Нормальная физиология (Пособие для резидентуры)
.pdf
ИНТЕГРАТИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА, ПОВЕДЕНИЕ, МОТИВАЦИИ, ЭМОЦИИ 18
18.9. Трудоваядеятельностьчеловека
На основе теорий функциональных систем оценка физиологических функций человека в условиях производственной деятельности осуществляется в соответствии с социально значимыми результатами его трудовой деятельности. Любой производственный процесс расчленяется на результативные отрезки – системокванты – с промежуточными и конечными социально значимыми производственными результатами, а измерение физиологических показателей каждого рабочего ведется по отношению к этим результативным системоквантам. Такой подход позволяет определять «физиологическую цену» каждого результативного отрезка производственной деятельности человека и на этой основе профилактически выявлять участки психоэмоционального напряжения и утомления. Кроме того, такой подход представляет возможность объективно, на научной основе оценивать эффективность социальных, профилактических, гигиенических и лечебных мероприятий /1, 4/.
Элементытрудовойдеятельности
Виды труда. Труд разделяется на физический и умственный. Такое деление условно, так как любой физический труд человека включает умственную деятельность. Умственный труд также включает определенную мышечную деятельность /1, 4/.
В физическом труде выделяют динамическую и статическую работу. При динамической работе за счет мышечных усилий происходит преодоление среды на определенное расстояние. Статическая работа связана с изометрическим сокращением мышц при постоянных нагрузках. Умственный труд включает эмоциональный и мыслительный компоненты.
Факторы трудового процесса. Среди факторов трудового процесса, оказывающих влияние на физиологические функции работающего человека, можно выделить следующие
/1, 4/:
мотивация к труду;
стереотипно повторяющуюся деятельность;
вынужденную рабочую позу;
повышенную нагрузку на зрение и другие органы чувств;
монотонию;
гипокинезию;
психоэмоциональное напряжение.
Роль мотивации. Успешность труда в значительной степени определяется исходной мотивацией работающего человека. Мотивация зависит от величины морального и материального вознаграждения за труд, от участия рабочего в конечном результате труда /1, 4/.
Программирование трудовой деятельности. Каждый работающий в начале трудовой деятельности формирует определенную программу – акцептор результата действия. В акцепторе результата действия программируются свойства потребных результатов трудовой деятельности, а также действия, способствующие или наоборот, препятствующие достижению этих полезных для индивида, как правило, социально значимых результатов /1, 4/.
541
НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
Обратная афферентация в трудовой деятельности. Ведущим каналом обратной афферентации у человека является зрительная афферентация. Слуховая и вкусовая обратные афферентации также важны в определенных видах труда; первая, например, – у музыкантов, вторая – у дегустаторов /1, 4/.
Динамический стереотип трудовой деятельности. В процессе обучения трудовым навыкам формируется динамический стереотип трудовой деятельности. В результате этого все трудовые операции под контролем обратной афферентации и акцептора результата действия начинают осуществляться автоматически, на подсознательном уровне. Динамический стереотип исключает лишние движения и стрессорные нагрузки /1, 4/.
Ритм трудовой деятельности. Трудовой процесс существенно зависит от ритма производственной деятельности. Ритм трудового процесса определяется технологами. Важным является индивидуальный подбор ритма смены работы и отдыха, который позволяет рабочему восстановить измененные при работе физиологические показатели /4/.
Энергетическое обеспечение. Любой вид труда связан с возрастанием кровотока в работающей части тела – определенных мышечных группах при физическом труде или областей мозга при умственном труде. В результате усиливается доставка кислорода и энергетически ценных веществ (например, глюкозы, жирных кислот и глицерина) к работающим органам. При легкой работе энергия образуется в основном аэробным путем за счет ресинтеза АТФ из глюкозы, жирных кислот и глицерина /4/.
В отличие от этого при тяжелой работе энергия образуется в основном за счет анаэробных процессов. Анаэробная фаза энергообеспечения трудовой деятельности происходит главным образом за счет процессов анаэробного гликолиза.
