Теория центрально нервной регуляции трудовой деятельности

Всякая деятельность организма начинается с деятельности центральной нервной системы. Это основное положение современной физиологии имеет огромное значение для физиологии труда, изучающей деятельность целостного организма.

Особенно важна в деятельности организма двигательная функция. Именно эта функция обеспечивает взаимодействие организма и среды, приспособление к среде. Деятельность скелетно-мышечной системы, по выражению И. П. Павлова, является главнейшим проявлением высшей нервной деятельности организма, реакцией на внешний мир. В отличие от деятельности животного двигательная деятельность человека прежде всего определяется социальными условиями и присущими человеку нервными процессами, связанными со второй сигнальной системой.

Физиологической основой двигательной деятельности человека являются сложные безусловные и условные рефлексы, возникающие и формирующиеся благодаря сочетанной деятельности первой и второй сигнальной системы.

Основную роль в образовании двигательных актов человека играет кора головного мозга, в которой сосредоточены решающие звенья рефлекторного процесса. В коре головного мозга образуются временные связи между многочисленными внутренними и внешними раздражителями, связи с исполнительными органами, которые осуществляют двигательное действие, и внутренними органами, обеспечивающими нормальную двигательную функцию (сердечно-сосудистая система, дыхательная система, гормональная система и др.). Они протекают на основе законов иррадиации и концентрации нервных процессов возбуждения и торможения и взаимной индукции. Образование двигательного условного рефлекса можно представить себе следующим образом. Любой внешний раздражитель действует через рецепторные системы на корковый конец соответствующего анализатора. Вследствие выработанной в онтогенезе временной связи возникшее возбуждение иррадиирует на корковый отдел двигательного анализатора и вызывает действие двигательного аппарата. Этот процесс можно назвать пусковым механизмом коры головного мозга, первым этапом ее деятельности в образовании двигательного акта.

Вторым этапом деятельности, наступающим вслед за первым, является включение корригирующего механизма осуществления движения, который связан с развивающимся напряжением мускульного аппарата. Через проприорецепторы мышечное напряжение немедленно сигнализирует корковому отделу двигательного анализатора и приобретает значение специального для самой мышцы условного раздражителя, регулирующего ее деятельность. Подкрепляющим же безусловным раздражителем является достижение цели, т. е. правильное решение задачи путем приспособления скелетно-мышечной и всех прочих систем и органов к выполнению ее. В процессе жизнедеятельности человека вследствие повторения движений (упражнений) образованные временные связи закрепляются, становятся прочными,— формируется, по И. П. Павлову, динамический стереотип. Образование стереотипа является в высшей степени благоприятным фактором в деятельности организма, позволяющим производить работу значительно экономнее в отношении затраты нервной и мышечной энергии. При наличии стереотипа устраняются лишние движения, они становятся более точными, пространственно более короткими, приобретается определенный автоматизм. Значительно облегчается работа коры головного мозга, деятельность всех внутренних органов (сердечно-сосудистой системы, дыхательной системы и др.), повышается коэффициент полезного действия работы мышц. Динамический стереотип, таким образом, является сложной уравновешенной системой всех внутренних процессов, которая легко может быть воспроизведена при повторении условий, вызвавших ее образование. В то же время стереотип характеризуется динамичностью вследствие изменчивости условий существования и деятельности организма. Эта подвижность стереотипа играет большую роль в приспособлении организма к меняющимся условиям внешней среды.

Таким образом, двигательная деятельность является условно-безусловным рефлекторным процессом, в основе которого лежит возникновение и закрепление временных связей в коре головного мозга.

3.1. Строение нервной системы человека

Нервная система человека состоит из двух больших отделов:

- ЦНС, включающей головной и спинной мозг;

- Периферийной нервной системы, которая состоит из нервных волокон, отходящих от головного и спинного мозга.

В зависимости от функций выделяют соматическую и вегетативную нервные системы. Соматическая нервная система регулирует опорно-двигательный аппарат и органы чувств. Вегетативная нервная система регулирует процессы обмена веществ и работу всех внутренних органов (сердца, почек, легких и т.д.)

Спинной мозг расположен в позвоночном канале. Из него выходит 31 пара смешанных нервов, оплетающих своими тонкими иголочками все части тела.

