Розділ 1
ПРЕДМЕТ, МЕТОДИ І ЗАВДАННЯ КУРСУ «ФІЗІОЛОГІЯ І ПСИХОЛОГІЯ ПРАЦІ»
1.1. Праця як основний вид діяльності людини та її фізіолого-психологічні особливості
Діяльність — це форма активного відношення людини до дійсності, спрямована на досягнення свідомо поставлених цілей, які пов’язані зі створенням суспільно значущих (матеріальних і духовних) цінностей та засвоєнням суспільного досвіду. Головними формами діяльності є пізнання, праця, спілкування. В онтогенетичному плані діяльність людини представлена такими видами, як гра, навчання, праця. Будь-яка діяльність є одночасно «творенням чогось» і проявом позиції, ставлення людини до інших людей, суспільства в цілому. Отже, діяльність має поведінковий аспект.
Праця є основним видом діяльності, оскільки пов’язана з виробництвом суспільно корисних продуктів — матеріальних та ідеальних. Вона є вічною необхідною умовою існування людей і розглядається як специфічна видова поведінка людини, що забезпечує її виживання.
Трудова діяльність зумовлюється певними мотивами і спрямована на досягнення певної мети.
Мотив — це те, що спонукає людину до праці, а мета — те, чого вона намагається досягти в результаті праці.
Справжньою основою мотиву є потреба, тобто об’єктивна необхідність людини в чомусь. Усвідомлена, відображена у свідомості потреба й називається мотивом.
Отже, джерелом трудової активності людини є потреби, які спонукають її діяти певним чином і в певному напрямку. Процес задоволення потреб виступає як активний цілеспрямований процес оволодіння тією чи іншою формою діяльності та її реалізації відповідно до рівня суспільного розвитку.
Особливістю праці як діяльності є те, що зміст її не визначається повністю потребою, яка її викликала. Якщо потреба як мотив спонукає людину до діяльності, стимулює її, то самі форми і зміст діяльності визначаються суспільними умовами, поділом праці. Наприклад, мотивом, який змушує верстатника працювати, можуть бути фізіологічні потреби (в їжі, одязі, житлі), проте сам процес управління верстатом, тобто зміст діяльності, визначається не цією потребою, а метою — виготовленням конкретної деталі. Отже, спонукання, мотиви діяльності не збігаються з безпосередньою метою праці. Потреби як джерело активності спонукають людину до праці, а усвідомлювана нею мета є регулятором активності в процесі праці.
Щоб праця була успішною, людина має оволодіти способами, цілеспрямованими діями з досягнення поставленої мети. Сама діяльність, в свою чергу, повинна стимулювати й підтримувати активність працівника, яка сама собою негайно не задовольняє наявні потреби. Це означає, що праця неможлива без пізнавальних та вольових процесів. Наявність усвідомлюваної мети завжди лишається необхідною ознакою праці. Решта сторін діяльності — мотиви, способи виконання, добір і переробка інформації — можуть усвідомлюватися, не повністю усвідомлюватися, усвідомлюватися хибно або не усвідомлюватися зовсім. За відсутності усвідомлюваної мети йдеться не про трудову діяльність людини, а про імпульсивну поведінку, керовану безпосередньо потребами та емоціями.
Отже, праця — це свідома, доцільна діяльність людини, спрямована на виробництво матеріальних і духовних благ, надання різноманітних послуг.
Метою трудової діяльності можуть бути речі, які споживаються людьми, та речі, які необхідні для виробництва товарів споживання, — енергія, засоби інформації, ідеологічні продукти, управлінські рішення, послуги тощо. При цьому цілі діяльності конкретного працівника вже не визначаються його особистими потребами, а задаються суспільством. Отже, праця за своєю природою є суспільною, соціально корисною діяльністю. Так само суспільною праця є і за характером, оскільки базується на поділі та кооперуванні, співробітництві та конкуренції, власності на робочу силу, що зрештою визначається системою виробничих відносин. Останні реалізуються не лише методами поєднання робочої сили і засобів виробництва, а й способами розподілу, обміну та споживання створених матеріальних і духовних благ. Трудова поведінка працівника визначається поставленою виробничою метою і його відносинами з іншими людьми у процесі досягнення цієї мети. Це зумовлюється тим, що праця за своїм змістом є матеріальним процесом, який відбувається між людиною і природою, а за своїм характером вона є суспільним явищем, тобто процесом взаємовідносин між людьми в їх спільному впливі на природу. Праця як процес являє собою єдність трьох складників:
? самої праці як доцільної діяльності;
? предмета праці (те, на що спрямована праця);
? знарядь праці (річ або комплекс речей, за допомогою яких людина діє на предмет праці).
Виготовлення й застосування знарядь є вирішальною ознакою праці. По відношенню до речей (знарядь і предметів праці) людина виступає як суб’єкт діяльності, а стосовно інших людей — як особистість.
Трудові дії працівника, спрямовані на зміну властивостей предмета праці за допомогою знарядь праці, називаються предметними діями.
Предметні дії працівника нерозривно пов’язані з його фізіологічною активністю та психічною діяльністю, якими вони визначаються та регулюються.
Отже, трудова діяльність виступає в єдності трьох аспектів:
? предметно-дієвого;
? фізіологічного;
? психологічного.
Предметно-дієвий аспект праці пов’язаний з виконанням певної системи рухів і дій, спрямованих на зміну станів або властивостей предмета праці з метою перетворення його на продукт праці. Предметно-дієвий аспект праці виступає як її зовнішня (фізична) сторона.
Фізіологічний аспект праці виявляється в тому, що вона як соціальне за своєю суттю явище має природну передумову — використання фізіологічних функцій працівника для створення тих чи інших соціальних цінностей. Під час праці до активної діяльності залучаються всі органи й системи організму — мозок, м’язи, судини, серце, легені і т. ін., мобілізуються фізіологічні функції, витрачається нервова та м’язова енергія. Так, для забезпечення робочих рухів і дій енергією використовуються м’язові групи, скорочення яких регулюється процесом збудження, що надходить від нервових центрів. До цих м’язів спрямовується посилений потік крові, який приносить поживні речовини та кисень, забираючи продукти розпаду речовин, що слугують джерелом енергії. Для забезпечення підсиленого кровообігу та обміну речовин і енергії відповідно посилюється робота серця й органів дихання. Всі ці процеси, пов’язані з життєдіяльністю організму працівника, організуються відповідно до вимог і умов праці. За несприятливих, важких умов праці можливі перена-пруження фізіологічних систем і патологічні зрушення, тоді як оптимальні умови є фактором підвищення працездатності людини.
Водночас фізіологічні процеси, підпорядковуючись вимогам трудової діяльності, зберігають відносну самостійність (добовий біологічний ритм, швидкість реакцій, м’язова сила, витривалість і т. ін.) та характерні константи життєдіяльності (гомеостаз).
Отже, процес праці — це фізіологічний процес витрачання людської енергії.
Психологічний аспект праці пов’язаний з тим, що предметні дії працівника визначаються й регулюються внутрішньою (психічною) діяльністю — пізнавальною, мотиваційною, емоційною. Так, під час праці в людини активізуються такі пізнавальні процеси: відчуття, сприймання, мислення, пам’ять, уява. У процесі праці їй необхідно бути уважною, виявляти вольові якості. Під час виконання роботи працівник може переживати різні психічні та емоційні стани — активність, зацікавленість, зосередженість, ентузіазм, напруження, стомленість, незадоволення, нудьгу і т. ін. У праці реалізуються й одночасно розвиваються професійні здібності, знання, трудові навички та вміння працівника, розкриваються риси його характеру, моральні якості, мотиви діяльності. У праці людина стверджує себе як особистість, реалізує та розвиває свій творчий потенціал.
Праця як колективна спільна діяльність людей неможлива без спілкування. Об’єктивні відносини й зв’язки між працівниками реалізуються як суб’єктивні міжособистісні відносини. Спілкування — це багатоплановий процес розвитку контактів між людьми, зумовлений потребами спільної діяльності. Воно включає обмін інформацією, діями й результатами діяльності, а також сприймання людини людиною.
Отже, в єдиному процесі спілкування працівників вирізняються три аспекти:
? комунікативний — обмін інформацією;
? інтерактивний — обмін знаннями, ідеями, діями;
? перцептивний — сприймання, пізнання, взаєморозуміння.
У єдності цих трьох аспектів спілкування є способом організації спільної діяльності та взаємостосунків між людьми.
Засобом спілкування є мова, тобто система словесних знаків, які мають змістовну характеристику, опосередковуючи пізнання навколишнього світу.
Отже, з психологічного боку праця являє собою психічні процеси та психологічні фактори, які спонукають, програмують, регулюють трудову активність людини. Це так звана внутрішня (психічна) діяльність. Будь-яка праця поєднує зовнішню (фізичну) та внутрішню (психічну) сторони.
Як процес активних перетворень предметів з метою пристосування їх для задоволення особистих і виробничих потреб праця з погляду фізіолого-психологічного є формою життєдіяльності людини, що виявляється у функціональних зрушеннях фізіологічних систем і органів, а також у різних формах психічного відображення об’єктивної реальності.
Неодмінні психологічні ознаки праці такі:
? свідоме передбачення результату праці у вигляді образів, моделей, знань;
? усвідомлення працівником обов’язковості досягнення соціально значущої мети внаслідок реалізації засвоєної програ-ми дій та відповідальності за досягнення соціального ре-зультату;
? свідомий вибір, застосування, вдосконалення знарядь і методів праці, що вимагає від працівника активізації пізнавальних процесів, професійного зростання, зацікавленості в інноваціях;
? усвідомлення працівником міжособистісних виробничих відносин, які виявляються в організації виробництва, управління та праці, формальних і неформальних комунікаціях, почуттях причетності до організації, розумінні свого місця в реалізації її стратегічних цілей та залежності доходів від вкладеної праці або підприємницьких здібностей.
Отже, мета трудової діяльності реалізується в результатах праці, які можуть збігатися або не збігатися з метою, тобто образом, моделлю. Тому ефективність праці оцінюється параметрами результатів — кількісними і якісними показниками. Найважливішими з них є продуктивність, якість, надійність, які великою мірою залежать від трудового потенціалу працівника.
Трудовий потенціал людини характеризується її працездатністю, рівнем освіти й професійно-кваліфікаційної підготовки, знаннями, навичками, здібностями, ставленням до праці, ініціативністю, активністю, організованістю.
Потенціальні ресурси працівника включаються в дію не автоматично, а свідомо регулюються самою людиною. Ця регуляція здійснюється її поглядами, переконаннями, настановами, мотивами, інтересами, які формують трудову концепцію. Саме трудові концепції є підгрунтям підвищення конкурентоздатності й мобільності працівників на ринку праці, свідомого вибору професії, сфери діяльності та форми зайнятості (за наймом, індивідуальної трудової, підприємницької, повної, часткової і т. п.).
У процесі праці функціональне напруження людини зумовлюється двома видами навантажень: м’язовими і нервовими. М’язові навантаження виявляються у вигляді динамічних рухів і статичних напружень, а нервові — у вигляді мислиннєвих, емоційних та сенсорних (на органи чуттів) навантажень.
Залежно від співвідношення м’язових і нервових навантажень всі конкретні види праці поділяються на три групи:
? праця з переважанням м’язових навантажень (фізична);
? праця з переважанням навантажень на кору головного мозку, пов’язаних із вищими психічними функціями — мисленням, пам’яттю, уявою (розумова);
? праця з переважанням навантаження на органи чуттів та емоційну сферу (сенсорно-напружена).
Проте з погляду фізіологічного підходу такий поділ є умовним, оскільки будь-яка праця містить усі зазначені компоненти, тобто являє собою єдиний нервово-м’язовий процес.
Співвідношення затрат м’язової та нервової енергії, виконавських і творчих функцій, механічних дій і операцій мислення у трудовому процесі характеризують зміст праці.
Зміст праці зумовлюється технікою, технологією, організацією виробництва, тобто рівнем розвитку продуктивних сил суспільства. Характеристика праці за її змістом пов’язується також з оцінкою рівня розвитку працівника.
Отже, зміст праці відбиває рівень розвитку речових і особистісних елементів виробничого процесу. Так, застосування простих знарядь праці супроводжувалось приведенням їх у дію за допомогою м’язової сили людини. Це фізична праця, характерною рисою якої є безпосередній контакт людини з предметом праці за порівняно простої програми дій та великого напруження фізичних сил.
При машинному способі обробки предмета праці енергетичні витрати працівника значно зменшуються за рахунок скорочення навантажень на великі м’язові групи. При цьому зростають навантаження на дрібні м’язи, підвищується швидкість і точність рухів, ускладнюється програма дій. Суто виконавські функції доповнюються плануванням, розрахунками, використанням креслень, що висуває вищі вимоги до кваліфікації працівника.
У напівавтоматизованому виробництві функції людини обмежуються простими операціями з обслуговування верстатів, машин (наприклад, штампувальні роботи). Характерною рисою таких робіт є монотонність.
Монотонність є також наслідком конвеєрно-потокової організації виробництва, коли кожний робітник виконує окремий цикл обробки виробів.
Послідовна автоматизація виробничих процесів приводить до того, що основними функціями людини стають спостереження, контроль і регулювання на основі сприймання та переробки інформації. Під час контакту з предметом праці інформація безпосередньо надходить до органів чуттів, а управління знаряддям праці зводиться до моторних дій працівника. За дистанційних форм керування між людиною і машиною містяться пристрої, які передають інформацію про реальний стан виробничого процесу, і пристрої для відповідних дій працівника (оператора). Людина-оператор стає складовою ланкою системи «людина — техніка — середовище». Така праця характеризується великими навантаженнями на органи чуттів, вищі психічні функції — пам’ять і мислення, вимагає напруженої уваги та вольових зусиль. Оскільки працівникові доводиться регулювати й контролювати величезні потоки енергії та інформації, складні системи технологічних процесів, то значно підвищується рівень його відповідальності, що посилює нервово-емоційне напруження. Останнє часто може зумовлюватися тим, що швидкість надходження та обсяги інформації перевищують можливості оператора щодо сприймання, переробки, прийняття і реалізації рішення.
Важливою ознакою розумової праці є те, що предметами й результатами її є не матеріальні речі, а проекти, плани, програми, ідеї, образи, формули, інформація тощо. Її специфіка полягає в тому, що виконавцеві немає потреби інтенсивно використовувати м’язову енергію, а програма його дій складна й динамічна. Розумова праця вимагає напруження уваги, активізації пізнавальних функцій — мислення, пам’яті, уяви. Особливо це характерно для творчої інтелектуальної праці, завданням якої є пошук нового, невідомого. Деякі види розумової праці (праця бухгалтера, коректора, банківського працівника) не спонукають виконавця до нових думок, відкриттів, винаходів, хоча неможливі без напруженої уваги, відповідних знань і вмінь.
З розвитком науково-технічного та соціально-економічного прогресу суттєво змінюються умови, засоби і зміст трудової діяльності, що виявляється у зменшенні навантажень на м’язи і водночас у збільшенні навантаження на нервову систему, зокрема на кору головного мозку працівника.
