CC BY
19
цией протеолитических ферментов, содержащихся в фильтрате культур Вас!. Ииогеэсепз ^иеГасгепэ, активным илом, который находился в контакте с фильтратом культуры 45 минут при периодическом перемешивании, а затем разделялся на твердую и жидкую фазу центрифугированием (табл. 3).
Таблица 3
Адсорбция протеаз активным илом (субстрат — 1% желатина за 20 часов при 37°, рН=6.4)
Протеазная активность прирост в мг)
исходный ил фильтрат культуры Bact. fluor, liquefaciens ил-)-фильтрат культуры Bact. fluor, liquefaciens
цельный твердая фаза'Жидкая фаза цельный твердая фаза жидкая фаза
3,58 3,08 0,13 0,74 4,31 3,95 0,25
Результаты, приведенные в табл. 3, показывают, что протеолитические ферменты, содержащиеся в фильтрате культуры Bact. fluorescens lique-faciens, при контакте с активным илсм почти полностью им адсорбируются, повышая его ферментативную активность.
Повидимому, ферменты, выделяемые бактериями в окружающую среду, в этом отношении не отличаются от ряда других компонентов сточной жидкости, большая часть которых адсорбируется активным илом после кратковременного контакта с ним (Н. А. Базякина).
Выводы
1. Установлено, что активный ил обладает уреазной и протеолитиче-ской активностью, которая локализовалась в его твердой фазе.
2. Активный ил адсорбирует из водных растворов ферменты, выделяемые бактериями в окружающую среду, повышая при этом свою ферментативную активность.
ЛИТЕРАТУРА
Н. А. Базякина, V отчет совещания по очистке сточных вод за 1914—1922 гг., т. I, 1923 —О п gol s R. S., Sewage Works J., 12, N 5, 862, 1940,—P о r t e г. Bacterial Chemistry and Physiology, 1946.— X у д я к о в H. Н., Сельскохозяйственная микробиология, 1926,—Vi г t a n e п и Soûlant у, Enzymologia, II, 2, 89, 1937.
Поступила 10/V 1954 г.
■й- -л- TV
НЕКОТОРЫЕ ЧЕРТЫ ДИНАМИЧЕСКОГО СТЕРЕОТИПА В ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ТРУДОВОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Доктор биологических наук С. А. Косилов Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР
Важнейшей задачей советской физиологии труда является участие в освоении новых передовых форм труда и производства, указание путей наиболее эффективного и рационального с физиологической точки зрения применения этих форм с целью облегчения и дальнейшего оздоровления условий труда и повышения его производительности.
До объединенной сессии АН и АМН СССР, посвященной проблемам физиологии (1950), вопросы физиологического обоснования новых форм труда и производства разрабатывались недостаточно. В настоящее время, несмотря на некоторые трудности работы в области физиологии труда, изыскиваются новые пути к решению указанных вопросов. Преимущество новых попыток состоит в том, что они исходят из закономерностей высшей нервной деятельности, тогда как раньше авторы нередко руководствовались узкомеханистичеокими установками, заимствованными у Атцлера, Хилла, Шеррингтона, Ваххольдера и других буржуазных ученых. Из поля зрения физиологов часто выпадал тот факт, что во время профессиональной работы осуществляется система двигательных условных рефлексов в ответ на сложный комплекс правильно повторяющихся во времени раздражителей, что производственная деятельность человека опирается на мозаику очагов возбуждения и торможения в коре головного мозга, соответствующую конкретному стереотипу высшей нервной деятельности.
В своих высказываниях по этому вопросу И. П. Павлов подчеркивает динамичность корковой мозаики и соответствующего стереотипа, указывая, что мозаика создается упражнением, что пункты корковой мозаики играют определенную физиологическую роль, соответственно потребностям организма в данный момент.
Исходя из этих принципиальных положений, естественно рассматривать физиологические процессы, связанные с трудом, как конкретные проявления на периферии двигательного аппарата человека и органов чувств выработанной упражнением мозаики раздражительных и тормозных пунктов в коре больших полушарий.
