CC BY
10
УДК 612.743.014.45
ИЗМЕНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ МЫШЦ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ВИБРАЦИИ И ШУМА1
А. Ф. Лебедева
Кафедра гигиены труда Санитарно-гигиенического медицинского института, Ленинград
В статье излагаются результаты изучения электрической активности мышц белых крыс при полном видимом их покое до и после воздействия вибрации и шума. Показано, что вибрационно-шумовой раздражитель при кратковременном действии вызывает повышение интегральной электроактивности мышц и что особенно выраженное увеличение биотоков по сравнению с исходным фоном и данными контрольной группы животных отмечается в первые 10 мин. влияния вибрации и шума. Интегральная электроактивность мышц повышается только в первую минуту; в дальнейшем колебания биопотенциалов не превышают средних исходных величин, как и в контрольной группе.
В выявлении патофизиологических механизмов действия вибрации на нервно-мышечный аппарат и определении характера этих изменений все более важное значение приобретают электрофизиологические методы исследования.
В настоящей работе проводилось исследование биотоков мышц шеи при полном видимом покое белых крыс до вибрации, во время и после действия вибрации частотой 50 гц и амплитудой 1 мм. Интенсивность среднечастотного шума от работающей виброплатформы составляла 75 дб. Методика исследования следующая. Опыты проводились на белых крысах весом 180—200 г. Всего было взято под наблюдение 60 крыс. Регистрация биотоков осуществлялась с помощью двухканального усилителя (с полосой пропускания без искажения частот от 15 до 1000 гц) и шлейфного осциллографа типа МПО-2. Входной каскад усилителя имел батарейное питание. Для визуального наблюдения к каждому каналу усилителя дополнительно подключали катодные осциллографы типа ЭО-7. В ряде опытов параллельно проводилась запись биотоков на осциллографе. Отведение биотоков производилось поверхностными электродами, вкалываемыми в толщу мышц шей биполярным способом. Расстояние между электродами было 6—8 мм. Интегратором биопотенциалов подсчитывалась суммарная площадь вольтажа потенциалов. Животные находились в естественном положении в специальных узких сетчатых клетках, которые ограничивали их движения (К. П. Иванов). Клетки устанавливали на виброплатформу и фиксировали бинтом. Виброплатформу ставили в тщательно заземленной, экранированной камере из листового железа и частой металлической сетки. Несмотря на это, мы не смогли записать биотоки мышц во время вибрации. При работе виброустановки регистрировали биотоки мышц у животных, подвергавшихся действию одного только шума. Исследования проводили при температуре воздуха в помещении от 19 до 22°.
Следует заметить, что у белых крыс электромиограмма мышц конечностей в норме представляет собой равномерные колебания потенциала с амплитудой 10—40 мкв. Наибольший уровень активности отмечается в мышцах шеи (К. П. Иванов). Одной из причин их повышенной электроактивности служит постоянная тоническая функция поддержания головы. Высокий уровень электроактивности зависит от особенностей участия в химической терморегуляции различных проксимально и ди-стально расположенных скелетных групп мышц.
1 Доложено на заседании Ленинградского отделения общества гигиенистов в октябре 1966 г.
Мы поставили 4 серии опытов. В I серии использовано 20 животных, которых подвергали ¡воздействию вибрации и шума в течение 60 мин. Запись биотоков производили каждые 1, 3, 5 и 15 мин., через 1—2 сек. после выключения виброустановки. Во II серии животных (,их было 10) подвергали действию вибрационно-шумового раздражителя в течение 2 часов. Биопотенциалы регистрировали каждые 15 мин. В III серии (с использованием 15 животных) биотоки мышц записывали при действии одного только шума. Во всех названных сериях после действия раздражителя в течение 45—60 мин. регистрировали биопотенциалы мышц (восстановление). В IV (контрольной) серии с использованием 15 животных
биотики записывали в продолжение 17г—2 часов; при этом крысы находились в таких же клетках и при тех же метеорологических условиях, что и подопытные.
