Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Возрастная характеристика сенсомоторной работоспособности человека в условиях лабораторного эксперимента

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Кремлева, Татьяна Григорьевна, Тверь

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТВЕРСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КРЕМЛЕВА Татьяна Григорьевна

ВОЗРАСТНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕНСОМОТОРНОЙ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЧЕЛОВЕКА В УСЛОВИЯХ ЛАБОРАТОРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА

03.00.13 - Физиология человека и животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель:

д. б. н., профессор А.Я.Рыжов

Тверь 1999

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

4

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..............................10

1.1. Понятие о работоспособности человека и ее периодизации в возрастном аспекте...............................................10

1.2. Состояние сердечно-сосудистой системы в условиях нервно-напряженной работы........................................18

Глава 2. МЕТОДИКА И ОРГАНИЗАЦИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ......27

2.1. Научное обоснование методических подходов к исследовательской работе. .........................................27

2.1.1. Использование метода серийной регистрации времени зрительно-моторной реакции..........................................28

2.1.2. Исследование интракраниальной, экстракраниальной и системной гемодинамики в процессе эксперимента........................31

2.1.3. Оценка сенсомоторной работоспособности методами критической частоты слияния световых мельканий и теппинг-теста............34

2.2. Организация исследований................................37

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. ................. 42

3.1. Характер сенсомоторной работоспособности у лиц 19-26, 29-39 и 4055 лет.....................................................42

3.2. Результаты количественного анализа кривых сенсомоторной работоспособности в прогностическом аспекте...................... 56

3.3. Возрастная характеристика сердечно-сосудистых компонентов сен

сомоторной работоспособности...............................76

3.4. Результаты индивидуального анализа повышенной работоспособности преподавателей......................................95

3.5. Обсуждение результатов.................................99

3.6. Обоснование практических рекомендаций...................119

ВЫВОДЫ.................................................122

ЛИТЕРАТУРА..............................................124

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Изучение возрастно-стажевых характеристик сомато-сенсорных и вегетативных компонентов работоспособности при сенсомоторной деятельности (СМД) чрезвычайно важно для оздоровления условий труда работающего населения (Леман Г.,1967; Ро-зенблат В.В.,1975; Бобров А. Ф.,1984; Косилов С.А., 1984; Юревиц А.Ж. и соавт., 1985; Солонин Ю.Г., 1991; Мойкин Ю.В. и соавт., 1994; Романов В.В., 1994, 1996). Помимо классической периодизации работоспособности (врабатывание, оптимальная или устойчивая работоспособность, утомление) существуют положения о более детальной ее дифференциации, характерной, в основном, для производства (Медведев В.И., 1985). Однако проблема внутрипериодной фазности, межпериодной связи и прогнозирования времени периодов остается актуальной, особенно если ее рассматривать в возрастном аспекте. Экспериментальная модель, будучи достаточно абстрагированной от реального труда позволяет углубленно изучать закономерности трудового процесса и соответствующее состояние организма испытуемого. Широкое же использование математического аппарата и компьютерной техники открывает определенные перспективы интегративной и прогностической интерпретаций результатов исследований (Баевский P.M., 1979; Бестужев-Лада И.В., 1982). Если для этой цели использовать длительную модифицированную регистрацию времени моторных реакций (Фролов В.М., 1972; Пейсахов Н.М, 1974; Лоскутова Т.Д., 1978; PicoffH., 1981; Зараковский Г.М. и соавт., 1982; Фролов М.В., 1985; Матюхин В.В., 1994; Рыжов А.Я. и соавт., 1994), то, оперируя количеством и последовательностью простых и

4

дифференцировочных реакций, можно в лабораторных условиях моделировать СМД практически любой степени напряженности (Измеров Н.Ф., Суворов Г.А., 1979; Lachnit Н., Pieper W., 1990; Мс Menamin М., 1994). Характерно, что при этом параметр времени зрительно-моторных реакций (ВЗМР) может быть использован как показатель периодизации работоспособности, и как объективный тест соответствующей динамики центральной нервной системы (ЦНС).