Головной мозг заполняет пространство черепа и имеет мозговой столб и передний или большой мозг, разделенный на два полушария. Мозговой столб состоит из продолговатого, среднего, промежуточного мозга и мозжечка.

Большие полушария головного мозга состоят из серого и белого вещества. Белое вещество образовано нервными волокнами и находится в середине. Серое вещество состоит из нервных клеток и глий, расположено сверху и образует кору головного мозга. Глии – вспомогательные клетки, являющиеся опорой нервных клеток и выполняющие функцию их питания.

Нервные клетки головного мозга при помощи ответвлений связаны между собой и нервными клетками, расположенными в разных участках тела.

Кора головного мозга является высшим отделом ЦНС и функционирует во взаимодействии с нижними. Центры регуляции различных функций организма локализированы в следующих зонах коры:

- сенсорных (зрительный, слуховой, болевой и т.д.);

- моторные (управляют движениями);

- ассоциативные (память, логическое мышление, представление, обучение).

Главной структурной и функциональной единицей нервной системы является специализированная нервная клетка – нейрон. Он состоит из тела и ответвлений: одного длинного аксона и множества коротких – дендритов.

Аксон простирается от ЦНС к тому или иному органу. Из аксонов состоят нервы и нервные волокна. Функция аксона заключается в проведении нервных импульсов к другим нейронам или исполнительным органам – мышцам, железам, кровеносным сосудам и т.д.

Дендриты осуществляют связь между отдельными нервными клетками и, как правило, не выходят за пределы ЦНС.

Тело клетки выполняет функцию питания ответвлений.

Основными свойствами нервной ткани являются возбудимость и проводимость.

Возбудимость – способность развивать возбуждение в ответ на раздражение.

Проводимость – способность передавать возбуждение от одних клеток к другим.

Функциями нейронов являются восприятие раздражений, их переработка, передача информации (импульсов) и формирование ответной реакции.

В соответствии с функциями различают три группы нейронов:

Афферентные (чувствительные, сенсорные) воспринимают, перерабатывают и передают информацию к ЦНС (расположены вне ЦНС).

Промежуточные (вставные) осуществляют контакт между нервными клетками (расположены во всех отделах мозга).

Эфферентные (двигательные, моторные) посылают импульсы к рабочим органам, обеспечивают эффект деятельности.

Нервные волокна (ответвления нейронов, покрытые оболочкой) делятся на два вида:

Афферентные (доцентровые) передают информацию от периферийных тканей и органов к ЦНС.

Эфферентные (отцентровые) передают команды от ЦНС к рабочим органам.

Доцентровые нервы имеют особые аппараты восприятия во всех органах и тканях организма - рецепторы.

Рецептор – нервно-физиологический аппарат, воспринимающий раздражения из внешней или внутренней среды и преобразующий его в нервный импульс.

Экстерорецепторы воспринимают раздражения из внешней среды. Интерорецепторы воспринимают сигналы от органов и тканей самого организма.

В зависимости от характера раздражителя рецепторы подразделяются на:

- механорецепторы - возбуждаются под действием механической энергии (рецепторы двигательной, вестибулярной, слуховой, тактильной сенсорных систем и рецепторы, которые находятся в стенках кровеносных сосудов и воспринимают кровяное давление);

- рецепторы зрительной сенсорной системы (преобразуют электромагнитные волны, что обеспечивает восприятие света и цвета);

- терморецепторы – рецепторы кожи и других органов, воспринимающие тепловую энергию;

- химорецепторы – интерорецепторы, трансформирующие химическую энергию (размещены в различных тканях организма и возбуждаются, когда изменяется внутренняя среда организма).

3.2. Нервные процессы и их динамика

Возбуждение – биологический процесс, который складывается из нервных импульсов и приводит в действие тот или иной орган или элемент.

Процесс возбуждения возникает во всех органах, состоящих из нервной и мышечной тканей и в железах. Специфической особенностью возбуждения является его способность передаваться по нервным волокнам, что обеспечивает физиологическую связь между всеми системами и элементами организма, их функциональное единство. Чем большую нагрузку в виде процесса возбуждения способны выдержать элементы мозга или нервная ткань, тем выше их работоспособность.