Обеспечение кислородом. Во время легкой динамической работы нарастают минутный объем кровообращения и легочная вентиляция. При тяжелой мышечной работе легочная вентиляция увеличивается в большей степени. Это происходит за счет накопления в крови молочной кислоты и сдвига реакции крови в кислую сторону /4/.
Регуляция доставки кислорода. При физической нагрузке возрастает активность симпатоадреналовой системы: из мозгового вещества надпочечников в кровь выделяется адреналин, и, в небольших количествах, норадреналин. Адреналин активизирует сердечнососудистые функции, мобилизует гликоген и жир из депонированного состояния, стимулирует выработку цАМФ /4/.
Энергетические затраты при труде. Выделяют следующие виды труда /4/:
тяжелый физический труд;
механизированный труд;
труд на полуавтоматизированном и автоматизированном производстве;
труд на конвейерных и поточных линиях;
труд, связанный с дистанционным управлением;
интеллектуальный труд;
операторский труд.
542
ИНТЕГРАТИВНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМА, ПОВЕДЕНИЕ, МОТИВАЦИИ, ЭМОЦИИ 18
Работоспособность – свойство человека на протяжении определенного отрезка времени в определенном ритме выполнять результативную физическую или умственную работу.
Работоспособность изменяется на протяжении рабочей смены. Выделяют четыре фазы изменения работоспособности /4/:
врабатывания;
относительно устойчивой работоспособности;
снижения работоспособности, связанного с развитием утомления;
вторичного повышения работоспособности, связанного с предвидением окончания работы.
Утомление субъективно проявляется в усталости, в желании закончить работу. При этом снижается координация движений, уменьшается сила сокращения мышц, снижаются энергозатраты, снижается память, рассеивается внимание. С энергетической точки зрения утомление в процессе физической деятельности вследствие сокращения периодов расслабления мышц связано с нарушением процессов восстановления в мышцах АТФ и удаления продуктов метаболизма. Утомление при умственной деятельности в значительной степени связано с процессами синтеза и ресинтеза нейромедиаторов в синапсах различных отделов головного мозга. Утомление может в определенной степени снижаться при переключении на другие виды деятельности (И.М. Сеченов) /4/.
Длительнаяоценка(мониторинг) состоянияработающегочеловека
Длительное слежение за состоянием физиологических функций в условиях реальной производственной деятельности человека, позволяет осуществлять экспресс-диагностику состояния и выявление групп лиц, работающих с высоким уровнем психоэмоционального напряжения (группа риска). Длительное непрерывное наблюдение за ЭКГ рабочих в условиях реальной производственной деятельности позволяет выявлять изменения, не обнаруживаемые в покое и при эпизодическом прослеживании до и после работы. У отдельных рабочих при этом регистрируются предсердный и желудочковые экстрасистолы, снижается сегмент ST, отмечается тахикардия и др. /4/
Улиц, работающих с высоким уровнем психоэмоционального напряжения, и у новичков
впроцессе их трудовой деятельности происходит суммация напряжения, особенно если оно приобретает длительный характер. Длительное поддержание напряженного состояния в ходе производственной деятельности может привести к функциональным нарушениям, развитию различных психосоматических заболеваний. Поэтому выявление психоэмоционального напряжения, оценка физиологической «стоимости» производственной деятельности имеют большое диагностическое значение.
Социальная среда, ритм производства выступают в качестве ведущего фактора, определяющего степень напряженности физиологических функций работающего человека. В том случае, когда врожденные биоритмы физиологических функций рабочего соответствуют ритму производства, наблюдается его оптимальная деятельность. В случае несоответствии
543
НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
внутренних физиологических ритмов рабочего ритму производства у рабочего формируется эмоциональное напряжение, проявляющееся в нарушении физиологических ритмов. Открылись новые возможности оценивать эффект лечебных мероприятий по отношению к состоянию ведущих физиологических функций рабочих в условиях конкретной производственной деятельности.
Системных подход к производственной деятельности позволяет проводить научно обоснованный профотбор и профориентацию молодых рабочих, ориентированную на конкретное производство /4/.