Особую актуальность проблема работоспособности приобретает при исследовании труда преподавателей вуза, поскольку эта категория трудовой деятельности практически не изучена и не имеет стандартной классификационной характеристики в русле "Руководства Р.2.2.013.-94" санитарно-гигиенического нормирования. Данная проблема соответствует ныне действующему в Российской Федерации закону от 1991 года " О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения", а также статье № 41 конституции РФ, предусматривающей обеспечение долголетней активности жизни граждан.

Цель и задачи исследования. Цель - дать физиологическую характеристику сенсомоторных и сердечно-сосудистых компонентов формирования работоспособности у испытуемых 19-26, 29-39, 40-55 лет в условиях лабораторного эксперимента.

Задачи: 1) на лабораторной модели напряженной сенсомоторной деятельности определить характер периодизации работоспособности в возрастном аспекте;

2) изучить возрастные особенности периодов врабатывания и оптимальной работоспособности, а также периода утомления и его физиологической стоимости;

3) дать физиологическую оценку возрастной динамики результативности, стабильности и надежности нервно-напряженной деятельности;

4) представить прогностический аспект количественных соотношений периодов сенсомоторной работоспособности в лабораторном варианте;

5) в соответствии с периодизацией сенсомоторной работоспособности проанализировать характер возрастных изменений системной гемодинамики и состояния интра- и экстракраниальных кровеносных сосудов;

Научная новизна. Впервые в условиях лабораторного эксперимента на модели напряженной трудовой деятельности, осуществлено исследование возрастных особенностей сенсомоторной работоспособности человека. Впервые представлена возрастная характеристика периодов и фаз работоспособности в связи с соответствующими вариациями сердечно-сосудистой системы (ССС). Определены возрастные возможности проявления таких сторон работоспособности как результативность, надежность, стабильность, а также физиологическая компенсация процесса утомления. Получены неизвестные ранее данные о роли сердечнососудистых компонентов сенсомоторной работоспособности в поддержании ее основных параметров по мере возрастных изменений организма

работающего человека. Результаты исследований сенсомоторной работоспособности представлены в прогностическом аспекте.

Положения выносимые на защиту. 1. Лабораторное моделирование напряженной сенсомоторной деятельности позволяет построить у испытуемых 19-26, 29-39 и 40-55 лет физиологические кривые работоспособности содержащие периоды врабатывания, рабочего оптимума и утомления. При этом возрастное снижение реактивности и лабильности ЦНС компенсируется повышением таких показателей работоспособности, как надежность и стабильность.

2. На фоне характерных возрастных изменений параметров системной гемодинамики кровеносным сосудам головы- экстракраниальным и, особенно, интракраниальным в условиях СМД свойственна определенная устойчивость, что направленно на сохранение работоспособности.

3. Формы межпериодной связи позволяют осуществлять экстрапо-ляционное прогнозирование начала утомления и его продолжительность в пределах экспериментального времени в зависимости от интенсивности и длительности врабатывания.

Теоретическая и практическая значимость работы. Диссертация выполнена в рамках госбюджетной темы под N госрегистрации 0189. 0025966 1989 г. Она вносит определенный вклад в общую физиологию человека, включающую узловые вопросы физиологии труда и возрастной физиологии. В возрастном аспекте представлена конкретизация классических положений теории поиска, физиологического оптимума и утомления, а также доминанты и функциональной системы (Ухтом-

ский А.А., 1951; Анохин П.К., 1975). Определенное теоретическое значение имеет применяемая в диссертации методология количественного анализа и прогностической интерпретации результатов.