Для возникновения возбуждения имеют значения сила раздражителя, скорость нарастания раздражения и время действия.

По силе раздражители подразделяются на:

- подпороговые (сила недостаточна для возбуждения);

- пороговые (минимальная сила достаточная для возбуждения);

- надпороговые (большая сила, приводящая к значительным функциональным изменениям).

Между силой раздражителя и продолжительностью его действия существуют обратная зависимость: чем больше силы раздражителя, тем меньше продолжительность его действия, необходимая для возникновения возбуждения, и наоборот.

Торможение – сложный биологический процесс, прекращающий или ослабляющий деятельность того или иного органа, снижает уровень активности физиологических систем.

В работающих физиологических системах процессы возбуждения и торможения тесно связаны с процессами истощения и восстановления. Когда истощение материальных ресурсов клетки достигает определенного количественного значения, включается процесс торможения, прекращающий дальнейшее использование функциональных ресурсов. Истощение является раздражителем процесса торможения, а торможение – раздражитель возобновления процессов в клетках. В состоянии торможения нервная клетка не реагирует на поступающие импульсы и активно возобновляет свои ресурсы.

Сила нервных процессов – способность нервных клеток развивать и длительное время выдерживать значительные напряжения возбуждения и торможения.

Уравновешенность нервных процессов – соотношение силы нервных процессов.

Подвижность нервных процессов – скорость перехода возбуждения в торможение, и наоборот.

Основные принципы деятельности нервной системы:

- принцип детерминизма – все реакции организма имеют свою причину, т.е. обусловлены действием раздражителей;

- принцип анализа и синтеза – вся деятельность организма осуществляется на основе анализа и синтеза сигналов, которые на него действуют;

- принцип структурности – каждый нервный процесс происходит в определенных отделах мозга;

- принцип системности – разнообразные функции организма объединяются для слаженного взаимодействия.

3.3 Рефлекторная функция центральной нервной системы

Основу деятельности нервной системы составляет элементарный акт – рефлекс.

Рефлекс – реакция организма в ответ на раздражители внешней или внутренней среды, происходящая с обязательным участием ЦНС. Рефлекс проявляется в возникновении или прекращении какого-либо действия.

Путь осуществления рефлекса называется рефлекторной дугой.

Рефлекторная дуга состоит из:

- рецептора, воспринимающего раздражения;

- афферентного нервного волокна, по которому возбуждение передается от рецептора в ЦНС;

- вставных нейронов, передающих возбуждение от афферентных к эфферентным нейронам;

- эфферентных нервных волокон, по которым возбуждение передается к рабочим органам;

- эффектор – рабочий орган.

Принципы рефлекторной деятельности:

- Принцип обратной связи. Во время осуществления рефлекса от рабочих органов поступают сигналы в ЦНС относительно эффективности реакции.

- Принцип общего конечного пути. Количественное преобладание афферентных нейронов над эфферентными является причиной того, что последние являются общим конечным путем для многих рефлексов от ЦНС к рабочим органам.

- Принцип доминанты – в каждый момент преобладает определенный рефлекс.

Существуют безусловные и условные рефлексы.

Безусловные рефлексы являются врожденными и передаются наследственно. Они характеризуются стереотипной формой проявления и обеспечивают приспособление организма к постоянным условиям. Безусловные рефлексы подразделяются на простые (моргание, кашель и т.д.) и сложные (защитный, исследовательский, ориентировочный и т.д.). Безусловные рефлексы являются результатом деятельности подкорковых образований и нижних отделов ЦНС.

Функции подкорковых и нижних отделов ЦНС, обеспечивающие простые отношения организма с окружающей средой и слаженную деятельность внутренних органов составляют нижнюю нервную деятельность.

Условный рефлекс – реакция организма, которая усваивается при определенных условиях в процессе индивидуального развития.

Для формирования условных рефлексов необходимо сочетание во времени двух раздражителей:

1. индифферентного (безразличного) для данного вида деятельности, который в дальнейшем станет условным сигналом;

2. безусловного раздражителя, вызывающего безусловный рефлекс.

Образование условных рефлексов является функцией коры головного мозга, а условный рефлекс – единицей высшей нервной деятельности.