Несомненно, что применение основных законов высшей нервной деятельности, установленных в более простых условиях в опытах на животных, к анализу трудовых процессов человека представляет большие трудности. И. П. Павлов предостерегал нас против неосмотрительного непосредственного применения к человеку сведений, полученных в опытах на животных. Здесь идет дело о том, чтобы изучать общие законы высшей нервной деятельности в совершенно своеобразных сложных проявлениях, характерных для трудовой деятельности человека и для данного конкретного вида труда.
Источник своеобразия условнорефлекторных динамических стереотипов в трудовой деятельности состоит в том, что, во-первых, ведущее положение среди раздражителей, дающих начало трудовой деятельности, принадлежит слову — инструкции в виде производственного задания; во-вторых, ответной рефлекторной реакцией в трудовой деятельности в преобладающем большинстве является движение, направленное к достижению сознаваемой работником трудовой цели; в-третьих, подкреплением условнорефлекторных динамических стереотипов в этом случае служит достижение результата, представляющего потребительскую ценность не только для данного трудящегося, но и для всего общества. В условиях социалистического производства сознание общественного значения труда стало могущественным фактором повышения его производительности.
Элементарные примеры условнорефлекторного динамического стереотипа можно показать в лабораторных условиях различными способами.
Когда мы производим упражнения в поднятии груза под метроном, мы уже имеем дело со стереотипом высшей нервной деятельности, так как усвоенный в процессе упражнения ритм движений затем в точности воспроизводится и без непрерывного действия метронома. Правильный ритм движения поддерживается теперь за счет возбуждений, стереотипно возникающих в соответствующих пунктах корковой мозаики. Однако, когда от элементарных примеров мы перейдем к более сложным проявлениям закономерности динамического стереотипа в трудовой деятельно-
2*
19
сти, со всей силой обнаруживается взаимодействие первой и второй сигнальных корковых систем как определяющий фактор течения физиологических процессов. Мы можем объективно изучать этот определяющий фактор рабочего поведения путем прослеживания распределения мышечной силы и внимания рабочего по элементам, составляющим цельное рабочее действие, цельную рабочую операцию.
В типичных случаях мышечная сила и внимание рабочего распределяются по отдельным элементам неравномерно, обычно сосредоточиваются на отдельных немногих элементах, так что при изменениях длительности цельного действия длительность составляющих его элементов изменяется неодинаково: одни элементы изменяются больше, другие — меньше, а некоторые оказываются наиболее устойчивыми и почти не изменяются.
Как будет изменяться хорошо изученное в физиологии труда производственное движение рубки зубилом, если мы будем специально инструктировать рабочего работать быстрее или медленнее обычного? С узкомеханистической точки зрения метафизической физиологии, которой придерживались некоторые физиологи (Н. А. Бернштейн, Р. Вагнер, К. Вах-хольдер), можно было бы ожидать, что при переходе от среднего темпа к быстрому или медленному длительность всех элементов движения изменится пропорционально. Фактически же, как показывают специальные исследования, изменение общей длительности движения в данном случае происходит главным образом за счет микропауз между последовательными движениями, причем завершающая фаза движения — удар при изменениях темпа изменяется меньше всего, что обусловливается непосредственной связью данного элемента движения с достижением производственной трудовой цели — обрубки металла.
Изменение длительности операции при работе на конвейере, как установлено сотрудником нашего института 3. М. Золиной, также происходит преимущественно за счет микропауз и элементов вспомогательного значения, например, «взять деталь с конвейера», тогда как длительность основных элементов изменяется менее значительно.
Анализ трудовых процессов с точки зрения принципов мозаичности и динамического стереотипа позволяет более точно решать ряд частных задач физиологии труда.