Прикладной аспект диссертации предусматривает 3 основные направления, связанные с практическим внедрением результатов исследований: 1) варианты лабораторных моделей напряженной СМД рекомендованы в качестве функциональных проб при изучении различных форм трудовой деятельности у лиц разных возрастов и профессий; 2) методы математического анализа взаимосвязи сенсомоторных и сердечнососудистых компонентов работоспособности рекомендованы для прогноза функционального состояния организма и его физиологической коррекции в процессе нервно-напряженного труда; 3) на основании представленных результатов исследований разрабатываются эксперименты по использованию компьютерного мониторинга с обратной связью как для условий лаборатории, гак и для производства.

Рекомендации реализованы на кафедре анатомии и физиологии человека и животных ТвГУ в дисциплинах специализации "Функциональная морфология центральной нервной системы", "Физиология трудовых процессов" и "Статистические методы анализа результатов при физиологических исследованиях", на кафедре естествознания ТвГУ в учебных дисциплинах "Анатомия и физиология развивающегося организма" и "Основы педиатрии", "Основы здорового образа жизни", на кафедре психологии в учебных дисциплинах "Физиология центральной нервной системы" и "Физиология высшей нервной деятельности".

Апробация работы. Материалы диссертации входят в межвузовскую научно-техническую программу: "Валеология. Физиологические механизмы деятельности, развития и устойчивости организма человека" на 1998-2000 г., доложены на 16 и 17съездах Физиологического общества при Российской академии наук (1993, 1998 гг.); на научной конференции по госбюджетной и хоздоговорной тематикам Тверского государственного университета (Тверь, 1994 г.); на научной конференции, посвященной 25-летию ТвГУ (сентябрь, 1996 г.); на научных семинарах учебно-научной лаборатории медико-биологических проблем человека (август, 1996г., ноябрь, 1997 г.), на межрегиональной конференции «Физиология и психофизиология мотиваций» (Воронеж, 1997г.). Материалы диссертации вошли в программу координационных совещаний секции Физиологии труда и профилактической эргономики (Москва, 1994 г.; Тверь, 1995 г.; Москва, 1997,1998 гг.). По теме диссертации опубликовано 13 работ, из которых 3 в центральной печати.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Понятие о работоспособности человека и ее периодизации в возрастном аспекте.

В научной литературе до настоящего времени нет общепринятого определения понятия работоспособности. Так, в медицине работоспособность определяется как способность органа или целого организма к активной деятельности в заданном режиме 1\ В психологии работоспособность рассматривается как потенциальная возможность индивида выполнять целесообразную деятельность на заданном уровне эффективности в течение определенного времени2^. Аналогично, но с конкретизацией на способности выполнять определенное количество физической или умственной работы заданного качества рассматривается работоспособность и в физиологии труда (Загрядский В.П., Сулимо-Самуйло З.К., 1976; Смирнов K.M., 1981; Солонин Ю.Г., 1991).

Розенблат В.В. (1983) представляет работоспособность как величину функциональных возможностей организма, характеризующуюся количеством и качеством работы при напряжении регуляторных механизмов. При этом составляющими ее являются максимально возможные физиологические затраты и их эффективность, а также величина функциональных резервов организма, которые без ущерба для здоровья могут при соответствующей мотивации быть реализованы в некоторый объем определенной работы заданного качества.

1) Энциклопедический словарь медицинских терминов. -М., Советская энциклопе-ДИЯ.-1984.-Т.З.-С.17

2). Психология, словарь, сост. Карпенко Г. А.- М., Политиздат,-1990.-494с.

Помимо этого в физиологии труда существует деление работоспособности на общую, текущую, долгосрочную и профессиональную. Под общей понимается работоспособность на уровне максимальных физиологических возможностей. Текущей работоспособностью пользуются при исследованиях и оценке выполняемой в данный момент работы и ее динамики. Использование функциональных возможностей, обеспечивающих длительную трудовую деятельность без отрицательных последствий для здоровья характерно для долгосрочной работоспособности. Профессиональной считается работоспособность, при которой функциональные возможности обеспечивают выполнение конкретной работы в конкретных условиях производственной среды без признаков перенапряжения и переутомления ( Бузунов В.А., 1991).