Залежно від співвідношення м’язових і нервових навантажень на працівника всі види праці поділяються на дев’ять груп:
1) праця, яка вимагає значних витрат енергії та великих м’язових зусиль (ливарники, ковалі, вантажники і т. ін.);
2) праця, що характеризується рухами без значних м’язових зусиль (формувальники, штампувальники);
3) праця, що вимагає значних м’язових зусиль і напруження зорового та рухового аналізаторів (слюсарі-складальники, ремонтні робітники);
4) праця, що вимагає м’язових зусиль середньої інтенсивності, високої координації рухів, точних вимірювань і розв’язання розумових задач (верстатники);
5) праця, що виконується в установленому темпі й супроводжується одноманітними рухами (складальники машин на конвеєрних лініях);
6) праця, пов’язана зі спостереженням за роботою машин або за виробничим процесом (оператори на автоматичних лініях);
7) праця, пов’язана з розв’язанням комплексних завдань налагодження та переналагодження верстатів згідно з наявними програмами (наладчики);
8) праця, пов’язана з переробкою потоків інформації, яка надходить від сигнальних пристроїв, і необхідністю прийняття термінових відповідальних рішень (оператори за пультами керування, керівні працівники);
9) праця, пов’язана з творчою діяльністю.
Розглянуті види праці ставлять різні вимоги до працівника й зумовлюють істотні відмінності в його активності на біологічному, психологічному, інтелектуальному рівнях. Так, кожний вид праці характеризується певним рівнем загальної рухової активності працівника, яка може бути достатньою або недостатньою, тобто нижчою за біологічну потребу в рухах. Кожний вид праці вимагає вибіркової, специфічної психічної активності працівника, пов’язаної з пізнанням, спілкуванням, ініціативністю, відповідальністю тощо. У творчій діяльності активізація пізнавальних процесів набуває дослідницького характеру, здійснюється на основі формування нових дедалі складніших програм і нестандартних стратегій.
Наявність різних рівнів у структурі трудової діяльності свідчить про те, що вона сама є потребою здорової людини і одночасно задовольняє інші її потреби.
За сприятливих умов та оптимальних навантажень праця задовольняє потребу людини в руховій активності, тренує функціональні системи, розвиває пізнавальні й комунікативні здібності, сприяє реалізації творчого потенціалу, виконуючи водночас головну функцію — створення матеріальних і духовних благ для задоволення відповідних потреб окремої людини й суспільства в цілому.
1.2. Предмет, методологічні принципи й методи дослідження у фізіології та психології праці
Людина у процесі праці діє як біологічний організм і як особистість. Як організм вона відчуває навантаження на органи й системи, напруження фізіологічних функцій, втому. Як особистість працівник реалізує свідомо поставлену мету, активізує пізнавальні процеси, виявляє вольові якості й творчі здібності, вдосконалює трудові процеси та умови праці, утверджує свій соціальний статус і розвиває творчий потенціал.
Функції людини як організму у процесі праці вивчає фізіологія праці, а функціонування її як особистості — психологія праці. Фізіологічні функції під впливом трудових навантажень, умов та організації праці зазнають певних змін, які можуть бути як сприятливими, так і несприятливими для організму. Тому предметом фізіології праці є життєдіяльність організму людини у процесі праці.
Основним завданням її є обгрунтування практичних заходів щодо підвищення працездатності, запобігання перевтомі працівників і створення умов оптимальної життєдіяльності з метою підвищення ефективності праці.
Предметом психології праці є психіка людини в умовах виробництва, закономірності функціонування та формування особистості у процесі праці. Основне завдання психології праці — вивчення потенційних можливостей психіки людини та оптимальна організація трудової діяльності з метою якомога повнішої реалізації творчого потенціалу працівника. Психологія праці вивчає також психологічні особливості різних видів трудової діяльності залежно від конкретних виробничих умов, знарядь і методів праці. Саме психологічні особливості трудової діяльності зумовлюють ті чи інші вимоги до психічних процесів і властивостей працівника.
Предметом курсу «Фізіологія і психологія праці» є закономірності динаміки фізіологічних і психічних функцій людини у процесі праці.
Фізіологія і психологія праці — наукові дисципліни, що виникли й сформувалися на стику наук про працю і наук про людину та особистість. Водночас фізіологія праці є частиною загальної фізіології, а психологія праці — частиною загальної психології. Тому основні методологічні принципи фізіології і психології праці визначаються відповідно загальною фізіологією та загальною психологією.
Фундаментальні методологічні принципи фізіології і психології праці такі:
? принцип нервізму — провідну роль в організмі відіграє нервова система;
? принцип єдності організму з навколишнім середовищем;
? принцип урівноваження — намагання організму встановити певні відношення з навколишнім середовищем;
? принцип цілісності організму — організм функціонує як єдине ціле, що забезпечується діяльністю нервової системи;
? принцип відображення у свідомості об’єктивної реальності;
? принцип суспільно-історичного детермінізму розвитку психіки й свідомості;
? принцип єдності свідомості та діяльності — свідомість утворює внутрішній план діяльності, її програму;
? принцип розвитку особистості в діяльності;
? принцип психічної регуляції.
В конкретних дослідженнях фізіологія і психологія праці як наука базується на таких загальнонаукових підходах:
? комплексності — фізіологія і психологія праці входить до комплексу суспільних, технічних та природничих наук, які вивчають трудову діяльність і людину;
? системності — визнаються зв’язки між сегментами системи, ієрархія їх рівнів та етапів розвитку, підпорядкованість принципам саморегуляції;
? особистісного — врахування соціально-психологічних та індивідуальних особливостей особистості;
? гуманізму — людина визнається найвищою цінністю;
? єдності наукового дослідження і практики організації трудової діяльності з урахуванням людського фактора.
Завдання фізіології і психології праці визначаються об’єктом і предметом дослідження — закономірностями функціонування людського фактора в процесі праці.
Основним завданням фізіології і психології праці є гуманізація праці. Під гуманізацією праці розуміють профілактику перевтоми, професійних захворювань, запобігання виробничому травматизму та професійній деформації працівника, підвищення змістовності праці, створення умов для всебічного розвитку особистості. Наукову основу гуманізації праці становлять такі знання:
? про закономірності життєдіяльності людського організму в процесі праці;
? рухову активність працівника;
? зміни працездатності і механізм втоми працівника під впливом різних виробничих і соціальних факторів;
? психофізіологічні принципи та критерії раціоналізації трудових процесів, операцій і рухів, робочої пози, режимів праці і відпочинку залежно від змісту, важкості та інтенсивності праці;
? динаміку психічних процесів, їх можливості та обмеження щодо сприймання й переробки інформації;
? особистісні властивості працівника та закономірності їх розвитку залежно від вибору професії та засвоєння трудових навичок і вмінь.
Завданнями фізіології і психології праці є також розробка практичних рекомендацій з таких питань:
? підвищення працездатності і профілактики перевтоми працівників;
? якомога повніше використання творчого потенціалу працівників;
? запобігання монотонності праці, можливості її збагачення;
? оптимізації виробничого середовища;
? нормування м’язових і нервово-емоційних навантажень;
? організації робочих місць і раціоналізації трудових процесів;
? проектування режимів праці і відпочинку;
? вдосконалення професійної орієнтації, професійного відбору й виробничого навчання;
? стимулювання трудової активності працівників на основі вдосконалення механізму мотивації.
Фізіологія і психологія праці справедливо вважається теоретичною основою організації праці, оскільки дає теоретичне обгрунтування таких її напрямків:
? поділ і кооперація праці;
? вдосконалення трудових прийомів і рухів,
? планування та організація робочих місць;
? методи виробничого навчання, формування трудових навичок і вмінь;
? розробка режимів праці і відпочинку;
? нормування праці;
? поліпшення умов праці;
? профорієнтація, вибір професії та розставляння кадрів;
? оплата й стимулювання праці;
? підвищення культури праці.
Досягнення фізіології і психології праці є базою для розвитку техніки, технології, економіки й організації виробництва. Так, технічні науки використовують дані фізіології і психології праці щодо антропометричних, біомеханічних та психофізіологічних особливостей людини під час проектування знарядь праці, створення засобів автоматизації та механізації трудових процесів. Технологічні науки, розробляючи технологічні процеси, керуються даними фізіології і психології праці для обгрунтування параметрів виробничого середовища з метою створення сприятливих умов для життєдіяльності працюючої людини.
Економічні науки, обґрунтовуючи ефективне поєднання факторів виробництва з метою створення конкурентоспроможної продукції на ринку, керуються даними фізіології і психології праці під час встановлення рівня оплати праці згідно з витратами на відтворення робочої сили залежно від умов її використання, а також під час розробки норм і нормативів праці з огляду на нервово-психічні та м’язові навантаження на працівника.
Організація праці як колективної діяльності людей грунтується на врахуванні групових соціально-психологічних процесів, в основі яких лежать потреби, інтереси, мотиви, комунікації, соціальні норми, соціальний контроль, лідерство і підпорядкування.
Системний підхід до вивчення фізіологічних і психологічних закономірностей функціонування працівника у трудовій діяльності передбачає застосування різних методів дослідження, зокрема фізіологічних, психологічних, статистичних, математичних тощо.
Фізіологічні методи застосовуються для вивчення функціонального стану працівника та оцінювання реакції різних систем організму на виконання конкретної роботи.
Психологічні методи дають змогу простежити динаміку психічних процесів, оцінити рівень розвитку психічних властивостей особистості, провести психологічний аналіз діяльності.
Статистичні та математичні методи застосовуються під час обробки та аналізу результатів спостереження чи показників діяльності працівника, знаходження залежностей між тими чи іншими величинами.
До найпоширеніших фізіологічних методів належать методи дослідження функціонального стану центральної нервової системи, рухового апарату, м’язової сили й витривалості, дихання й газообміну, стану серцево-судинної системи, аналізаторів [4].
Найдоступнішими для вивчення центральної нервової системи працівника, зокрема мозкової його працездатності, в умовах виробництва є інтегральні методики, засновані на різних буквених і цифрових тестах. Серед тестів відомі буквені таблиці Бурдона, А. Г. Іванова-Смоленського, М. Н. Коновалова, а також цифровий тест Грюнбаума, цифрова таблиця К. К. Платонова, кільця Ландольта. Мозкова працездатність за цими тестами оцінюється врахуванням помилок і затрат часу на виконання завдання.
Для оцінювання функціонального стану нервової системи застосовуються також методики вимірювання прихованого часу рефлекторних реакцій. Однією з таких методик є сенсомоторна аналізаторна рефлексометрія. Відповідні вимірювальні прилади називають хронорефлексометрами. На дію того чи іншого подразника (звук, світло, колір) працівник реагує певним способом, а відліковий пристрій фіксує час рухової реакції. При цьому може вивчатися час простої реакції або час реакції розпізнавання та вибору.
Проста реакція — це реакція на один відомий сигнал. Реакція розпізнавання полягає в реагуванні на один з двох або кількох сигналів. Реакція вибору характеризується тим, що на кожний сигнал людина відповідає певною дією. Збільшення часу реакції свідчить про зниження працездатності.
Біоелектричну активність головного мозку вивчають методом електроенцефалографії. Переважання високочастотних коливань вказує на процес збудження в корі головного мозку, спричинений психофізіологічним напруженням під час роботи.
Руховий апарат працівника вивчається методами тремометрії, координатометрії, динамометрії, ергографії і т. ін.
Тремометрія полягає в реєстрації мимовільних коливань окремих ланок тіла працівника за допомогою спеціальних приладів — так званих тремометрів. Вираженість тремору оцінюється частотою дотиків стрижня до металічного кільця за одиницю часу та амплітудою. Нормальними вважаються частоти тремору від 2 до 23 Гц. М’язовий тремор використовується як показник втоми. Координатометрія — це реєстрація мимовільних відхилень від певної точки або лінії, якої працівник має додержувати. Відповідний засіб вимірювання називають координометром.
Для визначення сили й витривалості окремих м’язових груп застосовується динамометрія. Основними приладами для вимірювання м’язової сили є кистевий і становий динамометри.
М’язова витривалість, що характеризується тривалістю витримування певного дозованого зусилля або зниженням сили за певний відрізок часу, вимірюється динамометром Розенблата.
Для реєстрації виконання дозованої фізичної роботи окремими руховими ланками до появи втоми застосовуються ергографи (кистеві, плечові, ніжні). Ергографи дають змогу записати криву м’язової втоми працівника.
Стан серцево-судинної системи працівників досліджують методом пульсометрії та вимірювання артеріального кров’яного тиску. Пульс можна виміряти пальпаторним способом, а тиск — тонометром за методом Короткова. Розрахунками визначаються показники ударного та хвилинного об’єму крові, середньодинамічний тиск і т. ін.
Функціональний стан органів дихання працівника вивчається методами пневмографії і спірометрії. За допомогою пневмографа фіксуються дихальні рухи грудної клітки, а спірометром вимірюють дихальний об’єм, життєву місткість легень. Маючи такі дані, обчислюють хвилинний обсяг дихання. За змінами частоти й глибини дихання можна оцінити важкість фізичної роботи. Коли відома частота дихання, за емпіричними формулами розраховують затрати енергії на виконання роботи.
Основними психологічними методами, що застосовуються у психології праці, є спостереження, опитування, тести та експеримент.
Мета спостереження — виявити професійно важливі особливості психічних процесів, вивчаючи й порівнюючи зовнішні прояви діяльності людини та результати її праці. Спостереження доповнюється об’єктивним реєструванням досліджуваних процесів. Ідеться про фотографію робочого дня, хронометраж, визначення латентних (прихованих) періодів різних сенсомоторних реакцій. Важливе значення під час спостережень має аналіз помилкових дій працівника.
Опитування (усне, письмове, вільне, стандартизоване), що базується на отриманні відповідей на поставлені запитання, має допоміжне значення у психологічному вивченні діяльності. Для точної кількісної або якісної характеристики психічних процесів, оцінювання поведінки працівників використовуються тести.
Тести — це спеціалізовані методи психологічного діагностичного дослідження. Вони поділяються на тести-опитувальники і тести-завдання. Перші містять запитання, відповіді на які дозволяють зробити висновки про психологічні якості працівника. Другі містять серію спеціальних завдань, за результатами виконання яких оцінюється рівень розвитку того чи іншого психічного процесу. Наприклад, увагу вивчають за допомогою червоно-чорних таблиць Шульте—Платонова, методом додавання чисел з переключенням, методом «переплутаних ліній», а пам’ять — методом утриманих членів ряду, методом тотожних рядів тощо. При цьому фіксуються час і якість виконання тестового завдання.
Одним з найпродуктивніших методів вивчення трудової діяльності є природний експеримент. При цьому працівник не знає, що він є об’єктом дослідження. Вивчатися в такому разі можуть зміни у структурі діяльності, робочій позі, емоційні стани, реакції на зовнішні подразники, мотиви і т. ін., що дозволяє оцінити роль цих факторів в організації праці.
Ефективне вивчення функціонального стану працівника, його працездатності і втомлюваності чи професійної придатності можливе за умови розумного поєднання різних методів дослідження.
1.3. Історія розвитку та сучасні проблеми фізіології і психології праці
Фізіологія і психологія праці як самостійні наукові дисципліни почали розвиватися на початку XX століття. Передумовами їх розвитку були:
? досягнення досить високого рівня розвитку загальної фізіології і загальної психології, нагромадження значного експериментального матеріалу щодо індивідуальних відмінностей людей за чутливістю аналізаторів, прояви психічних функцій тощо;
? стрімкий розвиток продуктивних сил, впровадження досягнень науково-технічного прогресу у виробництво, що вимагало раціоналізації трудових процесів, обгрунтованого професійного добору кадрів.
Проте ідеї вивчення методів праці з урахуванням наукових даних про людину мають давню історію. Так, ще Галілео Галілей зробив спробу застосувати математичний апарат для вивчення рухів людини.
При цьому він виявив фактор втоми, який ускладнює використання математичних методів під час вивчення трудових процесів.
У 1666 році Де-ля-Гір встановив зв’язок між масою людини та її фізичною силою. Він визначив, що без зашкодження здоров’ю людина може пересувати по горизонтальній поверхні вантаж масою до 65 кг, переносити по похилій площині до 70 кг.