Высшая нервная деятельность – объединенная деятельность коры больших полушарий, подкорковых образований и нижних отделов ЦНС, обеспечивающая сложные отношения организма человека с внешней средой.

Высшая нервная деятельность человека базируется на двух сигнальных системах.

Первая сигнальная система – деятельность больших полушарий головного мозга, при помощи которых формируются и осуществляются условные рефлексы на материальные раздражители (свет, звук, механическое раздражение и др.).

Вторая сигнальная система – деятельность больших полушарий мозга человека, обеспечивающая формирование и обеспечение условных рефлексов на словесные сигналы.

В процессе трудовой деятельности формируется устойчивая последовательность условных рефлексов, способствующая более успешному выполнению трудовых операций. Такой выработанный и закрепленный тренировкой автоматизированный способ достижения определенной цели и решения поставленной задачи называется динамическим рабочим стереотипом.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Принципы центральной нервной регуляции трудовой деятель­ности.

Нейрофизиологическая структура целенаправленной производственной деятельности очень сложна. Вся разнообразная деятельность клеток, тканей, органов и систем человеческого организма регулируется и управляется ЦНС; благодаря деятель­ности которой организм представляет собой единое, слаженное целое. Это основное положение современной физиологии имеет огромное значение для физиологии труда, изучающей деятель­ность целостного организма. Теория центрально-нервной регуля­ции трудовой деятельности разработана русскими физиологами— И. М. Сеченовым, И. П. Павловым. Н. Е. Введенским, А. А. Ух­томским. Независимо от характера производственной деятельно­сти обязательным внешним проявлением трудового процесса является двигательная активность человека. В процессе реализа­ции трудовой активности происходит взаимодействие организма со средой, приспособление к ней. Основоположник русской физио­логии И. М. Сеченов установил, что психические процессы по своему происхождению - рефлексы с началом в чувственном воз­буждении и концом в мышечном движении.

Учение И. П. Павлова об условных рефлекса у и второй сигнальной системе показывает, что двигательные реакции человека по своей физиологической сущности - сложные условные рефлексы. Возникновение двигательного действия (рабочего движе­ния) у человека связано с речевыми (вторая сигнальная систе­ма) и чувственными (первая сигнальная система) раздражите­лями. По И. П. Павлову, никакое рабочее движение не может начаться без раздражения, воспринимаемого органами чувств. В качестве условного раздражителя в процессе труда решающее значение имеют словесные сигналы, инструкции.

В процессе выработку условного рефлекса, лежащего в основе конкретного трудового действия, выделяются 2 этапа:

для 1-го этапа образования условного рефлекса характерна широкая иррадиация возбуждения в ЦНС. когда в осуществлении того или иного двигательного действия принимают участие многие центры коры головного мозга. У рабочего на этой стадии обучения много лишних движений, усилий, частые ошибки.

На 2-м этапе по мере усвоения и закрепления правильных приемов работы (в основе которых лежит только подкрепление заданного условного сигналa) происходит концентрация возбуждения в соответствующих центрах головного мозга. Основным фактором, определяющим характер межцентральных взаимоотношений в процессе трудовой деятельности, по А. А. Ухтомскому, является состояние повышенной возбудимости в определенной функциональной системе.

Доминантные центры обладают повышенной возбудимостью и способностью к суммации возбуждений, поступающих из разных источников с местным возбуждением, в результате чего они первыми настраиваются на оптимальный ритм и темп работы. Это способствует оптимизации рабочих движений. Формирование доминанты сопровождается широким развитием сопряженного торможения в других областях ЦНС, поэтому происходит подавление любой, не относящейся к производственной, деятельности. Характерной чертой доминанты является инертность, способность долго удерживать возбуждение, сохраняться в ЦНС в виде следа и заново сформироваться при подходящих условиях. Это обеспечивает возможность полноценного воспроизведения приобретенных трудовых навыков.

Таким образом, формирование доминанты неразрывно связано с широким развитием торможений в областях ЦНС, не входящих в сферу положительного проявления доминанты. Этот этап образования условных рефлексов характеризуется четкими, экономными рабочими движениями, отсутствием ошибок.