Электромиограммы, записанные до начала действия вибрационно-шумового раздражителя, при полном относительном покое животных были довольно однообразны. Воздействие вибрационно-шумового раздражителя у всех подопытных животных вызывало увеличение суммарной электрической активности исследуемых мышц. Наиболее высокая суммарная электроактивность мышц, составляющая в среднем 150% по сравнению с исходным фоном и данными контрольной группы, была после 1-й минуты действия раздражителя. После 1—5-минутной вибрации на электромиограм-ме отмечались отдельные разряды повышенной электроактивности мышц, амплитуды мышечных токов значительно увеличивались. При этом уровни интегральной электроактивности в 1 '/г—2, а в отдельных случаях в 3—5 раз превышали уровень электроактивности в состоянии относительного покоя животных. Эта разница настолько значительна и закономерна, что не может быть объяснена другими причинами.
После 1-й минуты действия ¡вибрации и шума на электромиограммах выявлялись разряды повышенной электроактивности мышц, следующие друг за другом с очень короткими интервалами. В дальнейшем наблюдалось слияние отдельных пачек токов действия и электромиограмма представляла собой сплошной поток высоковольтных потенциалов (рис. 1).
Увеличение времени действия раздражителя до 15 мин. и более вызывало постепенное угнетение электрической активности мышц. Биотоки становились слабее, происходило постепенное урежение их ритма и уменьшение амплитуды. Лишь у некоторых животных на электромио-
Рис. 1. Электрическая активность мышц шеи белой крысы при одновременном действии вибрации и шума.
1 — исходный уровень электрической активности, 2 — через 1 мин. действия вибрации и шума, 3 — через 2 мин., 4 — через 5 мин., 5 — через 10 мин., 6 — через 15 мин., 7 — через 30 мин., 8 — через 2 мин. после прекращения действия часовой вибрации и шума.
Таблица 1
Суммарная электрическая активность мышц шеи при одновременном воздействии часовой вибрации и шума (средние данные)
Статистические параметры Исходный фон Продолжительность воздействия вибрации и шума (в мин.) Время, прошедшее после окончания вибрации и шума (в мин.)
1 5 15 30 60 2 . 5 15 30 60
п М±т / 17 175±6,25 17 280± 11,7 7,7 15 250± 16,5 4,2 17 152±7,3 2,4 16 135± 8,0 3,9 17 120±7,3 5,7 17 135± 11,2 3,1 15 131± 8,8 3,2 14 123± 10,1 4,3 9 114±9,3 5,4 10 132± 11,9 3,2
Таблица 2
Суммарная электрическая активность мышц шеи при одновременном воздействии 2-часовой вибрации и шума (средние данные)
Статистические параметры Исходный фон Продолжительность воздействия вибрации и шума (в мин.) Время, прошедшее после окончания вибрации и шума (в мин.)
15 30 60 90 120 2 5 15 30 60
п М±т / 8 175±8,0 8 133± 14 2,6 7 101± 12,5 5,0 7 128±20,8 2,2 7 130± 12,5 3,0 6 75±5,4 10,3 6 95 ± 10,9 5,9 6 81 ± 4,9 10,0 7 100±7,7 6,7 7 • 101 ± 4,4 8,0 7 128±20,8 2,2
У' >ЕО
/40
/го /ао <ро Ь'О 40
го
Фан ЗО 1
сек
Л_I_I_[_
-I_и
граммах иногда обнаруживались отдельные .вспышки высоковольтных потенциалов. Чаще всего они совпадали по времени с изменением положения тела или с периодами двигательного беспокойства животных. Сразу (после прекращения 60-минутной вибрации и шума суммарная электроактивность составляла в среднем 68% исходного уровня и в течение часа ие наблюдалось восстановления первоначальной картины электро-миограммы (табл. I). При некоторой тенденции к восстановлению биотоки мышц все же оставались слабо выраженными и частота потенциалов составляла в среднем 77% фоновой электроактивности.
Увеличение времени вибрации до 120 мин. вызывало постепенное, еще более выраженное, чем после часовой вибрации, угнетение электрической активности, которая в среднем составляла 54% исходного уровня. Восстановления реакции до .первоначального уровня не наблюдалось и в течение 60 мин. после окончания вибрации и шума (табл. 2).