Спробу вивчати методи праці робили французький промисловець М. Перроте (1760 р.) та англієць Чарльз Беббідж (1830 р.).
У Франції 1849 року було видано книгу «Керівництво з вибору професії», в якій аналізувалися професії та властивості, необхідні людині для успішного оволодіння ними.
Наприкінці XIX — на початку XX століття виходять у світ друковані праці з практичного використання наукових даних для організації трудової діяльності та підвищення її продуктивності. Найвідомішими на той час були дослідження Ф. Тейлора, який поряд з організацією праці та управління розглядав фізіологічні й психологічні питання, зокрема такі: професійній добір, нормування праці, система оплати, пристосування інструмента до працівника. Реалізована на виробництві система Тейлора була спрямована на раціоналізацію трудових рухів, виключення зайвих рухів, підвищення темпу роботи до рівня, який забезпечував би максимальну продуктивність праці.
На розвиток фізіології і психології праці значний вплив справило впровадження Г. Фордом конвеєрно-потокової системи виробництва, що базується на розчленуванні виробничого процесу на якомога простіші елементи. Наслідком такого розчленування є монотонність праці, яка призводить до специфічних психічних станів працівника, знижуючи ефективність його діяльності. Ці труднощі спонукали до вивчення психофізіологічних проблем праці.
Паралельно з тейлоризмом у багатьох країнах, насамперед у США й Німеччині, розвивалась індустріальна психотехніка. Цей процес припав на період початку XX століття до початку першої світової війни. Якщо тейлоризм виходив з безпосередніх завдань техніки та фізичної витривалості людини, то психотехніка виросла з психології. Основним її завданням було практичне використання психології в економіці й промисловості. Термін «психотехніка» запропонував 1903 року німецький філософ і психолог В. Штерн. Проте найбільший вклад у розвиток психотехніки вніс Г. Мюнстерберг. Він зазначав, що наукова робота зосереджена на вивченні машин, на різних умовах економічного успіху. Тим часом не береться до уваги, що ніяка господарська робота не може бути виконана без участі людини, а психофізичний апарат останньої потребує докладного дослідження з погляду господарських інтересів. У таких працях, як «Психологія і економічне життя», «Основи психотехніки» Мюнстерберг виокремлює соціальну, господарську, медичну, правову психотехніку, а також вказує на можливості використання експериментальної, диференціальної психології в різних сферах практичного життя. Це сприяло тому, що згодом термін «психотехніка» закріпився за тією галуззю прикладної психології, яку називають психологією праці. Основними проблемами психотехніки Мюнстерберг вважав:
? вибір найбільш придатних людей для певних економічних дій;
? досягнення найвищої продуктивності праці за допомогою психотехнічних засобів;
? досягнення бажаних психічних ефектів за рахунок економічних процесів, в яких найважливіше місце посідає психічний вплив на особистість.
Видатними представниками психотехніки були також О. Ліпман, Ф. Гізе, Д. Древер, Е. Штерн.
Психотехніка вирішувала проблеми професійного добору та професійної консультації на підставі вивчення індивідуальних характеристик людини за допомогою тестів. Крім того, надавалося значення дослідженню таких проблем, як втома, монотонність, пристосування техніки до психічних особливостей людини, професійне навчання.
Серед питань, які вивчалися в цей період, не було досліджень соціально-психологічних факторів. Хотторнські дослідження, проведені Елтоном Мейо 1924 року, забезпечили певну комплексність у вивченні проблем організації праці. Вони, зокрема, показали, що соціально-психологічні фактори (психологічний клімат, неформальні стосунки працівників) можуть перекривати ефект інших факторів. Було доведено також, що вплив різних факторів на особистість має сумарний характер і виявляється в її ставленні до роботи.
Основоположником фізіології і психології праці справедливо вважається І. М. Сєченов. Розробляючи теоретичні основи науки про працю, він першим поставив питання про використання наукових даних, що стосуються людини, для раціоналізації праці. Серед основних праць Сєченова із зазначених проблем до найбільш значних належать «Нарис робочих рухів людини», «Фізіологічні критерії для встановлення довжини робочого дня», «Участь нервової системи в робочих рухах людини», «До питання про вплив подразнення чутливих нервів на м’язову роботу», «Елементи думки». Сєченов вперше обгрунтував коркову теорію втоми, необхідність нормування навантажень на конкретні м’язові групи, ввів поняття активного відпочинку як ефективного засобу підвищення і збереження працездатності людини, вивчав роль психічних процесів у виконанні трудових актів, поставив питання про формування трудових навичок тощо.
Розвиток фізіології і психології праці пов’язаний з іменами таких видатних вчених, як І. П. Павлов, М. Є. Введенський, О. О. Ухтомський, П. К. Анохін, В. М. Бехтерєв, М. І. Виноградов та інші.
Так, І. П. Павлов розробив вчення про умовні рефлекси, динамічний робочий стереотип, вищу нервову діяльність та її типи, дві сигнальні системи дійсності, заклавши теоретичний фундамент фізіології і психології праці.
М. Є. Введенський обгрунтував явища функціональної рухливості (лабільності) і парабіозу, які мають важливе значення для розуміння механізмів засвоєння ритму та розвитку втоми.
О. О. Ухтомський розробив вчення про домінанту, яка визначає спрямованість поведінки, думки та діяльності людини, є фізіологічною основою уваги й мислення.
П. К. Анохін, розвиваючи рефлекторну теорію І. П. Павлова, розробив вчення про функціональну систему, яка реалізує мету діяльності, що набирає вигляду моделі, образу.
М. І. Виноградов досліджував фізіологічні основи трудових процесів, зокрема вивчав функціональні зрушення в роботі фізіологічних систем організму працівника.
З ім’ям Бехтерєва пов’язані дослідження індивідуальної і колективної психіки людей, обгрунтування впливу соціальної психіки на поведінку людей і відносини між ними. В організованому ним 1918 року в Петрограді Інституті вивчення мозку і психічної діяльності в лабораторії праці експериментально вивчався вплив праці на особистість та її нервово-психічний стан, досліджувався взаємозв’язок між професійною придатністю і продуктивністю праці людини. У 1920 році був організований Центральний інститут праці (Москва), де розроблялися проблеми раціоналізації трудової діяльності і прийомів навчання з урахуванням біологічних і психологічних особливостей людини.
У 1921 році був організований Всеукраїнський інститут праці, в якому великого значення надавали проблемам психофізіології праці, професійного добору та наукової організації праці у вузах. На великих підприємствах промисловості і транспорту створювалися психофізіологічні та психотехнічні лабораторії, головним завданням яких був професійний добір, а також вивчення виробничої втоми. Переважно досліджували важку працю та її вплив на обмін речовин, функції дихання й кровообігу робітників. Питання оптимізації та нормування розумової праці не розроблялися. Психотехнічний період тривав до середини 30-х років.
Із середини 30-х і до початку 50-х років дослідження в галузі фізіології і психології праці не виходили за межі лабораторій і не застосовувалися на виробництві. Певним поштовхом до розвитку цих досліджень стали Перша всесоюзна конференція з питань фізіології праці (1953 р.) та Всесоюзна нарада з питань психології праці (1957 р.), на яких були намічені нові напрямки розробки питань фізіології і психології праці.
Протягом 60—70-х років вивчення проблем фізіології і психології праці стає органічною складовою роботи з наукової організації праці. У цей період значно розширилися дослідження відповідних питань в інститутах гігієни праці і професійних захворювань, інститутах психології, педагогіки, різних відомчих наукових установах. Значний внесок у розвиток фізіології праці внесли С. О. Косилов, З. М. Золіна, В. В. Розенблат, С. М. Горшков, М. А. Грицевський, Ю. В. Мойкін, Л. А. Леонова, В. І. Медведєв та інші.
Проблеми психології праці становили предмет досліджень таких учених, як К. К. Платонов, М. Д. Левитов, П. М. Рубінштейн, П. Ф. Добринін, Є. А. Климов. Основи інженерної психології, що розглядається як частина психології праці, заклали Б. Ф. Ломов, Б. О. Душков, В. П. Зінченко, В. М. Муніпов, В. Ф. Венда.
В Україні проблемами фізіології та гігієни праці займаються Київський інститут медицини праці АМН України, Український науково-дослідний інститут промислової медицини, Харківський науково-дослідний інститут гігієни праці і профзахворювань, Донецький науково-дослідний інститут медико-екологічних проблем Донбасу та вугільної промисловості. Такі вчені, як Ю. І. Кундієв, О. О. Навакатикян, Г. Т. Чукмасова та інші досліджують теоретичні і практичні проблеми фізіології і гігієни операторської та розумової праці, вплив факторів виробничого середовища на працездатність і втому працівників тощо. Питання охорони і безпеки праці перебувають і віданні Національного науково-дослідного інституту охорони праці.
Перехід України від адміністративно-командної до ринкової економіки висуває щодо фізіології і психології праці нові завдання. Серед найважливіших теоретичних і практичних завдань слід виокремити такі:
? розробка фізіологічних та психологічних критеріїв оптимальної організації різних видів праці;
? обгрунтування методів ліквідації дефіциту м’язових навантажень і рухової активності працівника;
? гуманізація праці на підприємствах різних форм власності на основі впровадження санітарно-гігієнічних норм, техніки безпеки, раціональних режимів праці та відпочинку;
? розробка механізмів формування в людей психологічних установок на ринкову поведінку у сфері діяльності;
? вивчення мотиваційних механізмів підвищення ефективності праці;
? психологічне обгрунтування соціально-трудових відносин між суб’єктами ринку праці (роботодавцями та найманими працівниками);
? розробка критеріїв і шляхів забезпечення конкурентоздатності людини на ринку праці;
? вдосконалення методів професійного самовизначення молоді;
? вивчення механізмів самореалізації особистості у трудовій діяльності, у тому числі в малому бізнесі й підприємництві;
? вдосконалення методів професійної орієнтації, переорієнтації та професійного добору;
? вдосконалення методів виробничого навчання;
? психологічні проблеми незайнятого населення та безробіття.
Реалізація цих завдань грунтується на таких фундаментальних теоретичних положеннях фізіології і психології праці, як працездатність, дієздатність, впрацювання, втома, відновлювальні процеси в організмі людини; трудове напруження і оптимальний його рівень; засвоєння ритму діяльності; закономірності динаміки психічних функцій працівника в різних видах професійної діяльності; вплив діяльності (або/і незайнятості) на формування та реалізацію особистісних властивостей людини.
На основі цих фундаментальних знань вирішуються прикладні проблеми фізіології і психології праці, пов’язані з психофізіологічним обгрунтуванням організації конкретної праці та соціально-психологічних аспектів життєдіяльності працівників.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке діяльність, в яких формах і видах вона виявляється?
2. Як взаємопов’язані мотив і мета трудової діяльності?
3. Суть та ознаки праці як діяльності та як процесу.
4. Назвіть і схарактеризуйте аспекти праці.
5. Як ви розумієте такі поняття як характер та зміст праці?
6. Схарактеризуйте працю з фізіологічного та психологічного боку.
7. Що ви розумієте під трудовим потенціалом? Назвіть його складові елементи.
8. Яких навантажень зазнає людина у процесі праці?
9. У чому полягає відмінність між фізичною, розумовою та сенсорно-напруженою працею?
10. Чому праця є потребою здорової людини та які потреби людини вона задовольняє?
11. Що є предметом фізіології і психології праці? На яких методологічних принципах вона базується?
12. Які методи дослідження використовує фізіологія і психологія праці?
13. Які теоретичні і практичні завдання організації праці вирішує фізіологія і психологія праці?
14. Назвіть основні етапи розвитку фізіології і психології праці.
15. Схарактеризуйте основні сучасні проблеми фізіології і психології праці.
Розділ 2
ЦЕНТРАЛЬНО-НЕРВОВА РЕГУЛЯЦІЯ ТРУДОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
2.1. Загальні відомості про будову нервової системи людини
Усі функції людського організму — рухова діяльність, робота внутрішніх органів, тканинні процеси регулюються нервовою системою. Результатом фізіологічної діяльності головного мозку є психічна діяльність людини, її розумова робота.
Нервова система (як і серцево-судинна, м’язова, дихальна і т. ін.) є фізіологічною системою. Фізіологічна система — це сукупність об’єднаних організацією та управлінням живих структур і елементів, які характеризуються певними властивостями та функціями, що відрізняють їх від інших структур і елементів. Діяльність системи характеризується проявами її основних функціональних властивостей, тобто специфічними реакціями.
Нервова система людини складається з двох великих відділів:
? центральної нервової системи (ЦНС), яка включає головний і спинний мозок;
? периферійної нервової системи, яка складається з нервових волокон, що відходять від головного і спинного мозку. Збираючись у пучки різної товщини, нервові волокна утворюють нерви, які зв’язують головний і спинний мозок зі всіма органами та системами організму.
За функціями нервову систему поділяють на соматичну і вегетативну. Соматична нервова система іннервує опорно-руховий апарат і всі органи чуттів, а вегетативна нервова система регулює процеси обміну речовин та роботу всіх внутрішніх органів (серця, нирок, легень та ін.).
Нервова система людини являє собою складне утворення і виконує різноманітні функції.
Спинний мозок розміщений у хребтовому каналі. В ньому розрізняють сіру речовину, в якій переважають нервові клітини різного розміру та форми, і білу речовину, утворену відгалуженнями нейронів довжиною 1 м і більше. Зі спинного мозку виходить 31 пара змішаних нервів, які своїми тонкими гілочками обплітають всі части-ни тіла.
Головний мозок заповнює порожнину черепа і включає мозковий стовбур у складі продовгуватого, середнього, проміжного мозку й мозочка та передній, або великий мозок, поділений на дві півкулі.
Стовбур мозку зверху покритий білою речовиною, а сіра речовина всередині утворює ядра, від яких відходять 12 пар черепно-мозкових нервів. У сірій речовині мозкового стовбура містяться дихальний, серцевий, судинно-руховий центри, а також центри, які регулюють скорочення м’язів, обмін речовин, потовиділення. Мозочок виконує функції координації рухів, регулює м’язові скорочення та діяльність внутрішніх органів. В центральній частині стовбура мозку міститься ретикулярна формація у вигляді сітчастого утворення, так звана неспецифічна. Призначення її — за допомогою імпульсів регулювати збудливість центральної нервової системи (підвищувати або пригнічувати).
Великі півкулі головного мозку також складаються із сірої і білої речовини. Біла речовина утворена нервовими волокнами і розміщена всередині. Сіра речовина складається з нервових клітин і глії, розміщена зверху і утворює кору головного мозку. Товщина кори 2—3 мм, у ній налічується 15—18 млрд нервових клітин, 140 млрд міжнейронних елементів і понад 1000 млрд зв’язків між нейронами.
Глії — це допоміжні клітини, які є опорою для нервових клітин, виконують функцію їх живлення і зосереджують резервні енергетичні речовини. Періодично ці речовини виходять із депо і надходять до нервових клітин.
Нервові клітини кори головного мозку за допомогою відгалужень зв’язані між собою та нервовими клітинами, розміщеними в різних ділянках тіла.
Кора головного мозку є вищим відділом центральної нервової системи і функціонує у взаємодії з нижніми відділами. Вона забезпечує взаємодію організму із зовнішнім середовищем, регулює і контролює всі функції організму.
Центри регуляції різних функцій організму локалізовані в певних зонах кори. Розрізняють сенсорні, моторні та асоціативні зони. Сенсорні зони — це мозкові відділи різних органів чуттів (зорового, слухового, больового і т. ін.). Моторні зони кори управляють рухами.