Правильное распределение на протяжении рабочего дня перерывов на отдых является одной из таких частных задач. При обычном способе определения момента для перерыва на отдых строят, как известно, кривую почасовой производительности и назначают перерывы в часы начинающегося падения производительности. Такой способ не дает возможности предупреждать начало падения производительности и совсем неприменим для изучения конвейерной работы, при которой почасовая производительность зависит от движения ленты конвейера. Перерывы должны назначаться на основании признаков начинающегося нарушения гармоничности рабочего динамического стереотипа в виде уменьшения длительности микропауз и увеличения длительности рабочей операции, что наблюдается значительно раньше, чем уменьшение почасовой производительности. Таким образом, получается возможность с помощью перерывов на отдых эффективно предотвращать падение производительности труда и предупреждать уменьшение работоспособности.
Анализ нарушений динамического стереотипа рабочей операции позволяет более точно решать вопросы о целесообразном регулировании темпа работы на конвейере на протяжении рабочего дня. При разработке этого вопроса сотрудником нашего института С. И. Коапивинцевой было найдено, что в начале рабочего дня увеличение загрузки в сравнительно широких пределах не влияет на длительность выполнения операций, а сказывается только в уменьшении микропауз (до 10—11%). Но та-
кое же или даже меньшее увеличение загрузки во второй половине рабочего дня вызывает, наряду с уменьшением микропауз, и удлинение операций, что уже свидетельствует о более глубоком нарушении рабочего стереотипа. Одновременно с этим происходит учащение пульса.
Основываясь на этих данных, мы делаем тот вывод, что темп работы на конвейере не должен оставаться постоянным в течение всего рабочего дня, если мы стремимся избежать нарушения рабочего стереотипа. При регламентации режима загрузки на конвейере в начале рабочего дня должен предусматриваться период постепенно возрастающей загрузки, завершающийся периодом максимальной загрузки, в конце рабочего дня — период постепенно убывающей загрузки. Для реализации этого предложения инженером Л. А. Водолазским сконструирован и осуществлен специальный вариатор.
В работе С. И. Крапивинцевой вопрос о целесообразном регулировании темпа работы на конвейере решается в основном методом сопоставления разных вариантов режима, возникающих независимо от воли физиолога-исследователя. Но когда хорошо налажена комплексная научно-исследовательская работа физиологов с производственниками, возможна планомерная организация и осуществление экспериментальных вариантов режима работы на конвейере.
В комплексной работе нашего института совместно с фабрикой кожаных изделий и с Центральным научно-исследовательским институтом физической культуры 3. М. Золиной были предложены, осуществлены и изучены четыре экспериментальных режима работы на конвейере, причем также оказалось, что для поддержания устойчивого рабочего стереотипа скорость движения ленты конвейера должна быть неодинаковой на всем протяжении рабочего дня, но закономерно изменяющейся соответственно вполне определенной, экспериментально проверенной кривой. Эта необходимость изменять темп работы в течение дня обусловлена изменением функциональной подвижности организма, прежде всего функциональной подвижности коры больших полушарий головного мозга.
В литературе имеются совершенно определенные данные об изменении функциональной подвижности у человека по часам дня, независимо от текущей рабочей деятельности. Данные, полученные в Институте гигиены труда и профессиональных заболеваний Академии медицинских наук СССР, свидетельствуют о том, что при выполнении однообразной монотонной работы функциональная подвижность уменьшается в конце рабочего дня тем больше, чем однообразнее выполняемая работа. Физиологическое обоснование снижения подвижности нервных процессов вследствие монотонности мы находим в высказываниях И. П. Павлова, в частности, в статье «Условия деятельного и покойного состояния больших полушарий» В этой статье И. П. Павлов указывал, что если имеются условия для длительного накопления возбуждения в ограниченном участке корковой мозаики, когда возбуждение привязывается к одному пункту коры и каждый раз действует на одни и те же корковые клетки, то это, как говорил И. П. Павлов, «долбление в одну клетку» в окончательном результате приводит к развитию торможения, следовательно, и к снижению функциональной подвижности нервной системы. Как мера борьбы с этим нежелательным явлением нами успешно применяется при работе на конвейере чередование рабочих на различных операциях.