Как показали специальные исследования, изменения электрической активности мышц при действии одного только среднечастотного шума были менее выражены по сравнению с данными, полученными при
одновременном влиянии вибрации и шума. Наибольшее увеличение биопотенциалов мышц наблюдалось в первые 30 сек. действия шума и составляло в среднем 156% первоначального уровня. К концу 1-й минуты изменения суммарной электроактивности мышц были менее выражены и составляли в среднем 131 %. Со 2-й минуты и в период восстановления, при полном видимом покое
животных, колебания электроактивности мышц не превышали средних исходных величин (рис. 2), как и у группы контрольных животных. Статистическая обработка полученных данных произведена нами методом вычисления критерия по таблице Стьюдента мы определяли уровень вероятности. Результаты были достоверны при одновременном 1- и 2-часовом воздействии вибрации и шума.
Полученные данные электромиограммы показывают, что при оценке влияния вибрации на организм нельзя не учитывать воздействия и шума. Одновременное действие вибрационно-шумового раздражителя сопровождается большим изменением электроактивности мышц при наличии относительного покоя животных, чем действие одного только шума. После первых 10 мин. совместного влияния вибрации и шума у всех животных значительно усиливается электроактивность мышц. Эти изменения носят характер довольно стойкого возбуждения. Так, однократная 10-минутная вибрация вызывает у животных в течение последующих нескольких дней повышение фоновой электроактивности мышц шеи.
Увеличение времени действия раздражителя до 15 мин. и более приводило к угнетению электроактивности мышц. Реакция оказывалась более выраженной, если время действия раздражителя было больше.
Как указывает М. Ф. Стома, продолжительное воздействие такого мощного раздражителя экстеро- и прогтриорецепторов, как вибрация,
г 5 /О /5 75 ЗО Р 3 5 /О /5 25 ЗО 40л*ин Шу /и Восстано(//7енс/е
Рис. 2. Суммарная электрическая активность мышц шеи белых крыс при действии среднечастотного шума интенсивностью 75 дб.
1 — исходный уровень электрической активности, принятый за 100%;
2 — электроактиеность мышц во время и после действия раздражи-
теля.
вызывает синхронизацию процессов возбуждения в двигательных нейронах. По данным Л. Л. Васильева, синхронизация процессов возбуждения в отдельных клетках служит признаком перехода доминанты в тормозную фазу. Перевозбуждение нервных элементов и возникновение очага запредельного торможения характеризуются потерей раздражительности и проводимости (Н. Е. Введенский). С этих позиций, как нам кажется, следует рассматривать изменение электрической активности мышц при различных сроках воздействия вибрации и шума. Изменение электрической активности мышц шеи, по-видимому, указывает на рефлекторный характер возникающих сдвигов. Рефлекторный механизм отклонений от нормы электрической активности мышц отмечает М. Ф. Стома.
Влияние вибрационно-шумового раздражителя на организм проявляется и в 'резком изменении поведения животных. Наши наблюдения показали, что в первые минуты вибрации все подопытные крысы проявляли значительное беспокойство, у некоторых из них шерсть становилась взъерошенной, хвост был поднят дугой. Несмотря на то что клетка, в которой они сидели, ограничивала их движения, некоторые животные пытались перевернуться, изменить положение тела и повиснуть лапками на сетчатой стенке, чего никогда не было с животными, входившими в контрольную группу или подвергавшимися действию одного только шума. С увеличением времени вибрации и шума у животных постепенно утрачивалась способность как-то фиксировать свое тело. После продолжительной вибрации и шума большинство крыс находилось в полудремотном состоянии или в состоянии глубокого сна. Электрическая активность их была резко угнетена.
Момент включения и выключения платформы (начало или прекращение действия сильного раздражителя) всегда сопровождался некоторым усилением электрической активности мышц, связанным, по-видимому, с удержанием тела в равновесии. У ряда животных при выключении виброплатформы в 1-ю минуту после часовой вибрации биопотенциалы по сравнению с предыдущими данными во время вибрации несколько усиливались, но никогда не достигали исходных величин. Несмотря на длительный (часовой) отдых после вибрации, большинство животных продолжали оставаться безучастными к окружающей обстановке, не выбегали из клеток, а при извлечении их оттуда были пассивными, не прикасались к еде. Лишь некоторые крысы оказались агрессивными, не давали снять электроды, тогда как до вибрации они были спокойны.