Сенсорна і моторна зони займають невелику частину поверхні кори. Основна її частина являє собою асоціативні зони, які здійснюють зв’язок між всіма сферами кори. Діяльність асоціативних зон лежить в основі вищих психічних функцій — пам’яті, логічного мислення, уяви, навчання.
Головною структурною і функціональною одиницею нервової системи є спеціалізована нервова клітина — нейрон (неврон). Вона складається з тіла і відгалужень: одного довгого — аксона і багатьох коротких — дендритів.
Аксон простягається від центральної нервової системи до того чи іншого органа. З аксонів складаються нерви і нервові волокна. Функція аксона полягає у проведенні нервових імпульсів до інших нейронів або виконавчих органів — м’язів, залоз, кровоносних судин тощо.
Дендрити здійснюють зв’язок між окремими нервовими клітинами і, як правило, не виходять за межі центральної нервової системи.
Тіло клітини виконує функцію живлення відгалужень.
Основними властивостями нервової тканини, а також м’язової є збудливість і провідність. Збудливість — це здатність розвивати збудження у відповідь на подразнення; провідність — це здатність передавати збудження від одних клітин до інших. Передача збудження з одного нейрона на інший, на м’яз чи інші периферійні органи здійснюється за допомогою спеціального механізму — синапса. Аксони утворюють синапси на тілі іншої нервової клітини або на її відгалуженні. На кожному нейроні може бути 15—20 тис. синапсів.
Функціями нейронів є сприймання подразнень, їх перероблен-ня, передавання інформації (імпульсів) і формування відповідної реакції.
За функціями розрізняють три групи нейронів:
? аферентні (чутливі, сенсорні), які сприймають, переробляють і передають інформацію до центральної нервової системи;
? проміжні, або вставні, які здійснюють контакт між нервовими клітинами;
? еферентні (рухові, моторні), які посилають імпульси до робочих органів, забезпечуючи ефект діяльності.
Нервові волокна (відгалуження нейронів, покриті оболонкою) поділяються на два види:
? аферентні (доцентрові), які передають інформацію від периферійних тканин і органів до центральної нервової системи;
? еферентні (відцентрові), які передають команди від центральної нервової системи до робочих органів.
Швидкість передачі інформації залежить від товщини аксона і коливається від 1 до 120 м/с.
Доцентрові нерви мають особливі сприймальні апарати в усіх органах і тканинах організму — рецептори.
Рецептор — нервово-фізіологічний апарат, який сприймає подразнення із зовнішнього або внутрішнього середовища і перетворює його на нервовий імпульс. У рецепторах різні види енергії перетворюються на нервовий процес — збудження.
Рецептори, які сприймають подразнення із зовнішнього середовища, називаються екстерорецепторами. Сигнали від органів і тканин самого організму сприймають інтерорецептори. Подразниками клітин, які мають особливо важливе значення в життєдіяльності організму, є нервові імпульси. Вони виникають в рецепторах тканин і розглядаються як природні подразники. Особливу підгрупу серед останніх утворюють рецептори, розміщені в м’язах і сухожиллях, — пропріорецептори. Вони сигналізують про рівень напруження м’язів чи позу, дозволяють людині орієнтуватися у просторі.
2.2. Нервові процеси та їх динаміка
Людина відчуває на собі вплив факторів зовнішнього середовища. У самому організмі відбуваються зміни, на які вона також реагує. Фактори зовнішнього і внутрішнього середовища є матеріальною причиною всіх процесів і явищ, які виникають в організмі, оскільки є для нього подразниками. Всі подразнення, що сприймаються організмом, несуть різноманітну інформацію, яка переробляється на різних рівнях нервової системи і втілюється в одному й тому самому фізіологічному процесі — збудженні.
Збудження — це біологічний процес, який складається з нервових імпульсів і приводить в дію той чи інший орган або елемент. Процес збудження виникає в усіх органах, які складаються з нервової і м’язової тканини, та в залозах. Специфічною ознакою збудження м’яза є його скорочення. У нервових клітинах під час збудження генеруються нервові імпульси, залозові клітини виділяють секрет.
Специфічною властивістю збудження є здатність передаватися по нервових волокнах, що забезпечує фізіологічний зв’язок між усіма системами та елементами організму, їх функціональну єдність.
Процес збудження супроводжується витратами енергетичних ресурсів тканини. Тому неспецифічні ознаки збудження такі:
? прискорення обміну речовин у клітині;
? посилення теплопродукції;
? зміни електричного стану.
Чим більше навантаження у вигляді процесу збудження здатні витримати елементи мозку або нервова тканина, тим вищою є їх працездатність.
Для виникнення збудження мають значення сила подразника, швидкість наростання подразнення і час дії. За силою подразники поділяються на підпорогові, порогові і надпорогові. Підпорогові подразники характеризуються силою, якої недостатньо для збудження. Пороговою називається мінімальна сила подразника, достатня для виникнення збудження. Надпорогові подразники мають велику силу і призводять до значніших функціональних змін.
Між силою подразника і тривалістю його дії існує обернено пропорційна залежність: чим більша сила подразника, тим меншою є тривалість його дії, що необхідна для виникнення збудження, і навпаки.
Діяльність нервової системи, за висловом І. П. Павлова, характеризується процесом збудження і гальмування.
Гальмування — складний біологічний процес, який послаблює або припиняє діяльність того чи іншого органа, знижує рівень активності фізіологічних систем. На відміну від збудження, гальмування відбувається переважно усередині клітин і не поширюється по нервових провідниках до інших органів.
У фізіологічних системах, які працюють, процеси збудження і гальмування тісно пов’язані з процесами виснаження і відновлення. Під виснаженням розуміють витрати матеріальних ресурсів клітин, насамперед клітин центральної нервової системи, під час їх активного стану, тобто під час збудження. Гальмування забезпечує відновлення нормального стану протоплазми клітини та її функціональних ресурсів. Коли виснаження матеріальних ресурсів клітини досягає певного кількісного значення, включається процес гальмування, який припиняє подальше використання функціональних ресурсів. Отже, виснаження є подразником гальмівного процесу, а гальмування — подразником відновлювальних процесів у клітинах.
У стані гальмування нервова клітина не відповідає на імпульси, що надходять, і активно відновлює свої ресурси.
В кожній нервовій клітині процеси збудження і гальмування закономірно змінюються, являючи собою різні фази її діяльності. При дії подразника надмірної сили або багаторазового його повторення у нервових клітинах замість збудження виникає процес гальмування. Таке гальмування отримало назву охоронного, біологічного за суттю і безумовного за походженням.
Закономірності взаємодії процесів збудження і гальмування такі:
? іррадіація;
? індукція.
Іррадіація — це поширення нервового процесу з місця, де він виник, на навколишні нервові центри.
Індукція — це наведення протилежного процесу на навколишні нервові центри за умови концентрації збудження чи гальмування на місці свого виникнення.
Концентрація збудження в нервових клітинах, що працюють, та індукція гальмування на навколишні нервові центри у процесі праці виключають непотрібні дії та зайві рухи працівника.
Отже, гальмування у процесі праці:
? виключає реакції працівника на побічні подразники;
? захищає нервову систему від перенапруження та функціонального виснаження.
Основними властивостями нервових процесів є їх сила, врівноваженість і рухливість.
Силою нервових процесів називають здатність нервових клітин розвивати і тривалий час витримувати значні напруження збудження і гальмування. Врівноваженість нервових процесів — це їх співвідношення за силою. Рухливість нервових процесів — це швидкість переходу збудження у гальмування, і навпаки.
Рівень збудливості характеризує функціональний стан тканини. Мірою збудливості є мінімальна сила подразника, яка викликає збудження.
М. Є. Введенський сформулював поняття про функціональну рухливість, або лабільність, збудливої тканини (нерва, м’яза).
Лабільність — це здатність збудливої тканини до відтворення нервових імпульсів відповідно до ритму подразнення. Мірою лабільності є найбільша кількість імпульсів, що їх тканина здатна відтворити за 1 с відповідно до частоти дії подразника, тобто без трансформації ритму. Для кожної тканини характерний певний максимальний ритм збудження, що характеризує її функціональну рухливість. Так, для нерва він становить 500—800, а для м’яза — 200—300 імпульсів за секунду.
Лабільність — величина непостійна. Її можна підвищити тренуваннями. Здатність збудливої тканини підвищувати свою лабільність О. О. Ухтомський назвав засвоєнням ритму. За несприятливих умов лабільність тканини знижується, зменшується кількість відтворюваних імпульсів, порушується ритм збуджень. Цей стан зниження функціональної рухливості (лабільності) отримав назву парабіозу.
М. Є. Введенський відкрив у нервових структурах під час подразнення дві фази зрушень:
? продромічну, що характеризується зниженням збудливості, підвищенням лабільності й працездатності;
? парабіотичну, що характеризується підвищенням збудливості, зниженням лабільності й працездатності.
Він експериментально довів, що подразнення надмірної сили і частоти викликають у нервово-м’язовому з’єднанні особливий вид збудження, яке не здатне поширюватися і з подальшим поглибленням переходить у гальмування. Скорочення м’яза при цьому спочатку зменшується, а зі збільшенням сили і частоти дії под-разника м’яз починає розслаблятися. Це означає, за висловом М. Є. Введенського, що існують оптимум і песимум частоти і си-ли подразника. Оптимальними (найкращими) є такі частота і си-ла подразнення, які викликають максимальне скорочення м’яза. Оптимальний ритм збудження у 2—3 рази менший за макси-мальний.
Частота і сила подразнення, які призводять до послаблення відповідної реакції тканини, називаються песимальними (най-гіршими).
Песимум виникає в синапсах, оскільки нерв проводить значно більшу кількість імпульсів, ніж дозволяє лабільність нервово-м’язового з’єднання. Внаслідок цього змінюється провідність ділянки нерва, тобто виникає парабіоз.
Парабіоз — це особливий стан стійкого збудження в певній ділянці збудливої тканини, який змінює її провідність. Виявля-ється як гальмування.
Перехід збудження в гальмування під час дії подразнень надмірної сили і частоти є загальним законом життєдіяльності збудливих клітин і тканин, законом парабіозу. Парабіоз має три фази:
? рівноважну, яка характеризується тим, що і сильні і слабкі подразники викликають однакову реакцію (наприклад, м’язове скорочення однакової сили);
? парадоксальну, коли сильні подразники викликають слабку реакцію, а слабкі, навпаки, — сильне збудження;
? гальмівну (ультрапарадоксальну), коли немає чіткої реакції ні на слабкі, ні на сильні подразнення.
Виникнення і розвиток усіх фаз парабіозу характеризує зниження лабільності і працездатності. У процесі роботи парабіоз виявляється в неадекватних діях працівника або у їх відсутності тоді, коли особливо необхідні активні дії. Отже, парабіоз може призводити до помилок та аварій на виробництві.
2.3. Основні принципи діяльності нервової системи людини
У процесі праці і життєдіяльності організм людини реагує на різноманітні сигнали, що надходять із зовнішнього та внутрішнього середовища, як єдине ціле. Це досягається завдяки тому, що регулює і спрямовує всю роботу організму центральна нервова система.
Основні принципи діяльності нервової системи такі:
? принцип детермінізму — всі реакції організму мають свою причину, тобто зумовлюються дією подразників;
? принцип аналізу і синтезу — вся діяльність організму здійснюється на основі аналізу і синтезу сигналів, які діють на нього;
? принцип структурності — кожний нервовий процес відбувається в певних відділах мозку;
? принцип системності — різноманітні функції організму об’єднуються для злагодженої взаємодії.
Основу діяльності нервової системи, її елементарний акт становить рефлекс. Рефлекс — це реакція організму у відповідь на подразники зовнішнього або внутрішнього середовища, яка відбувається з обов’язковою участю центральної нервової системи. Рефлекс виявляється у виникненні або припиненні якоїсь діяльності.
Шлях, яким за допомогою основних фізіологічних процесів здійснюється рефлекс, називається рефлекторною дугою. Рефлекторна дуга складається з таких ланок:
? рецептора, який сприймає подразнення;
? аферентного нервового волокна, по якому передається збудження від рецептора в центральну нервову систему;
? вставних нейронів і синапсів, які передають збудження від аферентних до ефекторних нейронів;
? еферентних нервових волокон, по яких передається збудження до робочих органів;
? ефектора, або робочого органа.
Для здіснення рефлексу, або керування однією з функцій організму, група нейронів, розміщених в різних відділах центральної нервової системи, утворює нервовий центр. Нервовий центр — це функціональне об’єднання, в якому є головна частина (скупчення нейронів), без якої конкретна функція нездійсненна.
Властивості нервового центра такі:
? одностороннє проведення збудження від аферентного нейрона до еферентного;
? сповільнення проведення збудження в синапсах;
? кумуляція збуджень — кілька слабких подразнень, кожне з яких не викликає жодного рефлексу, діючи одночасно на різні групи рецепторів або надходячи один за одним від одного й того самого рецептора, викликають рефлекс;
? післядія — продовження рефлекторної реакції після припинення подразнення рецептора;
? трансформація ритму — здатність змінювати частоту імпульсів;
? втомлюваність — зменшення або припинення рефлекторної реакції в разі тривалої дії подразника;
? фонова активність, яку створюють вставні нейрони та ретикулярна формація.
Принципи рефлекторної діяльності такі:
? принцип зворотного зв’язку. Під час здійснення рефлексу від робочих органів надходять сигнали до центральної нервової системи відносно ефективності реакції. Це явище названо зворотним зв’язком, а система сигналів — зворотною аферентацією. Сукупність нервових шляхів — рефлекторної дуги та шляхів отримання зворотної інформації про ефективність відповідної реакції — утворює рефлекторне кільце;
? принцип загального кінцевого шляху. Кількісне переважання аферентних нейронів над еферентними є причиною того, що останні є загальним кінцевим шляхом для багатьох рефлексів від центральної нервової системи до робочих органів. Обмежений вихід на периферію є механізмом, завдяки якому організм відповідає рефлекторною реакцією лише на найважливіші подразники;
? принцип домінанти — в кожний момент переважає певний рефлекс.
Існують безумовні та умовні рефлекси. Безумовні рефлекси є вродженими і передаються спадково. Вони характеризуються стереотипною формою прояву і забезпечують пристосування організму до постійних умов. Безумовні рефлекси поділяються на прості і складні. До простих належать зіничний, сухожильний, кашлевий і т. ін.; а до складних — харчовий, захисний, дослідницький, орієнтувальний тощо. Складні безумовні рефлекси становлять основу життєдіяльності організму.
Безумовні рефлекси виникають лише у відповідь на адекватні подразники і мають специфічне рецепторне поле. Центральна ланка рефлекторної дуги безумовного рефлексу знаходиться нижче від кори великих півкуль головного мозку. Це означає, що безумовні рефлекси є результатом діяльності підкоркових утворень і нижніх відділів центральної нервової системи.
Функції підкоркових і нижніх відділів центральної нервової системи, які забезпечують прості стосунки організму із зовнішнім середовищем та злагоджену діяльність внутрішніх органів, становлять нижчу нервову діяльність.
Умовний рефлекс — це реакція організму, яка засвоюється за певних умов у процесі індивідуального розвитку. Біологічна роль умовних рефлексів полягає в розширенні діапазону пристосовних можливостей організму. Умовні рефлекси набуваються, змінюються залежно від умов, згасають, якщо потреби в них немає, виконують сигнальну (попереджувальну) функцію.
Утворення умовних рефлексів є функцією кори головного мозку, а умовний рефлекс — одиницею вищої нервової діяльності. Вища нервова діяльність — це об’єднана діяльність кори великих півкуль, підкоркових утворень і нижніх відділів центральної нервової системи, яка забезпечує складні стосунки організму із зовнішнім середовищем.