Определяя роль доминанты в рефлекторном поведении человека, А. А. Ухтомский рассматривал в то же время деятельность человека как сложную функциональную систему, включающую совокупность психических актов, где высшим регулятором действия является сознание, регулируемое доминирующей мотивацией личности.

Важность мотивов и потребностей человека, определяемых его кортикальными установками, состоит в том, что в процессе трудовой деятельности они формируются под воздействием социальных факторов, отражая биосоциальную природу человека и оказывая существенное влияние на реализацию огромных биологических резервов ЦНС.

Для трудовой деятельности человека характерно многократное повторение в определенной последовательности различного рода раздражителей, которые складываются в определенную функциональную систему работы коры головного мозга, названную И. П. Павловым динамическим стереотипом.

Динамический стереотип как совокупность условных рефлексов включает в себя, помимо двигательных, и вегетативные компоненты, создающие единую систему жизнеобеспечения при осуществлении рабочих движений. В трудовой деятельности динамический стереотип вырабатывается в ходе обучения рабочего производственным операциям. После многократного повторения приемов работы и их усвоения переход от одного элемента рабочей операции к другому происходит без переключения внимания и мышления на выполнение каждого элемента. По мере закрепления динамического стереотипа возникает автоматизм в действиях рабочего.

Современные теоретические представления о центральной регуляции трудовой деятельности основываются на теории функциональных систем П. К. Анохина, гипотезе о жестких и гибких звеньях системы мозгового обеспечения психических процессов Н. П. Бехтеревой.

Согласно теории функциональных систем П. К. Анохина, любой целенаправленный двигательный акт осуществляется посредством функциональной системы как замкнутого циклического образования с наличием обратной информации о результате действия. Важнейшими элементами такой системы являются афферентный синтез, принятие решения, построение программы действия, акцептор результата действия, результат действия, обратная афферентация.

Афферентный синтез заключается в обработке 4 основных видов афферентных возбуждений:

1. Мотивационное возбуждение — формируется под влиянием метаболических, гормональных и социальных факторов. Оно определяет цель действия и способствует активному отбору сенсорной информации, необходимой для построения целенаправленного поведения.

2. Обстановочная афферентация — создается воздействием на организм всей совокупности внешних раздражителей и обеспечивает приспособление поведенческой реакции к данным условиям.

3. Активация аппарата памяти — позволяет организму использовать прошлый опыт для принятия оптимального в данной обстановке решения.

4. Пусковая афферентация — условный раздражитель, нередко - речевой. Эмоции являются обязательным существенным компонентом афферентации, определяющим качество двигательного акта.

Афферентный синтез заканчивается формированием программы действия, состоящей из двух принципиально различных элементов: 1) эфферентной программы действия, т. е. определенной последовательности набора команд, поступающих на исполнительные приборы - эффекторы (скелетные мышцы, железы внутренней секреции, сердечно-сосудистая, дыхательная и другие системы), и 2) акцептора результата действия, т. е. нейронной модели предполагаемого результата, к которому должно привести данное действие.

Информация о реальных результатах действия, поступающая в ЦНС в составе обратной афферентации, сличается с этой моделью, что обеспечивает постоянную оценку полученного результата и определяет целесообразность поведенческого акта.

В случае совпадения ожидаемых и реальных параметров результата устраняется исходная мотивация, возникает положительная эмоция, в памяти закрепляется система нервных соотношений, приведшая к достижению цели. В случае несовпадения возникает ориентировочная реакция, а при длительных несовпадениях — отрицательная эмоциональная реакция.

Таким образом, трудовая деятельность человека осуществляется прежде всего за счет формирования динамических мозговых систем, определяющих совокупность психических процессов, разнообразные двигательные акты, усиленную работу систем жизнеобеспечения организма и обеспечивающих оптимальную их координацию.

Двигательный аппарат человека и основные проявления мышечной деятельности. Двигательным аппаратом называется совокупность тканей и органов, обеспечивающих перемещение тела в пространстве или активное его воздействие на окружающие предметы. Кроме того, непосредственным организатором движения и контролером его качества, определяющим также и функциональные свойства периферического аппарата движения, являются соответствующие нейронные ансамбли ЦНС, объединенные в функциональную систему двигательного акта.