Нелекарственнаяреабилитация
Под объективным контролем физиологических показателей, результативной производственной деятельности человека по отношению к рабочим, осуществляющим свои производственные задачи с напряжением физиологических функций, оказалось возможным применить комплекс профилактических восстановительных мероприятий, направленных на коррекцию их состояния на наиболее напряженных участках работы. Эти воздействия включают мероприятия социального характера (реорганизация труда, воспитательные и поощрительные меры), гигиенические мероприятия, регуляцию питания, психотерапию, физиотерапевтические мероприятия (массаж, водные процедуры, сауна и др.), иглотерапию, физические упражнения, упражнения по системе йогов, дыхательную гимнастику, использование профилакториев и необходимых лечебных процедур /4/.
Социальное звено саморегуляции. Указанные мероприятия выступают в качестве социально обусловленного дополнительного внешнего звена саморегуляции физиологических функций человека в экстремальных условиях монотонной напряженной деятельности, особенно в тех случаях, когда внутренние механизмы саморегуляции у человека оказываются недостаточными. Они получили название «нелекарственная саморегуляция» /1, 4/.
«Поведенческая медицина». Внешние дополнительные механизмы саморегуляции обеспечивают коррекцию нарушенных функций не лекарственным, а большей частью поведенческим путем, т.е. нормализацией образа жизни. Это направление получило в американской литературе название «поведенческая медицина». Сторонники «поведенческой медицины» исходят из постулата о том, что если болезнь развивается на основе измененного поведения (образа жизни) как следствие влияния научно-технического прогресса, то и лечить ее, прежде всего, надо поведенческими методами – нормализацией образа жизни /4/.
544
ФИЗИОЛОГИЯ СНА 19
ГЛАВА19. ФИЗИОЛОГИЯСНА
Сон – жизненно необходимое периодически наступающее особое функциональное состояние, характеризующееся специфическими электрофизиологическими, соматическими и вегетативными проявлениями.
Сон является физиологической потребностью организма и занимает почти треть жизни человека. Известно, что периодическое чередование естественного сна и бодрствования относится к так называемым циркадианным ритмам и во многом определяется суточным изменением освещенности. Продолжительность сна зависит от возраста и индивидуальных особенностей. Во время сна наблюдается ряд изменений в физиологических системах человека: отсутствуют сознание и реакции на многие раздражители внешней среды, резко снижены двигательные рефлекторные реакции, полностью тормозится условнорефлекторная деятельность организма, происходят изменения в активности вегетативных функций. К объективным проявлениям сна также относятся фазовые изменения ВНД при переходе ко сну: уравнительная, парадоксальная, ультрапарадоксальная и наркотическая (тормозная). Все эти фазы сна характеризуются нарушением закона физической силы раздражителей. Уравнительная фаза характеризуется тем, что животные начинают отвечать одинаковыми условнорефлекторными ответами на условные сигналы различной силы. Во время парадоксальной фазы на слабые условные раздражители наблюдаются условнорефлекторные ответы большей величины, чем на сильные. Ультрапарадоксальная фаза характеризуется положительными условно-рефлекторными ответами на тормозные условные раздражители и наоборот. При наркотической (тормозной) фазе животные перестают отвечать условнорефлекторной реакцией на любые условные раздражители.
Различают сон:
периодический ежесуточный, возникающий один раз или многократно в течение суток; продолжительность его у взрослых 7-8 часов, к старости она снижается;
периодический сезонный (зимняя или летняя спячка животных);
наркотический, вызываемый различными химическими или физическими агентами;
гипнотический – частичный сон, характеризующийся сохранением некоторого контакта с внешним миром;
патологический сон, возникающий вследствие различных нервно-психических расстройств.
И.П.Павлов выдвинул представление о двух видах сна:
активном сне, возникающем под влиянием длительно действующих монотонных раздражителей (колыбельная песня, стук колес идущего поезда и т.д.) и развивающемся на основе процессов внутреннего торможения;
пассивном сне, возникающем при ограничении поступления нервных импульсов в кору больших полушарий, при явлениях общей деафферентации мозга.
545
НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
Наиболее объективно характеризуют состояние сна изменения электроэнцефалограммы и ряда вегетативных показателей. Для этого применяют методы полиметрии, когда на многоканальном полиграфе одновременно регистрируются ЭЭГ в нескольких отведениях и ряд физиологических функций: ЭКГ, дыхание, артериальное давление, температура тела, показатели газообмена и другие /4/.