При анализе проявлений динамического стереотипа необходимо учитывать, что многообразию конкретных видов трудовой деятельности соответствует многообразие вариантов соучастия в корковой мозаике различных анализаторов. В упомянутом выше исследовании на фабрике кожаных изделий была подмечена характерная особенность нарушения к
1 И. П. Павлов, Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности (поведения) животных, М., Медгиз, 1951, стр. 186.
концу рабочего дня гармоничности рабочего динамического стереотипа" наблюдалось повышение критической частоты слияния Мельканий и увеличение длительности операций. Исходя из того, что двигательный компонент в данном рабочем стереотипе является ведущим, полученный результат , можно рассматривать как проявление торможения в двигательной зоне коры, сопряженное по закону положительной индукции с повышением функциональной подвижности в зрительной зоне.
Наличие связи между замедлением рабочих движений и торможением в двигательном анализаторе коры подтвердилось в работе сотрудника нашего института Т. Н. Павловой, изучавшей труд операторов — вычислителей на вычислительных машинах. В работе на вычислительных машинах двигательному компоненту динамического стереотипа принадлежит существенная роль, так как при вычислительных операциях производятся нажатия на клавиши машины, а количество операций за день исчисляется тысячами. В соответствии с этим при неупорядоченном режиме рабочего дня у вычислителей было найдено снижение к концу рабочего дня скорости рабочих движений и одновременно с помощью методики А. Г. Иванова-Смоленского установлено нарушение равновесия основных нервных процессов в сторону торможения, в частности, характеризующееся появлением уравнительной и парадоксальной фаз торможения в двигательном анализаторе.
В работе корректоров типографий также требуется большое напряжение внимания, но уже не производится такого большого числа движений руками, как на конвейере или при работе на вычислительных машинах. При физиологическом изучении труда корректоров сотрудником нашего института В. П. Соловьевым было найдено, что характер услов-норефлекторных двигательных реакций в 40% случаев улучшается к концу рабочего дня, несмотря на то, что производительность труда уменьшается. На этот раз уменьшение производительности труда было связано с развитием торможения и снижением функциональной подвижности в зрительном анализаторе, что нашло полное подтверждение в данных измерения скорости зрительного восприятия. Таким образом, знание закономерностей динамического стереотипа позволяет уточнить физиологические критерии производственного утомления, правильно выбирать адэкватные методики для его изучения и более глубоко разбираться в подчас противоречивых показаниях различных методик.
В рассмотренных исследованиях мы имеем дело с оформившимися рабочими динамическими стереотипами. Согласно высказываниям И. П. Павлова, выработка новых стереотипов происходит на основе за-1 конор. движения процессов возбуждения и торможения по коре больших полушарий. И. П. Павлов указывал: «Как процесс раздражения, так и процесс торможения проделывают движение по .коре полушария, сперва иррадиируя более или менее далеко из исходного пункта, а потом концентрируясь в нем. При концентрации этих процессов дело доходит до очень тонкой локализации их, благодаря чему вся кора превращается в огромную мозаику тесно перемежающихся раздражаемых и тормозимых пунктов» '. На периферии двигательного аппарата концентрация основных нервных процессов находит выражение в концентрации мышечной силы, что характеризуется уменьшением в процессе упражнения интервалов развития и завершения приступов возбуждения в работающей мускулатуре.
Рассмотрим концентрацию мышечной силы при поднятии груза на вытянутых руках (рис. 1) .
На диаграмме представлена запись движения поднятия груза в начале периода упражнения. По горизонтальной оси нанесено время в пя-
1 И. П. Павлов, Двадцатилетний опыт объективного изучения высшей нервной деятельности (поведения) животных, М., Медгиз, 1951, стр. 281.
тидесятых долях секунды, по вертикали — высота поднятия груза (в мм) и значения ускорения (в м/еек2).