Утворення умовних рефлексів полягає у встановленні функціонального зв’язку в корі головного мозку між нервовими центрами умовного та безумовного подразників. Діяльність кори з утворення нових зв’язків виявляється в аналізі і синтезі. Корковий аналіз — це виокремлення інформації, яка закономірно збігається з іншими сигналами або діями організму. Корковий синтез — замикання зв’язку між центрами, які відповідають за сприймання різних сигналів або за різні дії організму.
Утворення умовних рефлексів можливе:
? за наявності двох подразників — безумовного та індиферентного, який має стати умовним;
? коли дія умовного подразника починається раніш, ніж безумовного;
? за оптимальної сили подразників;
? за достатнього рівня збудливості кори;
? за багаторазового повторення поєднаної дії подразників.
Утворення умовного рефлексу в корі головного мозку супроводжується встановленням функціонального зв’язку між центрами збудження безумовного та умовного подразників. Незважаючи на те, що центральна ланка безумовного рефлексу міститься нижче від кори, збудження безумовного рефлексу поширюється в кору головного мозку, у своє коркове представництво.
Корковим представництвом називається сукупність коркових нейронів, які збуджуються під час стимулювання безумовного рефлексу. Воно є тим анатомічним мостом, за допомогою якого здійснюється вища нервова діяльність. Основу функціональної взаємодії кори та підкоркових утворень становлять нервові шляхи, які з’єднують коркове представництво з центральною ланкою рефлекторної дуги безумовного рефлексу.
Між корковим представництвом безумовного рефлексу і центральною ланкою умовного рефлексу, яка міститься в корі, виникає функціональний зв’язок, названий тимчасовим. Цей тимчасовий зв’язок є центральною ланкою дуги умовного рефлексу. Розрізняють рухові і вегетативні (серцеві, дихальні) умовні рефлекси. Умовні рефлекси можуть формуватися також на основі раніше набутих умовних рефлексів. Вони називаються умовними рефлексами вищого порядку і становлять фізіологічну основу навчання, формування трудових навичок і умінь.
У вищій нервовій діяльності підкоркові та нижні відділи центральної нервової системи виконують важливі функції.
По-перше, для кори великих півкуль вони є джерелом інформації щодо змін у зовнішньому та внутрішньому середовищах. Рецептори організму не мають прямого зв’язку з корковими клітинами. Нервові імпульси, виникнувши в рецепторах, спочатку надходять до підкоркових утворень, зазнають там фізіологічної переробки і лише після цього поширюються у відповідне коркове представництво.
По-друге, безумовні рефлекси створюють у мозку специфічну збудливість, тобто підвищену вибіркову чутливість клітин кори щодо тих чи інших безумовних подразників. Підкоркові утворення і нижні відділи центральної нервової системи створюють і підтримують високий рівень загальної збудливості кори головного мозку. Під загальною збудливістю кори розуміють тонус, напруження процесу збудження в коркових клітинах. Вона залежить від нервових імпульсів, які циркулюють між корковими клітинами, а також між корою і підкорковими утвореннями. Основну роль у підтриманні загальної збудливості кори на високому рівні відіграє ретикулярна формація.
По-третє, підкоркові утворення і нижні відділи центральної нервової системи є виконавчим відділом у творчій діяльності кори великих півкуль. Кора головного мозку не має прямих шляхів, які з’єднували б її з виконавчими органами, тому роль проміжної ланки між ними виконують підкоркові і нижні відділи мозку.
Вища нервова діяльність людини базується на двох сигнальних системах.
Перша сигнальна система — це діяльність великих півкуль головного мозку, за допомогою якої формуються і здійснюються умовні рефлекси на реальні матеріальні подразники.
Друга сигнальна система — це діяльність великих півкуль мозку людини, яка забезпечує формування й здійснення умовних рефлексів на словесні сигнали.
Анатомічною основою першої сигнальної системи є аналізатори, які нервовими шляхами пов’язані з органами чуттів.
Аналізатор — сукупність нервових клітин, які сприймають і переробляють інформацію із зовнішнього та внутрішнього середовища організму.
Аналізатор складається з трьох відділів; периферійного, провідникового і центрального. Периферійний відділ утворюють рецептори, функцією яких є сприймання подразнень, первинний їх аналіз і перетворення на процес збудження. Провідникова ланка представлена аферентними нервами, які передають збудження. Центральним відділом є клітини кори головного мозку, де відбувається вищий аналіз збуджень і виникають відчуття. Подразниками, які безпосередньо сприймаються органами чуттів, є реальні предмети, явища і зв’язки між ними.
Анатомічною основою другої сигнальної системи є мовно-руховий аналізатор, тісно пов’язаний із зоровим і слуховим аналізаторами. Джерелом подразнень є слова. Слова — це абстракції реально існуючих предметів, явищ і подій. У словах та словосполученнях фіксуються зв’язки між предметами і явищами. Тому слова є сигналами сигналів, або сигналами другого ступеня. Встановлення зв’язку між словесними сигналами і реальними подразниками відбувається за законами утворення умовних рефлексів. Обидві сигнальні системи постійно взаємодіють і підпорядковуються загальним фізіологічним законам і механізмам.
Водночас друга сигнальна система має істотні відмінності. У другосигнальній діяльності реалізується принцип моделювання дійсності за допомогою мови, а умовні рефлекси можуть фор-муватися без підкріплення безумовним сигналом, що є основою засвоєння знань. Фізіологічними засобами моделюються в моз-ку предмети і явища навколишнього середовища, дії та їх результат, встановлюються зв’язки і відносини між ними у вигляді понять, суджень, закономірностей, формул тощо. За допомогою цих моделей, тобто сигналів другого ступеня, людина має безмежні можливості для пізнання, творчої діяльності і прогнозування.
Мова підвищила здатність мозку відображати дійсність, забезпечила вищі форми аналізу й синтезу, абстрактне мислення, створила можливості для спілкування, нагромадження, використання і передачі життєвого досвіду, досягнень культури і мистецтва від покоління до покоління.
Центральна нервова система виконує рефлекторну, інтегративну та координаційну функції. Рефлекторна функція пов’язана з участю центральної нервової системи в реакціях організму на подразники. Виконуючи інтегративну функцію, центральна нервова система забезпечує злагоджену взаємодію всіх органів і систем організму, підтримання його стійкого внутрішнього стану. Підпорядкування багатьох рефлексів одному, який має в даний момент найважливіше значення для організму, здійснюється завдяки координаційній функції центральної нервової системи. Всі ці функції реалізуються в кожній конкретній реакції організму, забезпечуючи найбільш адекватний пристосовний ефект.
2.4. Функції центральної нервової системи в процесі праці
2.4.1. Рефлекторна функція
З фізіологічного погляду праця є умовно-рефлекторним процесом. Жодна трудова дія не може початися без відповідної причини, тобто подразника, який сприймається органами чуттів. У трудовій діяльності подразниками можуть бути будь-які явища, пов’язані з тим чи іншим етапом виробничого процесу. Ними є також словесні сигнали у вигляді розпоряджень, інструкцій, роз’яснень тощо. На працівника діють різні побічні подразники, що виникають у виробничому і соціальному середовищі. Подразники, які мають місце у трудовій сфері і виробничих відносинах, мають особливо відчутний вплив на людину. Вони здатні значно змінювати фізіологічні процеси, викликати сильні емоції, а іноді навіть стреси.
З фізіологічного боку, праця — рефлекторний процес, в якому визначальна роль належить умовним рефлексам. У здійсненні трудового процесу беруть участь і безумовні рефлекси, зокрема дослідницький, орієнтувальний, наслідування і т. ін.
Трудові рухи, прийоми, операції, що їх виконує працівник, є зовнішнім проявом складних процесів, що відбуваються у вищих відділах нервової системи. Саме в цих відділах централізується регуляція всіх проявів діяльності організму. Завдяки такій централізації забезпечується цілеспрямована, вибіркова регуляція відповідних реакцій на подразники.
Центральна нервова регуляція у процесі праці полягає в тому, щоб забезпечувалася точна диференційованість сигнального стимулу і точна диференційованість відповідної реакції у вигляді конкретного руху, прийому, операції. Інакше кажучи, щоб забезпечувалася якомога повніша відповідність між завданням і виконанням.
Трудовий процес як умовно-рефлекторний характеризується такими особливостями:
? умовним подразником під час виконання завдання є усвідомлення мети, тобто створення уявлення про майбутній результат праці;
? вирішальне значення у трудовій діяльності мають словесні сигнали, які є умовними подразниками і умовним підкріпленням;
? досягнення поставленої мети і усвідомлення корисності результатів праці є умовним підкріпленням.
Будь-який трудовий процес або операція складається з комплексу прийомів і дій, впорядкованих за часом і послідовністю виконання.
Кожну дію можна розглядати як рефлекс, а всю операцію — як систему рефлексів. Для трудової діяльності людини типовим є багаторазове повторення в певній послідовності цих умовних рефлексів. Одні з них пов’язані з діями, другі з припиненням дії. Перші названі позитивними, другі — негативними рефлексами. Систему позитивних і негативних рефлексів І. П. Павлов назвав динамічним стереотипом. У трудовій діяльності динамічний стереотип виявляється як система рухових умовних рефлексів, тому називається руховим, або робочим, динамічним стереотипом. Ця складна система рефлексів формується у процесі виробничого навчання і забезпечує виконання певного виробничого завдання.
В процесі формування умовного рефлексу, який лежить в основі конкретної трудової дії, вирізняють дві стадії:
1) початкова стадія, для якої характерна іррадіація збудження, внаслідок чого у виконанні тієї чи іншої дії беруть участь різні центри кори головного мозку. У працівника помічається багато зайвих рухів і зусиль, трапляються помилки в роботі;
2) стадія засвоєння і закріплення правильних прийомів роботи на основі концентрації збудження в небагатьох клітинах кори головного мозку. Іррадіація збудження обмежується, робота характеризується чіткими й економними рухами, відсутністю помилок.
В процесі навчання людина, перш ніж приступити до виконання тієї чи іншої операції, обдумує її, діє відповідно до поступаючих в кору головного мозку сигналів від зовнішніх і внутрішніх подразників. Нервове збудження, що виникає під впливом кожної трудової дії, не припиняється негайно, а залишається протягом певного часу у вигляді поступово згасаючих слідів збудження. Проте людина в цей час повторює ті самі трудові дії або виконує інші. Отже, умовні рефлекси підкріплюються, а сліди збудження нагромаджуються.
Система слідів збудження, на основі якої відбувається програмування робочих дій, називається інтегральним образом робочих дій. В процесі роботи елементи трудових дій уточнюються шляхом порівняння їх з інтегральним образом робочих дій. Це порівняння здійснюється за принципом зворотного зв’язку, внаслідок чого трудові дії коригуються згідно з програмою.
На основі подразнень, які сигналізують про правильне виконання трудових дій, закріплюються нервові зв’язки, підвищується збудливість і функціональна рухливість в одних нервових центрах і поглиблюється процес гальмування в інших.
Після багаторазового повторення трудових прийомів і засвоєння їх працівник починає виконувати всі елементи операції не окремо, а як єдиний процес. Перехід від одного елемента операції до іншого відбувається без переключення уваги і мислення на виконання кожного елемента. Уся система умовних рефлексів, з якої складається операція, приводиться в дію лише на перший подразник цієї системи. Це означає, що у працівника сформувався робочий динамічний стереотип.
Робочий динамічний стереотип — це стійка і злагоджена система умовних рефлексів, яка утворюється внаслідок багаторазового повторення умовних подразників в установленій послідовності і через певні проміжки часу. З формуванням робочого динамічного стереотипу у працівника виникає своєрідний автоматизм дій, в основі якого лежить установлення тимчасових зв’язків між нервовими клітинами. Автоматизм дій полегшує виконання роботи і звільняє нервові клітини для творчої діяльності, сприяє підвищенню працездатності і продуктивності праці.
Отже, робочий динамічний стереотип — це сформований і закріплений внаслідок тренування автоматизований спосіб досягнення певної мети і розв’язання поставленого завдання. Стійкість функціонування робочого динамічного стереотипу характеризується ступенем відхилень трудової діяльності від програми, а надійність — виконанням її за наявності несприятливих факторів.
Робочий динамічний стереотип є одиницею поведінки людини як особистості. В життєдіяльності людини динамічні стереотипи мають різні конкретні прояви. У трудових рухах — це руховий динамічний стереотип; у виробничій, трудовій діяльності — це послідовність операцій протягом робочої зміни та послідовність елементів у кожній операції; у повсякденній діяльності — це добовий стереотип функцій.
Робочі динамічні стереотипи окремих професій різняться за своїми структурами, тобто співвідношенням рефлексів і взаємодією функцій організму. Це пов’язано з тим, що рефлекторним шляхом змінюються вегетативні функції, які забезпечують діяльність всього організму та реалізацію динамічного стереотипу.
Робочий динамічний стереотип реалізується на основі саморегуляції. С. О. Косилов вирізняє три цикли саморегуляції [11]. На верхньому рівні регуляції робочого динамічного стереотипу міститься цикл кортикальної саморегуляції, або ініціативний цикл. У ньому беруть участь нервові центри, пов’язані з програмуючою діяльністю центральної нервової системи. Функція цих центрів полягає у відтворенні слідів збудження та формуванні інтегрального образу робочих дій. За наявності відхилень у робочих діях працівника порівняно з інтегральним образом включається цикл плавності, завданням якого є коригування траєкторії і сили трудових рухів на основі нервових імпульсів, які надходять до нервових центрів рухового аналізатора. Одночасно з включенням циклів саморегуляції рухової діяльності виникають цикли вегетативних функцій (дихання, кровообігу, терморегуляції тощо).
Стереотип виявляється у шаблонності, одноманітності виконання рухів і дій. Проте, зберігаючи стереотипність, кора головного мозку характеризується динамізмом, здатністю змінювати стереотипи залежно від змін у характері і складі подразників, часі їх дії. Здатність до розвитку, вдосконалення і перебудови динамічних стереотипів лежить в основі освоєння нових видів діяльності, формування трудових навичок і умінь, творчого ставлення до праці.
У формуванні динамічного робочого стереотипу певну роль відіграють індивідуальні якості людини — темперамент, характер, здібності, спрямованість інтересів. Але загалом його формування, за-кріплення й підтримки залежать від об’єктивних умов, які створюються у процесі навчання й трудової діяльності. Це такі умови:
? чітке уявлення у працівника про мету та корисність своєї роботи;
? матеріальна і моральна заінтересованість працівника в результатах праці, яка набуває значення умовно-рефлекторного підкріплення;
? чіткий ритм виробничого процесу. У ритмічній роботі активним подразником умовних рефлексів є час;
? науково обгрунтований режим праці та відпочинку, який сприяє високій працездатності і лабільності нервової системи;
? раціональна організація робочого місця і сприятливі умови праці, що виключають побічні рефлекторні акти, не пов’язані безпосередньо з трудовим процесом;
? фізіологічно і психологічно обгрунтовані методи та прийоми виробничого навчання.
2.4.2. Інтегративна функція
У трудовій діяльності людина виконує різноманітні дії, фізичні та розумові, щоб досягти поставленої мети, відчуває певні навантаження та зазнає впливу багатьох факторів зовнішнього середовища, що відбивається на характері фізіологічних функцій і процесів. При цьому виконання роботи, з одного боку, має бути точним і відповідати поставленій меті, а з іншого — економним щодо затрат енергії та підтримки фізіологічних показників організму в заданих межах.
