Физиология умственного труда

В связи с научно-техническим прогрессом, механизацией трудоемких и тяжелых работ, автоматизацией процессов, применением радио- и телеуправления мышечное напряжение в трудовом процессе будет иметь небольшое значение, все больше и больше будет возрастать роль нервного напряжения.

В настоящий период становятся реальными многочисленные факты стирания противоположности между физическим и умственным трудом. Ускорению этого процесса способствуют огромный контингент рабочих, обучающихся в высших технических учебных заведениях, и организация конструкторских бюро в цехах заводов, институтов, в которых основным творческим контингентом являются рабочие. На смену приходит рабочий высокой инженерно-технической квалификации. В связи с этим актуальной задачей физиологии труда становится обоснование рациональной организаций трудовых процессов, связанных преимущественно с нервным напряжением. Следует иметь в виду, что у работников, занятых на современном производстве, удельный вес операций, связанных с мышечным и нервным напряжением, резко различен.

Оператора и наладчика автоматических линий, оператора пульта управления на электростанции и студии телевидения, диспетчера на железнодорожном транспорте, вычислителя на сложных вычислительных машинах, режиссера, конструктора, изобретателя, ученого следует отнести к профессиям умственного труда. Но совершенно очевидно, что между ними существует различие не только в удельном весе мышечного напряжения в трудовом процессе, но и в характере нервного напряжения вследствие различной сложности решаемых задач. Работники некоторых профессий должны воспринимать большой объем информации и немедленно точно реагировать на них. Обычно такого рода работы сопровождаются нервно-эмоциональным напряжением и должны быть отнесены к сложным видам деятельности (работа операторов пульта управления, диспетчеров поездов, машинистов метрополитена, режиссеров и ассистентов в телестудиях и др.).

Как уже указывалось, всякая деятельность — физическая и умственная — это прежде всего деятельность центральной нервной системы. Утомление как при физической, так и умственной работе наступает вследствие развивающихся тормозных процессов в клетках коры головного мозга. Какие-либо качественно различные изменения функции центральной нервной системы и вообще в организме при физической и умственной работе не отмечаются. Однако умственный труд обладает рядом физиологических особенностей.

При умственной работе, так же как и при физической, наблюдаются изменения циркуляторного характера и нарушения обменных процессов, но они менее интенсивно выражены и непостоянны. В отличие от физической работы при умственной происходит сужение сосудов конечностей и расширение сосудов внутренних органов. В табл. 18 показаны изменения пульса и кровяного давления при физической работе на эргографе и умственной работе — сложении однозначных чисел.

Таблица 18. Процентное увеличение частоты пульса и кровяного давления

Серия опытов	Частота пульса при работе			Максимальное кровяное давление при работе
	мышечной	умственной	комбинированной	мышечной	умственной	комбинированной
1-я	43	23	62	29	26	34
2-я	43	22	39	26	22	27
3-я	41	19	46	24	14	31

Как видно, при данной физической работе увеличение частоты пульса и кровяного давления больше, чем при умственной работе. Обращает на себя внимание тот факт, что при комбинированной, т. е. одновременно выполняемой, физической и умственной работе, увеличение частоты пульса и кровяного давления больше, чем при каждом виде работы порознь; отмечается как бы суммация показателей.

Интенсивность мышечного напряжения сказывается на характере изменения общего обмена в организме; чем больше удельный вес операций, связанных с мышечным напряжением, тем больше повышается обмен (табл. 19).

Таблица 19. Повышение обмена при умственной работе

Вид работы	Повышение, %
Чтение про себя (сидя)	16
Игра в шахматы	43
Чтение вслух (сидя)	48
Доклад (стоя)	45
Чтение лекций (стоя)	94
Игра на оркестровой трубе	44
Игра на скрипке (любитель)	77
Игра на скрипке (профессионал)	52
Преподавание (практические занятия)	9,9-83,5

Как видно из табл. 19, при умственной работе повышение общего обмена в организме не превышает 10—15%; более значительное повышение обусловлено мышечным напряжением. Это не означает, что обменные процессы в мозге протекают на низком уровне. Наоборот, потребление кислорода мозгом на 100 г вещества в 15—20 раз больше, чем мышцами. Однако на общем обмене организма интенсивность обмена мозга сказывается незначительно вследствие того, что на мозг приходится лишь 2,5% веса всего тела.