Синхронно с записью движений производилась запись мышечных токов действия с переднего пучка дельтовидной мышцы. Для начала упражнения характерно наличие нескольких максимумов ускорения в фазе поднятия и несколько минимумов в фазе опускания. И максимумы и минимумы ускорения сравнительно невелики, соответственно и токи действия имеют небольшую амплитуду и рассредоточены на всем протяжении движения поднятия и опускания. Иная картина представлена на второй
о ю 20
. Время в '/5о сек.
Рис. 1. Зались поднятия и опускания груза в начале упражнения.
Верхняя кривая: токи действия переднего пучка дельтовидной мышцы: средняя кривая: вертикальная составляющая перемещения груза, нижняя кривая: вертикальная составляющая ускорения груза.
800 ' ООО
400
200
м/с*
о л ю а зо 40 время & '/¿Осе*
90 95100Ю5
Рис. 2. Запись поднятия и опускания груза в конце упражнения.
диаграмме (рис. 2), на которой движение записано после длительного периода упражнения. Здесь максимум ускорения один, минимум также один, абсолютные значения максимума и минимума увеличены, интервалы развития максимумов и минимумов уменьшены. Токи действия увеличились и собрались в ррзко отграниченные пачки.
Это сосредоточение физиологической работы на уменьшенных интервалах пространства и времени может рассматриваться как частный случай усвоения ритма по А. А. Ухтомскому.
Совпадение концентрации основных нервных процессов и усвоения ритма в рассматриваемом примере не случайно. В обоих случаях мы имеем дело с действием одной и той же причины — подкреплением услов-норефлекторного двигательного динамического стереотипа. Важно подчеркнуть, что у человека при выработке динамического стереотипа подкреплением является не безусловный рефлекс, как бывает в опытах на животных, а достижение максимума полезного результата. Подкрепление в виде достижения поставленной цели не только упрочивает новые услов-
ные связи, но и повышает функциональную подвижность, лабильность соответствующих нервных центров.
Этот факт приобретает большое практическое значение при организации производственного обучения. Для успешной выработки и освоения сложно координированных движений недостаточно одного лишь словесного приказания, необходимо одновременно с приказанием дать учащемуся ориентиры, по которым он мог бы судить о приближении к заданной цели. Требования выполнять в учебном порядке движения, оторванные от производственных задач, обычно остаются малоэффективными.
Концентрация процессов торможения одновременно с повышением производительности в ходе упражнения нашла полное подтверждение в исследованиях сотрудников института. Е. А. Лобановой было доказано для динамической работы, что если в начальном периоде упражнения торможение из двигательной зоны коры сильно иррадиирует, резко снижая условные сосудистые рефлексы на звук и свет, то по мере развития упражнения изменения условных рефлексов, вызванные иррадиацией торможения, становятся все меньше и меньше и, наконец, при дальнейшем ходе упражнения вовсе не наступают.
То же получается и при упражнении в статической работе. Как установлено Е. В. Подоба, в начале упражнения условные сосудистые рефлексы при работе до утомления тормозятся, а в конце периода упражнения это торможение резко уменьшается.
В наших исследованиях мы имеем дело только с некоторыми отдельными чертами динамического стереотипа, проявляющегося в трудовой деятельности. Однако изучение этих отдельных наиболее резко выступающих черт рабочего динамического стереотипа позволяет, как мы видели, подойти к более углубленному решению ряда задач физиологии труда. Для дальнейшей успешной разработки физиологии труда необходимо продолжать изучение своеобразных проявлений общих закономерностей высшей нервной деятельности в конкретных трудовых процессах. Необходимо воспроизвести подмеченные на производстве черты динамического стереотипа в лабораторных условиях и здесь подвергнуть их изучению с помощью более сложных методов, дающих возможность всестороннего физиологического анализа.