Цілеспрямована регуляція сотень тисяч реакцій, що відбуваються в організмі працівника, та трудових дій згідно з поставленою метою забезпечується завдяки інтегративній функції центральної нервової системи.
Інтегративною називається діяльність мозку, яка об’єднує різноманітні функції організму для їх злагодженої взаємодії у процесі досягнення поставленої мети.
У трудовій діяльності реалізуються цілі фізіологічного та психологічного рівнів.
Цілі фізіологічного рівня полягають у підтриманні фізіологічних констант організму, якими є температура тіла, артеріальний тиск крові, межа працездатності нервових клітин, кількість цукру в крові і т. ін. Фізіологічні константи характеризуються тим, що вони можуть змінюватися в певних межах і повертатися до вихідного рівня. Фізіологічні константи підтримуються завдяки саморегуляції, що є характерною рисою інтегративної діяльності.
Цілями психологічного рівня є розв’язання конкретного трудового завдання, певні установки, норми поведінки.
Суть фізіологічної інтеграції розкрив академік П. К. Анохін. Одиницею інтегративної функції є функціональна система. Функціональною системою називають сукупність різних структур і процесів, об’єднаних заради досягнення результатів дії відповідно до поставленої мети.
Згідно з теорією функціональної системи Анохіна поведінка розглядається не як реакція на зовнішні стимули, а як цілеспрямована активність, детермінована випереджувальним відображенням дійсності. Основу поведінки становлять системні процеси, які з певною метою поєднують активність і фізіологічні функції різних анатомічних елементів. Будь-який відповідний акт нервової системи відбувається за участю не одного центра збудження, а є результатом комплексного збудження різних областей центральної нервової системи. Проте рефлекс лишається стрижневою частиною функціональної системи. Комплексне збудження виникає на основі аферентних імпульсів:
? з боку умовного подразника, який безпосередньо зумовлює конкретну діяльність;
? обстановки, в якій перебуває людина;
? пам’яті;
? мотивації.
Ці аферентні збудження інтегруються завдяки аферентному синтезу.
Аферентний синтез — це багатоступенева фізіологічна переробка в мозку різної інформації для постановки мети та її досягнення. Переробка аферентних імпульсів зумовлює створення певного об’єднання різних центральних і периферійних елементів організму — конкретної функціональної системи. Складність її залежить від кількості аферентних збуджень. Результатом аферентного синтезу є заготовлений комплекс збуджень, який передує рефлекторним діям і являє собою аферентний контрольний апарат.
В інтегративній діяльності організму велику роль відіграють периферійні ефекторні апарати, від яких постійно до нервових центрів надходить інформація про ефективність виконаних дій — так звана зворотна аферентація. Зворотна аферентація має відповідати заготовленому комплексу збуджень. Корковий апарат, який оцінює відповідність зворотних аферентацій заготовленому комплексу збуджень, називається акцептором результатів дії (акцептором дії).
Отже, аферентний синтез, зворотна аферентація і акцептор результатів дій є органічними складовими цілісної діяльності організму.
Основою функціональної системи як цілісної діяльності організму є мета, засоби і результат. Мета є вихідним моментом і стимулом системної діяльності. Вона відображується в мозку образом, динамічною моделлю майбутнього результату діяльності. Мета формується на основі аферентного синтезу раніше, ніж починається рефлекторна дія з її реалізації. Матеріальною основою мети є фізіологічний апарат — акцептор результатів дій. Він же оцінює результат дій, порівнюючи з метою, тобто фізіологічною моделлю. Роль акцептора відіграють різні нервові утворення, що входять до складу центральної інтеграції.
Досягненню мети підпорядковується програма дій, тобто склад, послідовність і тривалість їх окремих елементів. Вона відображу-ється в мозку інтегральним образом робочих дій. Спосіб виконання і характер цих дій визначаються фізіологічною моделлю мети. Програма дій реалізується ефекторними робочими органами на основі команд, що надходять від спеціалізованого комплексу нервових клітин у вигляді нервових імпульсів.
Здійснення програми дій є засобом реалізації мети, тобто отримання конкретного результату. Результати дій є сполучною ланкою між програмою дій і поставленою метою. Ці результати діють на рецептори органів чуттів, створюючи в різних аналізаторах нервову імпульсацію щодо ефекту виконаних дій. Ця нервова імпульсація у вигляді зворотної аферентації, або реаферентації, несе інформацію про корисність чи безрезультатність виконаних дій. Акцептор дій порівнює результати з метою. Якщо параметри результату дій збіга-ються з параметрами фізіологічної моделі мети, то робочий акт вважається закінченим і організм переходить до інших трудових актів. За наявності розбіжностей у цих параметрах діяльність мозку набуває іншого напрямку (вносяться корективи до трудових дій). У першому випадку йдеться про негативну зворотну аферентацію, у другому — про позитивну, тобто таку, що спонукає до нових дій. Корисний ефект діяльності є провідною ланкою функціональної системи, і саме йому підпорядковуються всі її компоненти. Коли мети досягнуто, функціональна система стає неактивною. Вона починає функціонувати, якщо є відхилення від наміченої мети. Саме відхилення є подразником, який мобілізує відповідну функціональну систему. Така форма керування називається саморегуляцією. Засобами саморегуляції є процеси збудження і гальмування. Процес збудження стимулює всі ланки функціональної системи. Процес гальмування сприяє безперешкодному здійсненню діючої функціональної системи, блокуючи неадекватні в даний момент рефлекторні акти.
Виконання трудової діяльності відбувається завдяки формуванню робочої (основної) функціональної рефлекторної системи, яка забезпечується енергією, що виробляється в клітинах і тканинах організму.
Під робочою функціональною системою розуміють злагоджено діючі фізіологічні механізми головного та спинного мозку, які організують і регулюють робочі рухи, процеси мислення, енергетичне забезпечення, спрямовані на виконання певної трудової операції.
Взаємодія органів забезпечується чотирма рівнями системної регуляції. На найнижчому, першому, рівні відбувається кільцева саморегуляція, яка є універсальною для всіх органів. Аферентна і ефекторна ланки містяться в одному й тому самому органі. Відхилення в показниках його роботи є подразником, що стимулює зворотну аферентацію і викликає відповідну реакцію щодо підтримки функціональної стійкості. Другий рівень стосується внутрішньосистемної регуляції, завданням якої є підтримка злагодженої взаємодії між складовими тієї чи іншої фізіологічної системи (наприклад, між роботою серця і тонусом судин).
Третій рівень — це міжсистемна регуляція, внаслідок якої досягається взаємодія між різними вегетативними функціями (наприклад, між серцево-судинною та дихальною системами).
Найскладнішим є четвертий рівень регуляції, пов’язаний з пристосуванням діяльності внутрішніх органів до рухової активності. Нерегульованість механізмів цього рівня особливо різко впливає на життєдіяльність організму як єдиного цілого. Тому затрати енергії в процесі праці підлягають механізму саморегуляції.
Відновлювати затрачені енергетичні ресурси є завданням спеціальної системно організованої діяльності організму, так званої відновлювальної функціональної системи.
Зменшення кількості енергетичних речовин у клітинах і тканинах є подразником для цієї функціональної системи. Процес збудження стимулює різноманітні фізіологічні і біохімічні перетворення в організмі, пов’язані з відновленням вихідного розміру енергетичних речовин. Робоча (основна) функціональна система блокується в цей час процесом гальмування.
2.4.3. Координаційна функція
Вибірковість рефлекторних актів та активізація функціональних систем забезпечуються координаційною функцією центральної нервової системи.
Координаційною функцією називається діяльність мозку щодо подолання антагоністичної взаємодії між рефлексами з різним функціональним призначенням. Антагоністична взаємодія виникає внаслідок того, що один і той самий подразник є стимулом для багатьох рефлексів або одночасно на людину діють численні побічні подразники, які порушують виконання трудового завдання.
Різні за своїм функціональним призначенням рефлекси не можуть безперешкодно здійснюватися в один і той самий час. Причиною цього є те, що мозок складається з неадекватної кількості чутливих, вставних і виконавських нейронів, які виконують відповідно функції сприймання, перероблення та передачі інформації. Кількість чутливих нейронів набагато більша, ніж вставних і виконавських. Це означає, що в мозок надходить величезний потік інформації від органів чуттів, до якого додається інформація, котра виробляється у процесі творчої діяльності та вилучається з пам’яті.
Уся ця інформація спрямовується до виконавських нейронів, які безпосередньо пов’язані з робочими органами. Але цих елементів набагато менше і, утворюючи загальний кінцевий шлях, вони обмежують пропускну здатність мозку.
Спрямовуючись до виконавських нейронів, різні збудження стикаються на проміжних станціях і втягуються в так званий нейрофізіологічний конфлікт за кінцевий шлях.
Нейрофізіологічний конфлікт — це суперництво між різними рефлекторними актами за провідне значення в організмі. Для подолання нейроконфлікту мозок мобілізує координаційну функцію. На основі аналітико-синтетичної діяльності мозку забезпечується вибір певної форми поведінки з багатьох альтернатив, тобто мозок встановлює, який рефлекс має для організму основне значення. Для цього рефлексу створюється силове переважання у вигляді процесу збудження. Вихід конкуруючих рефлексів на виконавські нейрони блокується процесом гальмування. Загальний кінцевий шлях стає відкритим для рефлексу, який є сильнішим.
Отже, координація — це підпорядкування за допомогою гальмування одного рефлекторного акту іншому, який має в даний момент важливіше значення. Цей рефлекс стає домінантою.
Домінантою називається тимчасово пануючий рефлекс, який має силове переважання. Для домінанти характерною є стійка підвищена збудливість нервових центрів, яка посилюється слабкими нервовими імпульсами від конкуруючих рефлексів. Залучення до сфери домінанти значної кількості нервових клітин, що працюють в одному ритмі і темпі, забезпечує стійкість усієї системи. Проявами домінанти у процесі праці, як зазначав О. О. Ухтомський, є стаціонарно підтримувана робота або робоча поза.
Стан збудження в домінанті характеризується такими ознаками:
? підвищена збудливість;
? стійкість збуджень;
? здатність акумулювати збудження;
? інерція після закінчення роботи.
Домінанта є фізіологічною основою концентрації уваги і творчого мислення у процесі праці, умовою високої продуктивності та якості роботи.
Утворення домінанти підпорядковане законам концентрації збудження в нервовому центрі актуального рефлексу та індукції гальмування на побічні рефлекторні акти.
Зауважимо, що не всякі трудові дії або прийоми можна розглядати як домінанту. Домінанта утворюється тоді, коли постає завдання засвоїти трудові операції, знання, які є змістом конкретної професійної діяльності. Домінанта — це тривала іннервація, а не швидкоплинні рефлекси на подразники зовнішнього середовища. Вона може супроводжувати людину не лише під час роботи, а й у позаробочий час, поки не буде вирішена проблема. У разі втоми домінанта руйнується, розгальмовуються конкуруючі рефлекси і підвищується рівень їх збудження, що призводить до дискоординації діяльності центральної нервової системи. У роботі працівника з’являються зайві, неточні рухи, сповільнюються дії тощо.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке фізіологічна система? Наведіть приклади фізіологічних систем.
2. Яку будову має нервова система людини? Що є найвищим поверхом нервової системи?
3. Як побудована нервова клітина? Які групи нервових клітин ви знаєте?
4. Назвіть властивості нервової та м’язової тканин.
5. Охарактеризуйте нервові процеси, їх функції та взаємодію.
6. Що таке лабільність і парабіоз? Як вони виявляються у трудовій діяльності?
7. Назвіть і охарактеризуйте основні принципи діяльності нервової системи.
8. Що таке рефлекс; рефлекторна дуга? Які існують рефлекси? Значення умовних рефлексів для життєдіяльності людини.
9. Назвіть принципи рефлекторної діяльності.
10. У чому полягає суть нижчої і вищої нервової діяльності? Що є їх результатом?
11. Що таке аналізатор, з яких відділів складається і які має властивості?
12. Що таке перша і друга сигнальні системи? Розкрийте значення другої сигнальної системи.
13. У чому виявляється рефлекторна функція центральної нервової системи у процесі праці?
14. Що таке робочий динамічний стереотип та яке він має значення для підвищення ефективності праці?
15. Які цикли саморегуляції реалізують робочі динамічні стереотипи?
16. Які умови на виробництві забезпечують формування і стійкість робочих динамічних стереотипів у працівників?
17. У чому суть інтегративної функції центральної нервової системи?
18. Досягнення яких цілей забезпечується інтегративною функцією у процесі праці?
19. Що таке функціональна система та на чому вона грунтується? Яка роль у цьому аферентного синтезу?
20. Як взаємопов’язані в цілісній діяльності організму мета, програма і результат дій?
21. Що таке акцептор результатів дій та зворотна аферентація?
22. Що таке робоча функціональна рефлекторна система і як здійснюється системна регуляція взаємодії органів?
23. У чому суть координаційної функції центральної нервової системи?
24. Які причини виникнення нейрофізіологічного конфлікту та механізм його подолання?
25. Що таке домінанта та яке її значення у трудовій діяльності?
Розділ 3
ФІЗІОЛОГІЯ РУХОВОГО АПАРАТУ ЛЮДИНИ І РАЦІОНАЛІЗАЦІЯ ТРУДОВИХ ПРОЦЕСІВ
3.1. Загальні відомості про будову рухового апарату людини та його функції
Найбільш загальним проявом життєдіяльності організму, основним засобом пристосування його до зовнішнього середовища є рухова діяльність. Рухи здійснюються за допомогою рухового апарату. Руховим апаратом називається сукупність тканин і органів, які забезпечують переміщення людини у просторі та її активні дії, спрямовані на предмети зовнішнього світу. Руховий апарат людини у процесі праці розглядається, з одного боку, як джерело енергії, а з іншого — як робоча машина, що змінює завдяки рухам предмет праці.
Функціонально до складу рухового апарату входять нервові клітини головного і спинного мозку — мотонейрони та їх аксони, а також кістково-м’язова система.
У складному руховому апараті людини керівну і регулювальну функцію виконує центральна нервова система. Роль кістково-м’язових органів є виконавчою.
Кісткова система, або скелет, складається з 208 кісток, які надають форму тілу, слугують опорою організму і захищають внутрішні органи. Зв’язки і суглоби з’єднують кінці двох кісток і в місцях рухливих з’єднань забезпечують різні рухи кісток. Кістки під час виконання рухів слугують важелями, тобто відіграють пасивну роль.
Активну функцію під час рухів виконують скелетні м’язи, які сухожиллями прикріплені до кісток скелета. Вони складаються з м’язових клітин, які називаються волокнами. У складі кожного м’яза налічується від сотні до десятків тисяч волокон. М’язове волокно має такі властивості:
? збудливість — здатність відповідати збудженням на подразнення;
? провідність — здатність проводити збудження в обидва боки від місця подразнення по всій своїй довжині;
? скорочуваність — здатність під час збудження скорочуватися або змінювати рівень напруження.
За наявності протидії скороченню м’язи розвивають певне напруження, силу, під дією якої кістки змінюють своє положення. Розрізняють червоні і білі м’язові волокна, які відрізняються функціональними властивостями. У червоних волокнах швидкість проведення збудження вдвічі менша, а тривалість збудження в п’ять разів більша, ніж у білих. Тому червоні м’язові волокна називають повільними, або тонічними, а білі — швидкими, або тетанічними.
Скелетні м’язи виконують такі функції:
? переміщують тіло у просторі (ходьба, біг);
? переміщують частини тіла відносно одна одної (рухи ніг, рук, голови);
? підтримують позу тіла.
У м’язах і сухожиллях розміщені рухові рецептори, які збуджуються під час рухів і напружень, сприймають скорочення і розслаблення м’язових волокон.