Метод полиметрии позволил установить фазовые изменения различных физиологических функций во время сна. Наиболее характерные изменения во время сна выявлены на ЭЭГ.
Открытие Е.Азеринским и Н.Клейтманом явления «быстрого», или «парадоксального», сна, во время которого были обнаружены быстрые движения глазных яблок (БДГ) при закрытых веках и общей полной мышечной релаксации, послужило основанием для современных исследований физиологии сна. Оказалось, что сон представляет собой совокупность двух чередующихся фаз: «медленного» («ортодоксального») сна и «быстрого» («парадоксального») сна. Выделяют несколько стадий изменения ЭЭГ во время сна, хотя их последовательность и продолжительность весьма индивидуальны (рис. 19.1).
|
Активное |
1с |
состояние |
|
|
|
Покой |
1с
Дремотное
состояние
1с
Глубокий
сон
Парадоксальный
сон
Рис. 19.1. Динамика изменений ЭЭГ при переходе от бодрствования ко сну.
Медленноволновая фаза сна. Для состояния бодрствования характерна низкоамплитудная высокочастотная бета-ЭЭГ-активность. При закрывании испытуемым глаз и расслаблении «быстрая» бета-ЭЭГ-активность сменяется на более медленный альфа-ритм. В этот период происходит постепенное расслабление мышц, глаза закрываются, человек погружается в дремотное состояние; пробуждение в этой фазе происходит легко, достаточно слегка потревожить засыпающего. В течение следующего получаса на ЭЭГ альфа-волны начинают складываться в характерные «веретена». Стадия «веретен» примерно через 30 мин сменяется стадией высокоамплитудных медленных тета-волн. Пробуждение в эту фазу становится затруднительным. Снижаются ЧСС, кровяное давление, температура тела; сердцебиение и дыхание становятся регулярными. Стадия тета-волн сменяется стадией, когда на ЭЭГ нарастают высокоамплитудные сверхмедленные дельта-волны. В последующем, когда бессознательное состояние становится еще глубже, дельта-волны нарастают и убыстряются. Дельта-сон – период глубокого сна. Спящего в этом состоянии можно разбудить только очень сильными звуковыми сигналами или «растолкать». ЧСС, артериальное давление и температура тела достигают в эту фазу минимальных значений.
546
ФИЗИОЛОГИЯ СНА 19
На основании электроэнцефалографической картины фазу «медленного» сна в свою очередь подразделяют на несколько стадий:
стадия I – дремота, процесс погружения в сон. Для этой стадии характерна полиморфная ЭЭГ, исчезновение альфа-ритма. В течение ночного сна эта стадия обычно непродолжительна (1-7 мин). Иногда можно наблюдать медленные движения глазных яблок (МДГ), при этом БДГ)полностью отсутствуют;
стадия II характеризуется появлением на ЭЭГ так называемых сонных веретен (12-18 в секунду) и вертекс-потенциалов, двухфазовых волн с амплитудой около 200 мкВ на общем фоне электрической активности амплитудой 50-75 мкВ, а также К-комплексов (вертекс-потенциал с последующим «сонным веретеном»). Эта стадия является наиболее продолжительной из всех; она может занимать около 50% времени всего ночного сна. Движения глаз не наблюдаются;
стадия III характеризуется наличием К-комплексов и ритмической активностью (5-9 в секунду) и появлением медленных, или дельта-волн (0,5-4 в секунду) с амплитудой выше 75 мкВ. Суммарная продолжительность дельта-волн в этой стадии занимает от 20 до 50% от всей III стадии. Отсутствуют движения глаз. Довольно часто эту стадию сна называют дельта-сном;
стадия IV – стадия «быстрого», или «парадоксального», сна характеризуется наличием десинхронизированной смешанной активности на ЭЭГ: быстрые низкоамплитудные ритмы (по этим проявлениям напоминает стадию I и активное бодрствование – бетаритм), которые могут чередоваться с низкоамплитудными медленными и с короткими вспышками альфа-ритма, пилообразными разрядами, БДГ при закрытых веках.
