дыхание и газообмен являются функциональными системами, имеющими непосредственное отношение к действию физических упражнений. Механика внешнего дыхания совершенствуется. Повышается сила дыхательной мускулатуры, увеличивается подвижность грудной клетки и диафрагмы. В результате этого дыхание замедляется и углубляется, делается более эффективным: объем резервного воздуха уменьшается, а объем дыхательного увеличивается, за счет чего улучшается легочная вентиляция.

Наблюдается увеличение жизненной емкости легких (до 2600-2800 сма на 1 м2 поверхности тела) и дыхательной легочной поверхности, обеспечивающей диффузию газов между альвеолярным воздухом и кровью.

Эти изменения внешнего дыхания обусловливают соответствующие улучшения газообмена: более полное усвоение кислорода, лучшая приспособляемость к условиям гипоксии и большой кислородный долг и др. Отличная профилактика , и даже .

Обмен веществ и энергообмен также претерпевают положительные изменения: устойчивое равновесие азота и положительный азотный баланс, увеличение углеводных запасов, уменьшение отложения жиров и др.

В выделительной системе наблюдается ряд изменений, сопровождающихся повышенным выделением креатина, а в пищеварительной - повышение секреторной и моторной функций, улучшение аппетита. Не зря кинезитерапия эффективна при лечении таких болезней, как и .