Основним функціональним елементом рухового апарату є рухова одиниця.
Вона складається з мотонейрона та іннервованих ним м’язових волокон. Аксон, що відходить від мотонейрона, при підході до м’яза розгалужується, утворюючи кінцеві гілочки, кожна з яких за допомогою синапсу з’єднується з м’язовим волокном. Передача збудження з нерва на м’язове волокно викликає його скорочення. Отже, один мотонейрон іннервує цілу групу м’язових волокон.
Кожна рухова одиниця викликає скорочення лише окремих волокон м’яза. Мотонейрони, які іннервують волокна одного м’яза, утворюють мотонейронний пул. Його функція полягає в дозуванні сили скорочення всього м’яза та виборі таких мотонейронів, діяльність яких необхідна в даний момент.
Усі рухові одиниці поділяються на великі й малі. Велика рухова одиниця складається з великого мотонейрона з товстим аксоном, який розгалужується на велику кількість гілочок та іннервує сотні і навіть тисячі м’язових волокон. Мала рухова одиниця складається з маленького мотонейрона з тонким аксоном, що утворює невелику кількість гілочок і, відповідно, іннервує невелику кількість м’язових волокон (усього кілька десятків). Великі рухові одиниці — швидкі, здатні розвивати короткочасно велику силу і виконувати швидкі рухи. Малі рухові одиниці — повільні, розвивають невеликі зусилля і здатні до тривалої роботи.
Наявність різних рухових одиниць забезпечує залучення до роботи тих, участь яких найефективніша, а також сприяє боротьбі з утомою.
Від режиму активності рухових одиниць залежить м’язове напруження. Сама ця активність залежить від частоти імпульсації, що надходить із мотонейрона. Чим більша частота імпульсів, тим більшою є активність рухової одиниці і тим більше напруження виникає в її м’язових волокнах. М’язове напруження здійснюється завдяки погодженню активності різних рухових одиниць. Останні можуть скорочуватися одночасно або почергово. Синхронне скорочення групи рухових одиниць забезпечує більше напруження. У разі асинхронної роботи рухових одиниць підтримується постійність напруження, рухи більш плавні. Тому у процесі праці більшість рухових одиниць працює асинхронно. У разі стомлення вони починають працювати синхронно, що виявляється в порушенні точності рухів, тремтінні рук.
Скорочення м’язів пов’язане з перетворенням хімічної енергії на механічну і теплову. Основними речовинами, які забезпечують скорочення, є білки — актин і міозин, а джерелом хімічної енергії — аденозинтрифосфорна кислота (АТФ), вуглеводи, білки, жири та кисень.
Оскільки м’язи прикріплені сухожиллями до кісток скелета, то під дією м’язової сили останні в суглобах можуть змінювати своє положення.
Переважна більшість робіт виконується м’язами пальців руки, кисті, ліктя, передпліччя; рідше — спини, і ще рідше — ноги. Отже, рука є основним робочим органом людини. Вона являє собою робочий механізм, тобто коли привести її в дію, дає відповідний ефект. Проте робочий механізм людини відрізняється від технічних систем, оскільки налічує відносно невелику кількість рухових пристосувань і водночас здатний виконувати найрізноманітніші рухи.
З механічного погляду виконавчий орган рухового апарату людини являє собою сукупність двох ланок, з’єднаних між собою суглобом, які взаємно обмежують рух. Це так звана кінематична пара. Прикладами кінематичних пар є плече-передпліччя, лопатка-плече, стегно-гомілка, які з’єднані відповідно променево-ліктьовим, лопатково-плечовим, колінним суглобами. У суглобах відбуваються різні рухи. Проте окремі суглоби залежно від анатомічної будови мають різні можливості для здійснення рухів. Розрізняють одновісні, двовісні й тривісні суглоби, що відповідає одному, двом і трьом ступеням свободи рухів. Ступінь свободи рухів — це напрям, в якому може рухатися тіло.
Одновісними є плечо-ліктьовий суглоб, міжфалангові з’єднання, в яких можливе переміщення лише в одній площині (згинання-розгинання). До двовісних суглобів належать променево-зап’ястний, плечо-променевий, п’ястно-фаланговий, які мають два ступені свободи рухів (згинання-розгинання, приведення-відведення). Три ступені свободи рухів мають лопатково-плечовий і тазо-стегновий суглоби. У них можливі згинання-розгинання, приведення-відведення, а також кругові рухи навколо поздовжньої осі.
Рука людини побудована з трьох лінійних ланок: плеча, передпліччя і кисті. Під час виконання рухів представляє собою відкритий кінематичний ланцюг, який складається з послідовно з’єднаних кінематичних пар. Відкритим він є тому, що має вільний рухливий кінець. У відкритому кінематичному ланцюгу кількість ступенів свободи останньої ланки дорівнює сумі ступенів свободи всіх ланок, які утворюють цей ланцюг. Кисть руки відносно лопатки має сім ступенів свободи, оскільки три ступеня свободи має плечова кістка відносно лопатки; один ступінь свободи має ліктьова кістка відносно плечової; три ступеня свободи має кисть разом з променевою кісткою відносно ліктьової. Практично це означає, що кисть руки в межах довжини верхньої кінцівки має необмежену свободу рухів, оскільки, за законами механіки, абсолютно вільне тіло має шість ступенів свободи (може рухатися в трьох взаємно перпендикулярних напрямах і обертатися навколо трьох взаємно перпендикулярних осей).
Загальна кількість ступенів свободи рухів у людини перевищує сотню.
Рухи в окремих ізольованих суглобах одноманітні. У процесі праці трудові дії являють собою, як правило, складні поєднання рухів у кількох суглобах. При цьому відбувається як чергування, так і одночасне виконання рухів у різних суглобах. Трудові рухи набувають своєї визначеності завдяки тому, що одночасно не використовуються всі наявні ступені свободи, а вибираються лише ті, які відповідають виконанню даного конкретного завдання. Забезпечується ця вибірковість центральною нервовою системою, яка встановлює порядок і послідовність використання рухового апарату, виконуючи координаційну функцію. Надлишкові ступені свободи рухів виключаються процесом гальмування.
Завдяки інтегративній функції центральної нервової системи руховий апарат людини діє як складна саморегульована система. До скелетних м’язів підходять змішані нерви, які мають у своєму складі еферентні, чутливі і вегетативні нервові волокна. Еферентні нервові волокна, передаючи збудження, викликають скорочення або розвиток напруження скелетних м’язів; чутливі — передають до центральної нервової системи інформацію про результати дій, напруження і рухи окремих ланок; вегетативні — про характер обмінних процесів у м’язах, кровообіг. Завдяки такій сигналізації вносяться корективи до виконання рухів, регулюється робота внутрішніх органів.
3.2. М’язова сила і витривалість
Важливим показником функціонального стану рухового апарату людини є м’язова сила. Вона характеризується максимальним напруженням, яке здатні розвинути м’язи під час збудження. Поодиноке подразнення викликає поодиноке збудження м’яза. Сила такого збудження залежить від кількості м’язових волокон, які входять до складу рухової одиниці, — чим більше волокон, тим більшою є сила скорочення.
Поки частота подразнення м’яза не перевищує певної величини, м’яз відповідає на кожне подразнення поодиноким скороченням. Збільшення частоти подразнень спричинюється до того, що серія скорочень м’яза зливається в одне, так зване тетанічне скорочення. При тетанічному скороченні напруження м’язових волокон більше, ніж при поодиноких.
Отже, максимальна сила м’яза залежить від кількості і товщини його волокон, частоти нервових імпульсів, швидкості м’язових скорочень і відбувається тоді, коли в роботу включені всі рухові одиниці за повного тетанусу. Сила людини характеризується здатністю переборювати зовнішню протидію за рахунок м’язових зусиль. Вона залежить від віку і статі, здоров’я та емоційного стану.
Для вимірювання м’язової сили застосовують динамометри: кистевий і становий. Максимальна сила кисті, кгс обчислюється як середнє арифметичне трьох здавлювань динамометра з максимальною силою через одну хвилину.
Розвиваючи напруження і скорочуючись, м’яз здатний виконувати механічну роботу. Найбільшу роботу він виконує за середніх навантажень і середніх швидкостей. Це явище дістало назву закону середніх навантажень.
Середні навантаження і середні швидкості скорочення різні для різних м’язів, що необхідно враховувати при розробці норм і організації праці.
Ефективність використання рухового апарату людини у процесі праці залежить не лише від її м’язової сили, а й від витривалості. М’язова витривалість — це здатність тривалий час підтримувати зусилля на постійному рівні. Максимальна м’язова витривалість визначається підтриманням максимального зусилля протягом однієї хвилини. Фіксується значення максимального зусилля на початку і через одну хвилину. Коефіцієнт витривалості обчислюється за формулою
,
де а — початкове максимальне зусилля, кгс; б — зусилля через одну хвилину, кгс.
Напруження на максимальному рівні можливе лише протягом короткого часу, тому витривалість практично не може визначатися на рівні максимального зусилля. Витривалість до статичних навантажень оцінюється часом підтримання людиною зусилля на рівні 50—75% максимального. Витривалість до динамічного навантаження визначається тривалістю виконання ритмічної роботи на рівні половини максимального зусилля в темпі один раз за одну секунду.
Оцінка витривалості м’язів зводиться до визначення коефіцієнта Кз.с.з зниження статичного зусилля. Для цього визначають, на скільки знизилось максимальне напруження м’яза через одну хвилину і відносять це значення до середньої абсолютної величини напруження.
,
де а — початковий рівень напруження м’яза, кгс; б — кінцевий рівень напруження м’яза, кгс.
На підставі даних вимірювання м’язової сили (максимальної і через одну хвилину) можна обчислити й коефіцієнт статичного зусилля:
.
Співвідношення між м’язовою силою і витривалістю людини характеризує її працездатність. Вимірювання м’язової сили і визначення коефіцієнта статичного зусилля у працівників протягом робочого дня дозволяють оцінити динаміку їх працездатності і рівень фізичного напруження праці. Якщо зниження витривалості працівника не перевищує 10% порівняно з доробочим рівнем, то така праця характеризується незначним фізичним напруженням; від 10—35% — середнім, понад 35% — сильним напруженням.
Між м’язовим напруженням і витривалістю існує обернено пропорційна залежність. При збільшенні навантаження тривалість виконання роботи зменшується. Доведено, що збільшення навантаження вдвічі супроводжується зменшенням тривалості роботи в 4 рази. Отже, з фізіологічного погляду м’язи людини дають більший ефект за середніх навантажень і нормальної інтенсивності.
3.3. М’язова діяльність і робоча поза працівника
У процесі праці людина виконує різноманітні рухи, пов’язані як з переміщенням предметів і знарядь праці з певною швидкістю та переборенням певної їх протидії, так і з урівноважуванням якоїсь протидії за умови нерухомого положення частин тіла (утримання вантажу, тиск на нерухому поверхню, здавлювання). Режими м’язової діяльності при цьому різні. Розрізняють три такі режими:
? ізотонічний, коли напруження м’яза залишається постійним, а довжина його змінюється (зменшується);
? ізометричний, коли довжина м’яза залишається постійною, а напруження зростає;
? ауксотонічний (змішаний), коли м’яз змінює напруження і скорочується (найпоширеніший).
Робота, при якій напруження м’язів розвивається без зміни їх довжини і без активного переміщення у просторі рухових ланок, називається статичною. Статичні напруження людини у процесі праці пов’язані з підтриманням в нерухомому стані предметів і знарядь праці, а також підтриманням робочої пози.
Залежно від характеру діяльності мускулатури статична робота поділяється на два види:
? статична робота, яка здійснюється шляхом активної протидії силам, що виводять тіло або його частини з рівноваги. Збереження рівноваги досягається внаслідок тетанічного напруження м’язів під дією потужних нервових імпульсів і пов’язане з великими витратами енергії;
? статична робота, при якій тіло, змінюючи позу, знаходить нове положення рівноваги і пристосовується до діючих на нього сил. Така робота забезпечується особливим станом мускулатури — тонусом. При тонусі м’язова робота виконується під дією слабих нервових імпульсів, характеризується меншими затратами енергії і може тривати довгий час.
Робота, при якій напруження м’язів супроводжується зміною їх довжини і переміщенням в просторі тіла або якоїсь ланки рухового апарату, називається динамічною. На відміну від статичної роботи, яка вимірюється часом підтримання м’язового напруження (кгс/с), динамічна робота вимірюється показниками механічної роботи — кілограмометрами (кг · м), тобто має зовнішній ефект.
Водночас більш втомливою є статична робота, оскільки постійне напруження однієї і тієї ж м’язової групи супроводжується зменшенням у ній кровообігу, що не забезпечує своєчасного окислення продуктів розпаду. Під час динамічної роботи м’язові напруження перегруповуються, що сприяє відновленню працездатності м’язів у процесі праці.
Доведено, що напруження при статичній роботі в 5 разів перевищує напруження, викликане динамічною роботою. На відновлення енергії в разі статичної роботи необхідно в 3—4 рази більше часу, ніж у разі динамічної. Тому статичне навантаження, яке виникає при маніпулюванні органами керування, не повинно перевищувати 15% максимального зусилля руки (ноги) за даної робочої пози.
При зусиллях понад 25% від максимального втома настає через 5 хв, а при зусиллях, що перевищують 50% максимального, м’яз витримує статичне напруження не довше як 1 хв.
Динамічна робота — найпоширеніший вид діяльності рухового апарату людини у процесі праці. За сучасних умов науково-технічної революції динамічна робота характеризується швидкими, точними, координованими рухами. Динамічна робота завжди поєднується зі статичною роботою, і при цьому утворюються складні рухові ансамблі. Наприклад, механізована праця верстатника характеризується координованими динамічними рухами рук і великим статичним напруженням ніг, точністю вимірювань і напруженням зорового аналізатора.
Залежно від об’єму м’язової маси, яка використовується у процесі праці, розрізняють три види робіт:
? локальна, в якій бере участь менш ніж третина м’язів;
? регіональна, коли задіяні від однієї до двох третин м’язів;
? загальна, коли активні більш як дві третини м’язів.
В зв’язку з механізацією та автоматизацією виробництва переважаючими стають локальні та регіональні м’язові навантаження на працівника. Проте в народному господарстві все ще застосовується важка фізична праця із загальними м’язовими навантаженнями.
Науково-технічний прогрес зумовлює такі особливості рухової діяльності працівників, як обмеження загальної рухливості, збільшення статичних напружень, одноманітність робочих операцій і рухів, що породжує монотонність праці. Обмежена рухова активність (гіподинамія) негативно впливає на діяльність усіх органів і систем людського організму, призводить до швидкої втоми і слабості, тобто комплексу зрушень, названих гіпокінетичною хворобою.
Зменшення негативних наслідків впливу цих факторів на організм працівника досягається завдяки раціоналізації робочої пози і робочого місця, трудового процесу і трудових рухів.
Робоча поза — це основне положення тіла працівника в просторі. Зручна робоча поза має забезпечувати стійкість положення корпуса, ніг, рук, голови працівника під час роботи, достатній обзір робочого місця, свободу дій і швидку зміну робочих рухів, зручність для розвитку необхідних м’язових зусиль, мінімальні затрати енергії та максимальну результативність праці. Раціональна робоча поза має важливе значення для збереження здоров’я працівника, оскільки тривале перебування його в незручній і напруженій позі може призвести до таких захворювань, як сколіоз (викривлення хребта), варикозне розширення вен, плоскостопість тощо. Установлено, що робота в зігнутому положенні збільшує затрати енергії на 20%, а при значному нахиленні — на 45% порівняно з прямим положенням корпуса. Зігнута поза, так звана поза «навпочіпки» відноситься до незручних поз. Зручною вважається робоча поза, яка відповідає характеру виконуваної роботи і вимогам гігієни та фізіології праці.