Описанные стадии в соответствии с изменениями ЭЭГ составляют так называемую медленноволновую стадию сна. Обычно при засыпании стадия медленноволнового сна занимает около 1-1,5 ч. Эта стадия сменяется появлением на ЭЭГ низкоамплитудной высокочастотной активности, характерной для состояния бодрствования. Поскольку пациент находится в эту фазу в состоянии глубокого сна, она получила по ЭЭГ-характеристике название парадоксального, или быстроволнового сна.
Быстроволновая фаза сна. В состоянии быстроволнового или парадоксального, ЭЭГ-сна испытуемые находятся в глубоком сне, их нельзя разбудить сильными раздражителями, но они просыпаются от малейшего шороха. Состояние напоминает активный сон по И.П.Павлову.
Первое проявление парадоксального сна длится 6-10 мин. Затем на ЭЭГ снова возникают альфа-волны с последующими проявлениями фаз медленноволнового сна. Парадоксальный ЭЭГ-сон с интервалами 80-90 мин периодически сменяет медленноволновой сон. На протяжении ночи циклы медленноволнового сна, сменяющиеся быстроволновым, проявляются 6-7 раз. При этом на протяжении ночного сна продолжительность каждого медленноволнового отрезка сна укорачивается, а быстроволнового – возрастает, достигая перед пробуждением 20-40 мин и более /4/.
Выраженность и продолжительность парадоксальной фазы сна существенно зависят от возраста. Плод, как показали соответствующие исследования, большую часть внутриутробной жизни проводит в парадоксальной ЭЭГ-фазе сна. У новорожденных парадоксальная ЭЭГ-фаза сна составляет в общей структуре сна 60 %, у взрослых – 20 %, у пожилых лиц ее продолжительность еще более уменьшается /4/.
547
ФИЗИОЛОГИЯ СНА 19
Физиологическое значение сновидений заключается в том, что в сновидениях используется механизм образного мышления для решения проблем, которые не удалось решить в бодрствовании с помощью логического мышления. Ярким примером может служить известный случай с Д.И.Менделеевым, который «увидел» структуру своей знаменитой периодической системы элементов во сне.
Сновидения являются механизмом своеобразной психологической защиты – примирения нерешенных конфликтов в бодрствовании, снятия напряжения и тревоги. Достаточно вспомнить пословицу «утро вечера мудренее». При решении конфликта во время сна происходит запоминание сновидений, в противном случае сновидения вытесняются или возникают сновидения устрашающего характера – «снятся одни кошмары».
Явлением, в определенном смысле противоположным сновидениям, является сомнамбулизм (снохождение, или лунатизм). Лабораторные исследования показали, что сомнамбулизм возникает на фоне дельта-сна; выраженность и длительность приступа значительно варьируют. В самом легком случае человек может сесть в кровати, что-то пробормотать и снова заснуть – в таких случаях на ЭЭГ наблюдается картина глубокого дельта-сна. В других случаях сомнамбула встает, ходит, может одеться и выйти из дома (при этом глаза обычно открыты, лицо маскообразное); сомнамбула может давать односложные ответы на простые вопросы – в таких случаях на ЭЭГ появляются признаки дремоты или даже бодрствования. Утром сомнамбула ничего не помнит о происшедшем с ним ночью. В противоположность сновидениям, с их насыщенным яркими красками и событиями миром при полной мышечной атонии, сомнамбулизм характеризуется сумеречным состоянием сознания (которое вообще не фиксируется в памяти) при сохранении способности передвигаться как при бодрствовании.
Существование двух крайних явлений (сновидений и сомнамбулизма) свидетельствует о том, что сон – это целый набор различных состояний, среди которых есть и глубокое погружение во внутренний мир, и демонстрация внешней активности.
Функциональное значение отдельных стадий сна различно. В настоящее время сон в целом рассматривают как активное состояние, как фазу суточного (циркадианного) биоритма, выполняющую адаптивную функцию. Во сне происходит восстановление объемов кратковременной памяти, эмоционального равновесия, нарушенной системы психологических защит.