Незначительны и непостоянны при умственной работе изменения крови, качественно не отличающиеся от изменений при физической работе.

При умственной работе находят некоторое снижение уровня сахара в крови, увеличение содержания неорганического фосфора, холестерина, креатина, понижение щелочных резервов.

Указанные изменения вегетативных функций организма при умственной работе столь незначительны, что по показателям этих функций судить об интенсивности умственной работы не представляется возможным.

Однако в том случае, когда умственная работа связана с нервно-эмоциональным напряжением, изменения соматических функций могут быть выражены значительно. У шахматистов, например, после 2 часов игры наблюдается значительное повышение кровяного давления. У студентов в экзаменационный период пульс учащается до 90—115 ударов в минуту, максимальное артериальное давление увеличивается на 30— 35 мм рт. ст., минимальное — на 15—18 мм, повышается температура тела, увеличивается количество эритроцитов, возрастает уровень сахара крови и снижается число эозинофилов. Такого же характера изменения — повышение артериального давления, учащение пульса, подъем уровня сахара крови — находят у работников различных пультов управления. У дежурных операторов метрополитена за время работы за пультом управления уровень сахара крови повышается в среднем на 37мг%, у режиссеров и ассистентов студии телевидения — на 40—60 мг%, у диспетчеров аэродромов — на 40—50 мг%, т. е. так же, как и при очень интенсивной физической работе.

В основе механизма этих изменений лежат эмоциональные реакции, сопровождающиеся повышенным поступлением в кровь адреналина и адреналиноподобных веществ.

Исследования центральной нервной системы показывают, что при умственной работе происходят качественно такого же характера изменения, как и при физической, но более интенсивно выраженные. Это доказано исследованиями функционального состояния высшей нервной деятельности у лиц названных выше профессий.

У машинистов локомотивов после работы скрытый период зрительно-моторной реакции удлиняется на 20—25%, снижается устойчивость внимания и четкость восприятия (информации) цветных и звуковых сигналов, обнаруживаются изменения электроэнцефалограммы — развитие тормозных процессов вследствие наступления утомления. Такие же изменения электроэнцефалограммы, удлинение скрытого периода рефлекторно-двигательной реакции констатированы у диспетчеров поездов после 12 часов дежурства. Наряду с этим отмечено, что у операторов пульта управления при испытании авиационных моторов изменения высшей нервной деятельности протекают в две фазы. Первая фаза характеризуется повышением лабильности и возбудимости зрительного анализатора. Во второй фазе (после нескольких часов работы) происходит снижение лабильности зрительного анализатора, увеличение к концу работы скрытого периода условных рефлексов, снижение их величины, затруднение выработки дифференцировок и переделки отрицательного раздражителя в положительный.

У машинистов метрополитена к 4—5-му часу работы наблюдается замедление скорости и уменьшение силы двигательных реакций на действие световых сигналов. Большей частью на 5-м часу работы отмечается наибольший процент случаев расторможенных дифференцировок (30—50%). К этому же времени под влиянием работы нарушается восприятие информации, уменьшается его предел.

Особо следует отметить характер физиологических сдвигов у машинистов метрополитена под влиянием нервно-эмоциональной стимуляции при аварийных ситуациях. В таких случаях наблюдаются резкие сдвиги в нервной и эндокринной системах. Объем воспринимаемой информации значительно снижается.

К наиболее напряженным видам труда следует отнести работу диспетчеров аэродромов. У диспетчеров, руководящих посадкой самолетов в условиях темноты, выявлено закономерное снижение скорости условнодвигательной, слуховой и зрительной реакций, свидетельствующей о развитии тормозного процесса в коре головного мозга.