Специальный раздел анатомии и физиологии двигательного аппарата, в котором изучаются условия равновесия живого тела в пространстве и внешнего протекания движений, носит название биомеханика.

Биомеханический закон координации рабочих движений заключается в том, что при выполнении координированных движений рабочие движения приобретают определенность в результате исключения всех возможных движений, всех степеней свободы, кроме одной, соответствующей выполнению данного целесообразного движения. Каждое рабочее движение получает свою определенность благодаря формированию динамического стереотипа, обеспечивающего определенную последовательность включения в работу различных мышц и их групп. Выполнение точных трудовых движений, развитие их в процессе упражнения происходит в результате взаимного сонастраивания различных отделов двигательного аппарата и двигательного анализатора; создается функциональная система, обеспечивающая целостность организма в его взаимодействии с внешней средой.

Таким образом, двигательное действие, осуществляемое во время трудовой деятельности, представляет собой сложный комплекс, целостную совокупность взаимосвязанных и взаимообусловленных компонентов двигательных реакций. Трудовая деятельность всегда сопровождается динамическими и статическими усилиями, а двигательные функции, связанные с ней, представляют собой сочетания этих двух видов физической работы.

Биохимия мышечного сокращения. Источником энергии для сокращения мышц являются экзотермическая реакция расщепления АТФ на аденозиндифосфорную кислоту (АДФ) и фосфорную кислоту. Достаточное количество АТФ в мышце создается за счёт непрерывного реосинтеза этого макроэргического соединения. Механизмы ресинтеза АТФ различны и включаются в строго определенной последовательности. Наиболее экстренным является механизм трисфосфорилирования АДФ креатинфосфатом под влиянием креатинкиназы. Это наиболее быстрый и эффективный путь.

При умеренной работе и достаточном снабжении кислородом мышца может покрывать свои энерготраты за счет аэробного окисления продуктов распада белков, углеводов и жиров. Возможности аэробного генерирования АТФ почти безграничны, так как субстраты окисления в условиях нормального питания практически неисчерпаемы. Аэробное окисление - сложный процесс, в котором можно выделить 4 основных этапа:

1-й — подготовительный, т. е. расщепление гликогена до глюкозы, белков до аминокислот, жиров до жирных кислот и глицерина. Этот этап не дает освобождения энергии.

2-й — окисление до промежуточных продуктов, важнейшим из которых является ацетилкоэнзим А.

3-й — окисление ацетилкоэнзима А в цикле трикарбоновых кислот до углекислоты и воды.

4-й — транспорт водорода по дыхательной цепи на кислород и дыхательное фосфорилирование, приводящее к ресинтезу АТФ. На этом этапе освобождается наибольшее количество энергии.

Однако при значительных нагрузках, когда снабжение кислородом отстает от потребности в нем мышц, используется анаэробный гликолитический путь снабжения энергией. Этот процесс включается через 20 с. от начала интенсивной работы и достигает максимума через 40—80 с. Это наиболее мощный и длительно действующий процесс.

Процесс гликолитического фосфорилирования заключается в образовании АТФ за счет распада гликогена и глюкозы до молочной кислоты. Освобождающаяся при этом энергия аккумулируется в макроэргических фосфорных соединениях. Химические превращения гликогена происходят при участии специальных ферментов. Начало химических превращений гликогена катализируется фосфорилазой, при участии которой образуется гексозо-1-фосфат. Затем гексозо-1-фосфат преобразуется в гексозо-6-фосфат.

Этот процесс продолжается до превращения пировиноградной кислоты в молочную кислоту.

В анаэробной фазе 1/5 часть молочной кислоты окисляется до углекислого газа и воды, а за счет освободившейся энергии остальная часть молочной кислоты восстанавливается в гликоген. Повышение функционального состояния мышц достигается путем определенной тренировки. В результате тренировки в мышцах увеличиваются запасы источников энергии необходимые для ресинтеза АТФ — фосфокреатина, гликогена.

Процессы распада и ресинтеза энергетических веществ в мыш­цах, а также повышение скорости биохимических процессов при адаптации человека к новому темпу мышечной деятельности осуществляются под контролем ЦНС. В начале перехода на новый ритм отмечается повышенное расходование энергетических ресурсов, a по мере усвоения новых ритмов мышечной деятельности скорость метаболических процессов приближается к оптимальной.