В геронтологии работоспособность расшифровывается как максимальная возможность организма совершать какую-либо работу за большой промежуток времени. Ее называют общей работоспособностью и делят на два вида - умственную и физическую (Навакатикян А.О., Кры-жановская В.В., 1979; Решетюк А.Л. и соавт., 1982; Белозерова Л.М., 1993).

Работоспособность - величина не постоянная и зависит от функционального состояния организма работающего человека, опыта работы и эмоционального настроя (Деревянко Е.А., 1976). Функциональное состояние является интегративным показателем, характеризующим биологический объект при системном подходе к его исследованию (Юдин Б.Г., 1972; Зимкина А.М., Лоскутова Т.Д., 1976). Оно подвержено по-

стоянным флюктуациям и во многом определяется рабочей деятельностью человека.

Первые кривые работоспособности были построены в начале века на примере физического труда, при этом производительность труда являлась показателем работоспособности. В частности, Крепелин Э. (1902) хронологически классифицировал работоспособность по периодам, включающим упражнение, привыкание, разгон, волевое побуждение, утомление, без соответствующего их анализа. В дальнейшем подобные исследования позволили вывести специфическую физиологическую кривую Графа- Лемана (Леман Г., 1967), ставшую своеобразной парадигмой определения работоспособности человека в условиях производства.

Медведев В.И. (1981), характеризуя кривую работоспособности человека, трудящегося на производстве, выделяет пять периодов или фаз с их психофизиологической характеристикой. 1 - фаза мобилизации или предстартовая фаза, в основе которой лежит обнаруженное еще Орбели Л.А. адаптационно-трофическое влияние на функциональное состояние человека симпатической нервной системы. 2 - фаза врабатывания, в которой могут быть выделены фазы первичной реакции и гиперкомпенсации. В эту фазу происходит постепенное приспособление разнообразных функций и систем организма работающего человека к наиболее экономичному оптимальному режиму деятельности. 3 - фаза компенсации, для которой характерен наиболее оптимальный режим работы органов и систем организма. Эффективность деятельности в этот период является максимальной. 4 - фаза утомления, в которой могут быть выделены субкомпенсация и декомпенсация. Во время первой из них необходимый уро-

вень работы поддерживается за счет ослабления некоторых менее важных функций, во второй - происходит неуклонное ухудшение функционального состояния организма. Эта фаза характеризуется выраженными нарушениями двигательных и вегетативных функций, приводящих к снижению эффективности трудовой деятельности. При продолжении деятельности, эта фаза может перейти в фазу перенапряжения или срыва, для которой характерно значительное расстройство регулирующих механизмов, требующее длительного отдыха, а иногда и лечения. 5 - в некоторых случаях перед регламентированным перерывом в трудовой деятельности или незадолго до окончания рабочей смены может обнаруживаться специфическая фаза динамики работоспособности - конечного порыва, характеризуемая улучшением показателей деятельности, связанным с воздействием положительного эмоционального фона, обусловленного ожиданием скорого прекращения работы.

С подобным фазово-периодным раскладом в условиях производства вполне можно согласиться, но можно провести и более дробную диффе-ренцировку в зависимости от условий производства и характера трудового процесса. Не совсем понятно также, почему 3-ю фазу автор связывает с явлением компенсации. Достаточно близки к данному определению и точки зрения других авторов (Деревянко Е.А. и соавт.,1976; Аверьянов B.C. и соавт., 1985).

В целом, при наличии известного количества классификаций работоспособности универсальной остается ее классическая периодизация: врабатывание, устойчивая работоспособность, утомление. Что же касается вну грипериодных дифференцировок, то они, безусловно, зависят в

каждом конкретном случае от конкретных условий деятельности человека. Следует также отметить, что работоспособность является предметом не только анализа, но и про