Физиологические сдвиги у диспетчеров аэродромов зависят от напряженности работы. У диспетчеров, руководящих более интенсивным движением самолетов, резче, чем у диспетчеров при менее напряженной работе, выражены гемодинамические сдвиги (учащение пульса, снижение максимального и повышение минимального артериального давления), снижение возбудимости зрительного анализатора, удлинение скрытого периода последовательного образа. Количество ошибочных команд, повторений и переспросов у диспетчеров, руководящих интенсивным движением самолетов, значительно больше.

Большой нервно-эмоциональной напряженностью отличается также работа режиссеров и ассистентов телевизионных студий. Во время работы за пультом управления снижается функциональная лабильность зрительного анализатора, к концу работы удлиняется скрытый период условных рефлексов и снижается величина их, растормаживается дифференцировка и не наблюдается переделка дифференцировочного тормозного раздражителя. Как указывалось, во время работы у режиссеров и ассистентов отмечаются резкие сдвиги в гемодинамической системе и биохимические изменения крови.

Таким образом, исследования центральной нервной системы показывают, что качественных различий изменения функций при умственной работе общепринятыми методами обнаружить не удается, различна лишь интенсивность процессов. Это особенно резко выражено при выполнении работ, требующих большого нервно-эмоционального напряжения. Длительная работа такого характера может иметь далеко идущие последствия. Как показали некоторые исследования, лица умственного труда, особенно сопровождающегося эмоциональными компонентами, значительно чаще страдают сердечно-сосудистыми и некоторыми другими заболеваниями. Хорошо известно, что гипертоническая болезнь, кардиосклероз и атеросклероз значительно чаще встречаются у лиц умственного труда. Уровень заболеваемости машинистов метрополитена выше, чем у рабочих угольной, металлургической и текстильной промышленности, особенно по таким нозологическим формам, как болезни сердца, гипертоническая, язвенная болезнь и некоторые другие меры повышения продуктивности умственного труда и предупреждения утомления в принципе примерно те же, что и при работе с выраженным мышечным компонентом.

Прежде всего в тех случаях, когда трудовой процесс связан с восприятием и переработкой получаемой информации, необходимо установить предел объема информаций, доступного при оптимальных условиях труда. Скорость протекания процессов в современной технике может быть настолько огромной, что контролировать ее мозг человека не в состоянии. В таких случаях наиболее надежный контроль должен осуществляться машиной.

Рациональный режим труда и отдыха при умственном труде играет доминирующую роль в повышении продуктивности работы и предупреждении утомления (рис. 7). Отдых в данном случае отнюдь не предполагается как абсолютный покой. Перерывы для отдыха могут быть организованы в форме смены вида работы, в форме физических упражнений и др. Чередование умственной и физической работы имеет большое физиологическое значение.

Обязательно постепенное вхождение в работу, т. е. постепенное приобретение навыков. Физиологически это обосновывается тем, что лежащее в основе всякой деятельности образование динамического стереотипа также происходит постепенно.

Высокой продуктивности в работе можно достичь при условии ритмичности ее, поскольку нервной системе свойственно усваивать последовательность — ритм и темп деятельности. Ритм и темп работы, конечно, не являются постоянными; в процессе упражнения их можно переделать и поднять до высокого уровня.

Для успешной работы должен быть установлен постоянный порядок, система занятий; каждый вид работ должен проводиться в определенное время, на определенном рабочем месте.

Наконец, для повышения продуктивности умственного труда необходимы систематические упражнения, обеспечивающие закрепление навыка.

В физиологической, психофизиологической оценке труда важное значение придается в последнее время критерию тяжести и напряженности труда, понимая под тяжестью количество выполненной работы, энергетическую ее стоимость, а под напряженностью — степень участия сенсорного аппарата, внимания, долговременной и оперативной памяти, различения и т. п. Полнота оценки требует характеристики не только трудового процесса, но и условий, в которых он протекает.