Энергетические затраты человека и терморегуляция при различных видах физического труда.

Основные затраты энергии за­висят от интенсивности мышечной работы. С увеличением тяжести труда значительно возрастают потребление кислорода и количество расходуемой энергии. При сравнительно легкой физической работе повышение обмена веществ происходит в основном за счет усиления энергозатрат в мышцах, сердце, мозге. При более тяжелых работах расход энергии мышцами возрастает на 95%. Так, для лиц умственного труда (врачи, педагоги, диспетчеры и др.) суточные энергозатраты составляют 10,5—11,7 МДж; для работников механизированного труда и сферы обслуживания (медсестры, продавцы, рабочие, обслуживающие автоматы) - 11,3 -12,5 МДж; для работников, выполняющих работу средней тяжести (станочники шоферы, хирурги, полиграфисты, сельскохозяйственные рабочие, литейщики и др.) - 12,5 - 15,5 МДж; для работников, выполняющих тяжелую физическую работу (лесорубы, грузчики, горнорабочие, металлурги) - 16,3 - 18 МДж.

Расход энергии зависит также от информационной насыщенности труда, степени эмоционального напряжения и других условий труда (температура, влажность, движение воздуха и др.).

Уровень энерготрат определяется методом непрямой калориметрии, т. е. полного газового анализа (учитывается объем потребленного кислорода и выделенного углекислого газа). Сравниваются результаты, полученные до и во время работы.

Первые 2—3 мин работы наблюдается постепенное возрастание кислородного потребления. При этом создается кислородный дефицит из-за несоответствия скоростей образования и удаления продуктов распада. Затем устанавливается устойчивое состояние на повышенном уровне при соответствии объема кислородного снабжения и скорости потребления кислорода. Некоторое время после прекращения работы отмечается увеличенное потребление кислорода по сравнению с покоем, направленное на устранение кислородного дефицита (кислородный долг).

Таким образом, кислородный долг рассматривается как часть общего кислородного запроса, потребляемого после работы. Кислородный запрос - количество потребляемого кислорода сверх уровня, покоя на протяжении работы и ближайшего восстановительного периода. Это количество кислорода, необходимое для "полного" окисления всех образующихся при данной работе продуктов распада. В зависимости от интенсивности и длительности работы меняются соотношения кислородного запроса и кислородного долга. При выполнении легкой работы умеренной интенсивности наблюдается длительное устойчивое состояние, так как потребность в кислороде удовлетворяется полностью (истинное равновесие).

При выполнении очень тяжелой работы отмечается непрерывное нарастание потребления кислорода, но и при достижении максимума он уже не обеспечивает потребностей организма (ложное равновесие). Создается кислородная задолженность, в организме накапливаются недоокисленные продукты обмена, полное окисление которых становится возможным лишь в восстановительный период после прекращения работы.

Непрерывное нарастание потребления кислорода во время тяжелой мышечной работы происходит до тех пор, пока не будет исчерпана емкость кислородснабжающих органов и не достигнут предельный уровень потребления кислорода данным индивидуумом. Этот показатель зависит от величины сердечного выброса, количества гемоглобина и артериовенозной разницы в содержании кислорода.

Затраты энергии меняются в зависимости от рабочей позы. При рабочей позе сидя затраты энергии превышают на 5—10% уровень основного обмена, стоя — на 10 - 25%, при вынужденной неудобной позе затраты энергии на 40 - 50% превышают уровень основного обмена.

Повышение обмена веществ и расхода энергии при работе приводят к повышению теплообразования. Изменения терморегуляции проявляются в повышении температуры тела и поверхности кожи и в изменении уровня теплоотдачи. При тяжелой физической работе температура тела может повышаться на 1 – 1,5°С.

Уровень энергозатрат может служить критерием тяжести выполняемой работы, однако он в большей мере отражает величину физической нагрузки. Для оценки степени эмоционального напряжения, характерного для ряда профессий (диспетчеры, водители такси, врачи-хирурги и др.), наиболее точными являются методы оценки показателей основных вегетативных функций (пульс, дыхание, АД и др.).