В этом отношении в нашем институте также проводится исследовательская работа. С целью воспроизведения и детального анализа в лаборатории процессов становления, совершенствования, нарушения и возобновления двигательного динамического стереотипа сотрудник института М. Г. Тихая организовала изучение работы по поднятию и опусканию груза на эргографе таким образом, что при этом документировалось не только количество проделанной работы в различные отрезки времени, но и точность диференцировки направляющих работу зрительных и кинестетических раздражений. При этом изучались процессы освоения и переделок различных стереотипов работы, задаваемых различными вариирую-щими системами световых сигналов. Вариации световых сигналов определяли как изменения числа движений в единицу времени, так и соотношение фаз поднятия и опускания груза.
С течением времени по мере упражнения эти стереотипы воспроизводились уже и без задавания полного комплекса соответствующих световых сигналов, являющихся в этих исследованиях внешним стереотипом. Эти установившиеся стереотипы затем в процессе дальнейшей работы своеобразно эволюционируют, при этом падению производительности вследствие утомления всегда предшествуют закономерно развивающиеся нарушения гармоничности стереотипов. В частности, установлено, что выработанное в течение более длительного времени соотношение между продолжительностью поднятия и продолжительностью опускания
груза при всех переделках и нарушениях стереотипа оказывается более устойчивым, чем сравнительно легко усвояемый темп работы.
Воспроизведение в лабораторных условиях двигательных динамических стереотипов и прослеживание их изменений в различных степенях нарушения гармоничности позволяют накапливать материал по разработке теории утомления и его профилактики.
Поступила 13/1II 1954 г.
* * *
ИЗМЕНЕНИЯ В ЛЕГОЧНОЙ ТКАНИ ПРИ ВНУТРИТРАХЕАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ ОКИСЛОВ МАРГАНЦА
Старший научный сотрудник Э. Н. Левина, научный сотрудник Е. Г. Робачевская
ф
Из токсикологической лаборатории Ленинградского Научно-исследовательского института
гигиены труда и профессиональных заболеваний
>
При изучении сравнительной токсичности окислов марганца в одной из серий опытов взвесь этих окислов вводили непосредственно в трахею животных. Такой пугь введения применяется довольно часто, в особенности для получения экспериментальной модели пылевых болезней легких. Мы избрали этот путь, желая ускорить и увеличить всасывание таких малорастворимых соединений, как кислородные соединения марганца.
Как известно, окислы марганца практически нерастворимы в воде, физиологическом растворе и подобных жидкостях. Растворимость их в сыворотке крови человека, по нашим определениям in vitro, колебалась для разных окислов от 1,8 до 10 мг°/<к Поэтому в трахею животных вводили взвеси окислов в физиологическом растворе.
Техника введения в трахею была заимствована у Е. Н. Городенской, но несколько видоизменена. Наркотизированное животное фиксировали спиной вверх, челюсти его раздвигали, между зубов вставляли ушную воронку и под контролем глаза при освещении лобным рефлектором между голосовыми связками вводили затупленную иглу, через которую из шприца быстро впрыскивали отмеренное количество взвеси. Обычно оно не превышало 0,5 мл.
Опыты ставили на молодых крысах весом 150—200 г с 4 окислами марганца: закисью (МпО), закисью-окисью (MmOi), окисью (МтОз) и двуокисью (Мп02). Все эти соединения были получены синтетически в заводских или лабораторных условиях. Содержание марганца в окислах колебалось от 98 до 101% от теоретического. Только один из исследуемых образцов МпОг содержал лишь 52% марганца от теоретически возможного (образец № 1). Дисперсность частиц колебалась от 1 р и меньше (50%) до Зр.
Контрольным животным тем Же путем вводили физиологический раствор.
Как оказалось, в результате однократного введения некоторых окислов часть животных быстро погибала уже вскоре после введения взвеси в трахею. Из имевшихся в нашем распоряжении образцов двуокиси марганца образец № 1 оказался гораздо более активным, чем другой, полученный обычным электролитическим путем, как это видно из данных таблицы. .
После введения обоих образцов двуокиси марганца животные погибали в различные сроки: в течение первых 40 минут и до 20 часов.