Зручність робочої пози залежить від положення центра ваги тіла, площі опори і тонічних напружень м’язів. Регулюється поза нервовими імпульсами домінуючого рефлексу і постійно змінюється у процесі праці.
Найпоширенішими у процесі праці є пози стоячи і сидячи.
Робоча поза стоячи більш втомлива, ніж сидячи. На одну й ту саму роботу вона вимагає на 10% більше затрат енергії працівника. Це зумовлено тим, що площа опори у позі стоячи менша, ніж в позі сидячи, а центр ваги міститься вище, що вимагає для її підтримання певного напруження м’язів навколо суглобів, тоді як у позі сидячи стійкість тіла висока. Проте тривале перебування працівника в незмінній, навіть і раціональній, позі втомливе, оскільки статично напружені одні й ті самі м’язові групи. Так, під час роботи стоячи велике статичне навантаження припадає на м’язи ніг, спини, таза, яке значно зростає під час підняття та перенесення вантажу. Постійне перебування в позі стоячи призводить до підвищення артеріального і венозного тиску крові, розширення вен на ногах, пошкодження ступнів, викривлення хребта. Під час роботи сидячи нижня частина корпуса розслаблена, а основне статичне навантаження припадає на м’язи шиї, спини, таза, стегон. Неправильна поза сидячи може викликати застій крові в ногах, а за великого обсягу роботи для пальців рук — запалення суглобів.
Водночас кожна з робочих поз має свої переваги. Так, робоча поза стоячи забезпечує працівникові максимальний обзір робочої зони, переміщення, доступність до віддалених органів керування, можливість розвивати великі м’язові зусилля. У позі сидячи забезпечується найбільша точність і швидкість рухів.
При розв’язанні практичних завдань щодо раціоналізації робочої пози необхідно враховувати такі фізіологічні вимоги:
? зменшувати величину статичних напружень м’язів;
? розподіляти статичні напруження так, щоб основна їх частина припадала на потужнішу мускулатуру;
? більше використовувати робочі пози сидячи та перемінну.
Однак вибір робочої пози залежить від багатьох факторів, врахування яких і визначає її раціональність в конкретних виробничих умовах. Основні з них — маса оброблюваної деталі, величина зусиль, розміри робочої зони, співвідношення між висотою робочої поверхні і ростом працівника, точність рухів, особливості трудового процесу, які зумовлюють рухливість під час роботи.
Так, роботи, які вимагають значних м’язових зусиль і рухів з великою амплітудою, швидше виконуються стоячи. За малого діапазону рухів, невеликих зусиль і точних дій більш доцільна поза сидячи (табл. 1).
Таблиця 1
КРИТЕРІЇ ДЛЯ ВИБОРУ РОБОЧОЇ ПОЗИ
Робоча поза
Величина зусилля, кгс
Рухливість працівника
Розмір (радіус) робочої зони, мм

Сидячи
До 5
Обмежена
380—500

Змінна
5…10
Середня
380—500

Стоячи
10…20
Велика
750 і більше

У разі обслуговування обладнання стоячи працівникові найбільш зручно виконувати роботу при злегка нахиленому корпусі вперед. Зручність робочої пози сидячи визначається оптимальними висотою і глибиною робочої поверхні, наявністю простору для ніг, опорою для рук, можливістю регулювання спинки сидіння по висоті. Раціонально спроектоване робоче крісло створює опору для корпуса працівника, забезпечує достатню рухливість у роботі і рівномірний розподіл маси тіла.
Фізіологічна оцінка робочої пози враховує також і положення рук у процесі праці. Наукою встановлено, що найсприятливіші умови для роботи м’язів, кровообігу створюються тоді, коли кут відведення і кут згинання в плечовому з’єднанні становить 5—15°, а кут згинання у ліктьовому з’єднанні 70—90°. Це означає, що виключається робота з широко розставленими ліктями і витягнутими далеко вперед руками як незручна, недоцільна, втомлива, з великими затратами енергії.
Зміна робочих поз передбачає необхідність дотримання таких вимог:
? зберігати однакове положення працівника відносно робочої поверхні;
? забезпечувати однаковий кут зору і розміщення рук;
? створювати необхідні умови для переходу від однієї пози до іншої.
Для зменшення статичних навантажень необхідно:
? обмежити до мінімуму виконання роботи в незручній позі корпуса і кінцівок;
? виключити тривале виконання роботи в положенні, коли руки розведені в сторони, підняті вгору, витягнуті вперед;
? обмежити час утримання інструменту, матеріалу, перенесення вантажу;
? обмежити час нерухомого положення у процесі виконання роботи або при повільних робочих рухах.
Раціоналізація робочої пози здійснюється стосовно конкретного робочого місця і змісту праці. Робоче місце — це оснащена необхідними технологічними засобами зона, в якій відбувається трудова діяльність одного працівника або групи працівників, які виконують одну роботу або операцію.
Організація робочого місця передбачає його планування, устаткування і створення сприятливих умов праці. При цьому враховуються антропометричні (зріст людини, довжина її рухових ланок), біомеханічні (траєкторія рухів, зона досягнення), психофізіологічні (зона обзору, характер сигналів, що надходять, і розташування приладів, моторні дії і розміщення органів керування) і санітарно-гігієнічні (створення сприятливих умов виробничого середовища та організація відпочинку) вимог. (Біомеханіка — наука, яка вивчає рухи людини з урахуванням законів механіки рухового апарату).
Раціональне планування робочого місця має забезпечити найкраще розміщення знарядь і предметів праці та оргтехніки. Площа робочого місця має бути такою, щоб працівник не робив зайвих рухів і не відчував незручності під час виконання роботи. Важливо передбачити також можливість змінити робочу позу, тобто положення корпуса, рук, ніг. Проте слід виключати або мінімізувати всі фізіологічно неприродні та незручні положення корпуса, такі як:
? нерухоме положення стоячи;
? постійне або часто повторюване положення з кутом нахилу спини, який перевищує 15°;
? зігнуте положення з поворотом корпуса тіла або положення напівсидячи;
? часто повторюване положення з опорою на одну ногу;
? витягування вперед або розведення рук протягом тривалого часу.
Фізіологічна раціоналізація і планування робочих місць, правильно визначені розміри робочої зони сприяють зменшенню м’язових напружень працівника і створюють умови для нормальної робочої пози, що зрештою зменшує втому і підвищує продуктивність праці.
3.4. Фізіологічні принципи раціоналізації трудових процесів
Проектування раціональних трудових процесів є важливим напрямком удосконалення організації і підвищення продуктивності праці. Під трудовим процесом розуміють сукупність дій працівника, спрямованих на створення певного виду продукції або надання послуги. Зміст трудового процесу характеризується складним поєднанням моторних, перцептивних і мнемічних дій. Основним елементом трудового процесу є операція. Під операцією розуміють закінчену частину виробничого процесу з обробки предмета праці на одному робочому місці одним або групою робітників. Елементарною одиницею операції є рух — одноразове переміщення робочого органа виконавця (руки, ноги, корпуса, очей) у процесі праці. Сукупність трудових рухів, які виконуються без перерви одним або кількома робочими органами працівника, називається трудовою дією. Сукупність трудових дій, об’єднаних одним цільовим призначенням, називається трудовим прийомом. Завдання раціоналізації полягає у виборі найбільш економних трудових прийомів і рухів, тобто таких, що вимагають найменших затрат часу, нервової енергії і фізичних зусиль працівника при їх виконанні.
Фізіологічні передумови раціонального трудового процесу такі:
? величина механічної роботи повинна бути пропорційна до м’язової маси, яка бере участь у виконанні цієї роботи;
? робочі рухи і прийоми не повинні супроводжуватися великими зусиллями окремих груп м’язів;
? робота має виконуватися у зручному положенні корпуса і кінцівок працівника;
? максимальна точність і швидкість рухів обернено пропорційна до навантаження;
? необхідна раціональна організація трудових рухів;
? переносити вантажі слід на невелику відстань, у горизонтальній площині.
Важливою умовою проектування раціональних трудових процесів є визначення кількості і структурного складу операцій, з яких він складається, залежно від рівня механізації, технології, спеціалізації і поділу праці. Проектування і раціоналізація самих трудових операцій полягає не в механічному поєднанні елементарних робочих рухів і дій з метою скорочення часу на їх виконання, а в злитті їх в єдину систему за законами виробничої доцільності і рефлектор-ної саморегуляції. Доведено, що не всяка мінімізація часу на ви-конання трудових рухів вигідна, оскільки часто призводить до невиправданого збільшення затрат енергії працівника і, зрештою, до зниження ефективності праці. З огляду на це саме раціоналізацію трудових рухів покладено в основу раціоналізації трудових операцій і процесів.
У процесі вивчення трудових рухів вирішуються такі основні завдання:
? встановлюється доцільність рухів з погляду фізіології, економії затрат часу, відповідності передовим методам і прийомам праці;
? виключаються зайві рухи і виявляються можливості суміщення окремих рухів у часі;
? встановлюється раціональна послідовність рухів та їх координація;
? розробляються нормативи трудових рухів.
Всякий трудовий рух може бути охарактеризований з механічного, психологічного і фізіологічного боку.
З механічного боку рухи характеризуються траєкторією, швидкістю, темпом, силою. Ці показники відзначаються великою варіативністю залежно від характеру трудового процесу. Так, траєкторія рухів у складальника точних приладів мінімальна, у коваля — максимальна.
Швидкість рухів пальців при тонкому регулюванні становить 0,01 см/с, а швидкість кисті при метанні — 8000 см/с. Відмінності в силі рухів також значні: вантажник розвиває зусилля до 100 кг, а диригент — близько 10 г.
З психологічної сторони трудові рухи класифікуються залежно від мети, яка досягається в результаті їх виконання. Виокремлюють такі трудові рухи:
? основні — мінімально необхідні для досягнення мети трудової діяльності;
? коригуючі — уточнюють основні рухи;
? додаткові — не стосуються до основного завдання, але необхідні в зв’язку з побічними факторами;
? аварійні — додаткові, необхідні для ліквідації аварійної ситуації, дуже важливі;
? зайві — заважають виконанню перших чотирьох груп рухів;
? помилкові — виконуються замість перших чотирьох груп рухів, але не досягають мети.
З фізіологічного боку трудовий рух є руховим умовним рефлексом, а трудова операція як сукупність рухів і дій є системою умовних рефлексів — динамічним робочим стереотипом. Рухова дія — це цілісна сукупність взаємопов’язаних компонентів рухових реакцій, що вимагає динамічних і статичних зусиль.
Рухи окремих частин тіла людини характеризуються певними швидкісними параметрами, тобто для кожної групи м’язів є свій оптимум швидкості та величини зусиль, який дає найбільший трудовий ефект.
Недовантаження м’язів, як і перевантаження їх, негативно впливає на функціонування рухового апарату людини. Швидкість рухів залежить від силових резервів організму. Найбільші зусилля можуть розвивати ноги. М’язова сила, яку людина розвиває у процесі праці, не повинна перевищувати третини максимальних величин. Максимальні зусилля можуть бути лише короткочасними, у разі крайньої потреби. У позі стоячи найбільші зусилля руки розвивають на рівні плеча, а сидячи — на рівні ліктя.
Швидкість рухів залежить від протяжності та їх характеру. Так, при протяжності руху в 25 мм час руху становить 0,072 с, при 50 мм — 0,145 с, при 300 мм — 0,108 с.
Швидкість рухів залежить також від їх напряму і траєкторії. Швидше виконуються рухи до себе і справа наліво. Швидкість горизонтальних рухів більша, ніж вертикальних. Проте дуже короткі вертикальні рухи (5,0…7,5 см) від себе виконуються швидше, ніж горизонтальні до себе. У горизонтальній площині права рука рухається швидше проти годинникової стрілки, а ліва — за годинниковою стрілкою. Кругові рухи мають в 1,5—2 рази більшу швидкість, ніж поступальні. Якщо рух виконується однією рукою, то найбільша швидкість досягається за умови його виконання під кутом 60° до середньої лінії, якщо двома руками — то під кутом 30°.
Важливими характеристиками рухів є їх ритм і темп. Під ритмом розуміють закономірне чергування в часі окремих рухів і пауз між ними. Під темпом розуміють кількість робочих рухів за одиницю часу.
Ритми скорочення скелетних м’язів і серцевого м’яза тісно пов’язані. Якщо ритми скорочення м’язів рук і ніг збігаються з ритмом дихання і серця, то м’язова робота менш утомлива.
Темп рухів неоднаковий для різних ланок рухового апарату. Максимальна частота рухів за хвилину становить для пальця руки 204—406, кисті — 360—431, передпліччя — 190—392, ступні — 300—378, будучи різною у працівників різного віку, темпераменту, стану здоров’я і т. п.
Частота трудових рухів становить 30—40% від максимальної. Темп рухів, які людина вибирає як найзручніший у роботі, назива-ється звичним, або природним темпом.
Затрати енергії на виконання рухів в різних площинах і різними ланками рухового апарату неоднакові. Так, найменша кількість енергії витрачається на рухи пальців. При виконанні рухів пальцями і кистю затрати енергії збільшуються вдвічі, пальцями, кистю і передпліччям — утричі, а при повному розмаху руки — в 5 раз порівняно з затратами енергії на рухи пальців.
Точність рухів найбільша в оптимальній зоні. Тому рухи необхідно обмежувати в просторі, щоб вони виконувалися в межах оптимальної фізіологічної рухливості кінцівок. Трудові рухи мають виконуватися в межах поля зору. Одночасні рухи обох рук мають бути симетричними, а окремі елементи рухів — плавно пов’язаними між собою. Економічність трудових рухів досягається за рахунок симетричного розміщення рук і ніг працівника відносно вертикальної осі тіла. Будь-яке зміщення траєкторії рухів вимагає додаткового напруження м’язів для підтримання робочої пози.
Фізіологічними принципами раціоналізації трудових рухів є:
? правильне використання активних і пасивних сил;
? плавність рухів;
? безперервність рухів;
? овальність траєкторії рухових ланок;
? помірний діапазон рухів;
? поєднання роботи обох рук;
? виключення зайвих рухів, економія рухів;
? ритмічність рухів;
? обмеження статичних навантажень;
? рівномірний розподіл навантаження на аналізатори.
Фізіологічні принципи раціоналізації трудових рухів лежать в основі проектування раціональних трудових процесів, операцій і прийомів. Для цього вибирається робоча поза, яка відповідає характеру виконуваної роботи, вимогам фізіології і антропометричним даним працівника, визначається стійкість положення стоячи і сидячи, нахили і повороти корпуса і голови, статичні напруження, зручність і безпека праці; визначаються траєкторії і відстань переміщення робочих органів працівника, швидкість рухів і можливість заміни одних рухових ланок іншими, можливості суміщення рухів, темп і ритм роботи.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Що таке руховий апарат людини та які функції виконують його елементи?
2. Яке значення в роботі рухового апарату мають різні рухові одиниці?
3. У чому виявляються особливості використання різних рухових ланок при виконанні рухів?
4. Поясніть суть фізіологічного закону середніх навантажень.
5. Як взаємопов’язані м’язова сила і м’язова витривалість працівника?
6. Обгрунтуйте фізіологічні відмінності між статичною та динамічною роботою.
7. Який вплив справляє науково-технічний прогрес на зміст роботи і м’язові навантаження?
8. Що таке робоча поза та які критерії визначають її раціональність?