Наблюдаемая в первые 10 мин. картина резкого усиления электрической активности мышц, а в дальнейшем ее угнетение при продолжающемся действии раздражителя в общем соответствуют изменениям газообмена при вибрации (А. Ф. Лебедева). У белых крыс под влиянием вибрации наибольшее увеличение газообмена регистрировалось вначале. С увеличением длительности вибрации реакция шла на снижение. Аналогичную направленность изменения газообмена и суммарной электрической активности мышц при общем охлаждении животных обнаруживал К. П. Иванов. Сон подопытных животных, вызванный действием длительной вибрации, по-видимому, следует рассматривать как меру защиты организма, т. е. как проявление охранительного торможения.
Выводы
1. Вибрационный раздражитель вызывает значительные изменения электрической активности мышц. Характер и выраженность ответных реакций организма зависят от времени воздействия раздражителя. Кратковременная вибрация обусловливает усиление электрической активности мышц. При вибрации в течение 15 мин. ,и более происходит выраженное стойкое угнетение биотоков мышц.
2. При действии одного только шума изменения электрической активности мышц менее выражены. В 1-ю минуту действия шума усилива-
ется электрическая активность мышц. В дальнейшем при условии относительного покоя животных колебания биопотенциалов ¡незначительны и не превышают средних исходных величин, как и у контрольных крыс.
3. Влияние вибрационно-шумового раздражителя проявляется и в изменении поведения животных. Значительное двигательное беспокойство в 1-е минуты действия раздражителя сменяется в дальнейшем спокойным состоянием, а нередко и глубоким сном.
ЛИТЕРАТУРА
Васильев Л. О. В кн.: Вопросы психофизиологии рефлексологии и физиологии нервной системы. Казань, 1923, сб. 1, с. 23. — Введенский H. Е. Возбуждение, торможение и наркоз. Л., 1953. — Иванов К. П. Мышечная система и химическая терморегуляция. М. — Л., 1965. —- Л е б е-д е в а А. Ф. Гиг. труда, 1957, № 1, с. 45.— Сто м а М. Ф. В кн.: Исследования по гигиене труда и профпатологии. Л., 1963, с. 25.
Поступила 24/VI 1967 г.
CHANGE OF THE ELECTRIC ACTIVITY OF MUSCLES IN THE ACTION OF VIBRATION AND NOISE
A. F. Lebedeva
The finding was that short-term action of vibration and noise stimulation produced an augmentation of the integral electroactivity. An extremely pronounced increase of biocurrents in comparison with the initial intensity and that of the control groups was noted in the first 10 minutes of the action of vibration and noise. An increase of the time of action to 15 min and more caused a gradual inhibition of the biocurrents. This reaction was more pronounced as the time of the stimulation action was prolonged. Restoration of the reaction to normal did not occur for an hour after ceasing the stimulation. In the action of medium frequency noise the reaction was less pronounced. The integral electroactivity of muscles increased during the first minute only; later oscillations of the biopatentials did. not exceed the average initial values and those of the control group.
УДК 613.956:613.6-035.1
ПРОБЛЕМЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПРИГОДНОСТИ ПОДРОСТКОВ И ПУТИ ЕЕ РАЗВИТИЯ
И. Д. Карцев
Институт гигиены детей и подростков Министерства здравоохранения СССР, Москва
В статье обсуждается вопрос об оптимальном распределении рабочей силы по всем звеньям народного хозяйства, которое должно удовлетворять нужды государства и интересы здоровья подростка. Важным условием этого является профессиональная пригодность подростка к конкретной профессии, которая определяется соответствием физиологических возможностей организма и требований, предъявляемых профессией к нему.
Приводятся данные, указывающие, что в настоящее время выявлены положительные и отрицательные физиологические критерии к Ф 200 профессиям и специальностям и что Министерство здравоохранения СССР должно шире привлечь к исследованиям в этой области соответствующие институты.
Вопрос о профессиональном отборе, а .следовательно, и о критериях профессиональной пригодности для различных профессий впервые возник в XIX веке. В Советском Союзе этот вопрос был остро поставлен в 20-х годах текущего столетия. Острота его растет из года в год, так как с каждым годом увеличивается число подростков, работающих в народном хозяйстве и поэтому стоящих перед дилеммой выбора профессии. Так,