Во время дельта-сна происходит организация информации, поступившей в период бодрствования с учетом степени ее значимости. Предполагают, что во время дельта-сна происходит восстановление физической и умственной работоспособности, что сопровождается мышечной релаксацией и приятными переживаниями; важным компонентом этой компенсаторной функции является синтез белковых макромолекул во время «дельта»- сна, которые в дальнейшем используются во время «быстрого» сна.
Парадоксальная фаза сна оказалась существенно важной для нормальной жизнедеятельности. Показано, что, если человека избирательно лишать только парадоксальной фазы сна, например будить его, как только он переходит в эту стадию, это приводит к существенным нарушениям психической деятельности. Все это подтверждает представления о сне и особенно о его парадоксальной ЭЭГ-фазе как необходимом состоянии подготовки к нормальному активному бодрствованию.
549
НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
19.1. Теориимеханизмовсна
Сосудистая теория сна, с предложенная итальянским физиологом Ж.Моссо гласит о том, что сон развивается в результате обескровливания мозга.
Гуморальная теория сна (теории гипнотоксинов) бельгийских исследователей Лежандра и Пьерро основную причину наступления сна объясняет накоплением продуктов метаболизма во время периода бодрствования. В качестве причины сна рассматриваются специальные вещества (гипнотоксины, кенотоксины), появляющиеся в крови при бодрствовании. Согласно современным данным, большую роль в индуцировании сна имеют специфические пептиды, например пептид «дельта-сна».
Гуморальная теория не получила подтверждения при наблюдении за поведением сросшихся близнецов. Такие близнецы, имевшие общее кровообращение, проявляли, однако, различное отношение ко сну: одна девочка могла спать, а другая продолжала бодрствовать /4/.
Американский исследователь Р.Папенхаймер при введении бодрствующим кошкам цереброспинальной жидкости коз, которым не давали спать 2 суток, обнаружил, что кошки после этого немедленно засыпали, т.е. было показано, что гуморальные факторы сна, повидимому, образуются в ЦНС. Это вещество получило название фактора Папенхаймера /4/.
Теория информационного дефицита основной причиной наступления сна полагает ограничение сенсорного притока. Действительно, в наблюдениях на добровольцах в процессе подготовки к космическому полету было выявлено, что сенсорная депривация (резкое ограничение или прекращение притока сенсорной информации) приводит к наступлению сна.
Согласно концепции З.Фрейда, сон – это состояние, в котором человек прерывает сознательное взаимодействие с внешним миром во имя углубления в мир внутренний, при этом внешние раздражения блокируются. По мнению З.Фрейда, биологической целью сна является отдых.
Центральные теории. Одновременно с рассмотренными теориями сна получили развитие теории, которые связывают возникновение сна с деятельностью различных структур ЦНС. К центральным теориям прежде всего относится теория подкорковых центров сна.
Тесным образом с этой концепцией связана теория нервных центров сна. Впервые Гесс показал, что стимуляция определенных зон гипоталамуса или ретикулярной формации может вызвать сон. Клинические наблюдения давно свидетельствовали о том, что при различных сосудистых, опухолевых или инфекционных поражениях подкорковых, особенно стволовых, образований мозга у пациентов отмечаются различные нарушения сна – от бессонницы до длительного летаргического сна /4/.
Корковая теория сна. По определению И.П.Павлова и многих его последователей, естественный сон представляет собой разлитое торможение кортикальных и субкортикальных структур, прекращение контакта с внешним миром, угашение афферентной и эфферентной активности, отключение на период сна условных и безусловных рефлексов, а также развитие общей и частичной релаксации. Современные физиологические исследования не подтвердили наличия разлитого торможения. Так, при микроэлектродных исследованиях обнаружена высокая степень активности нейронов во время сна практически во всех отделах коры большого мозга. Из анализа паттерна этих разрядов был сделан вывод, что состояние естественного сна представляет иную организацию активности головного мозга, отличающуюся от активности мозга в состоянии бодрствования.
Австрийский невропатолог А.Штрюмпель наблюдал больного, у которого отсутствовали тактильная, слуховая, вкусовая и другие виды чувствительности. Из всех органов чувств пациент имел только один глаз, и как только он его закрывал, то погружался в состояние сна.
550