CC BY
49
ЗНАЧЕНИЕ РАБОТ А. А. УХТОМСКОГО ДЛЯ ФИЗИОЛОГИИ ТРУДА
(К 80-летию со дня рождения А. А. Ухтомского)
Проф. С. А. Косилов
Из Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР
Развитие советской физиологии труда тесно связано с именем А. А. Ухтомского. Он принимал живое участие в организации первых лабораторий физиологии труда на производстве, в организации и налаживании работы кафедры физиологии труда в Ленинградском университете, одновременно он очень много и плодотворно трудился над разработкой теоретических основ советской физиологии труда. Научные принципы, разработанные А. А. Ухтомским, в настоящее время успешно применяются для решения частных задач физиологии труда. Особенно большой заслугой А. А. Ухтомского перед советской физиологией труда является его всеобъемлющее обобщение исследований по проблеме утомления.
Проблема утомления принадлежит к числу тех больших проблем физиологии труда, правильное решение которых может быть найдено только на путях широких обобщений экспериментальных и теоретических достижений физиологов, работающих в разнообразных отраслях физиологии животных и человека. Разработка этой проблемы невозможна также без разносторонних исследований физиологических процессов во время трудовой деятельности в условиях производства.
А. А. Ухтомский дал классический обзор и критику существовавших теорий утомления. Каждая из этих теорий преувеличенно выдвигала на первый план значение лишь одного какого-либо фактора, хотя и связанного с отдельными проявлениями, но не отражающего сущность утомления. Такими односторонними были теория истощения Шиффа, теория задушения Ферворна, теория засорения Пфлюгера. Все эти теории, основанные на изучении процессов в изолированной мышце, неприло- / жимы к целостному организму работающего человека уже потому, что в I исследованиях утомления человека в производственных условиях не удается установить тех резких изменений, которые были найдены на изолированной мышце. А. А. Ухтомский видел причину неприменимости данных односторонних теорий в том, что в случае утомления человека дело идет о физиологических процессах, разыгрывающихся не в изолированном органе, а в целостном организме.
Решающее значение для поддержания работоспособности приобретает согласованность скоростей элементарных процессов в каждой ткани, входящей в состав тканевого комплекса, а это согласование скоростей означает согласование интервалов времени, в течение которых успевают завершиться последовательные физиологические процессы. А. А. Ухтомский обратил внимание на то, что во время работы интервалы деятеть-ности должны выравниваться в различных тканях, в связи с чем ткани, обладающие высокой функциональной подвижностью, усваивают ритм деятельности, лежащий ниже их оптимального ритма, а ткани с более низкой функциональной подвижностью усваивают повышенный ритм. В таком случае работа может успешно продолжаться без утомления до
тех пор, пока в тканях с наименьшей функциональной подвижностью может поддерживаться усвоенный высокий ритм деятельности.
В согласовании скоростей физиологических процессов, происходящих в целостном организме, ведущая роль принадлежит нервной системе. В организме человека нервные центры имеют более низкую по сравнению с нервами и мышцами функциональную подвижность. С помощью записи мышечных токов действия можно показать, как усваивается высокий ритм деятельности (соответственно и короткие интервалы) нервными центрами при мышечной работе человека. В процессе упражнения и врабатывае-мости происходит постепенное сокращение интервала времени, в течение которого успевает совершаться возбуждение нервных центров, соответствующее развитию и завершению тетануса работающей мускулатуры. При утомлении мы имеем обратный процесс уменьшения амплитуд токов действия и увеличение, затягивание интервала возбуждения нервных центров. Таким образом, в развитии утомления и соответствующем снижении работоспособности большое значение имеют процессы, происходящие в нервных центрах, ведущие сначала к увеличению функциональной подвижности, а затем к ее снижению.
Увеличение функциональной подвижности обусловлено действием раздражений, являющихся подкреплением соответствующего двигательного динамического стереотипа. Эти раздражения направлены на двигательный, зрительный и другие анализаторы, а также на вторую сигнальную систему.
Нарушение усвоения ритма и прекращение работы при утомлении связаны с развитием в работающих нервных центрах коры головного мозга охранительного торможения. Следовательно, охранительное торможение является одним из звеньев сложного биологического процесса утамления. Однако Н. Е- Введенский, И. П. Павлов и А. А. Ухтомский привели множество доказательств того, что нельзя отождествлять торможение и утомление. Торможение должно рассматриваться только как один из моментов в сложном симптомокамплексе утомления.
Наиболее четко показал связь торможения с утомлением после статической работы М. И. Виноградов, который на XV Международном конгрессе физиологов в 1935 г. привел факты, свидетельствующие о том, что после прекращения утомительной статической работы имеет место экзальтация, обычно характерная для прекращения процесса торможения. С тех пор долгое время оставался открытым вопрос об источнике этого торможения. В настоящее время после работ, выполненных многими физиологами труда и, в частности, сотрудниками Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР в лабораторных условиях (Е. В. Подоба, Е. А. Лобанова) и на производстве (Т. Н. Павлова, В. П. Соловьева), установлено, что это торможение характеризуется широкой иррадиацией по коре головного мозга, распространяющейся на различные анализаторы, и фазным развитием. Эти черты сближают торможение, сопутствующее утомлению, с охранительным торможением, распространяющимся по коре головного мозга.
В результате этих исследований в настоящее время мы имеем возможность выделить два взаимно связанных момента, играющих определяющую роль в образовании всех сдвигов физиологических функций, характерных для утомления: а) нарушение координации физиологических процессов вследствие замедления отдельных компонентов, участвующих в сложном комплексе физиологических реакций; б) развитие охранительного торможения в коре головного мозга.
В простейшем хронометражном отображении нарушения координации физиологических процессов выражаются в изменениях соотношений между продолжительностью отдельных элементов рабочей операции и продолжительностью микропауз между этими элементами. В начале своего развития утомление обнаруживается не в уменьшении производи-
тельности, а в увеличении продолжительности рабочей части операции и соответственном уменьшении микропауз (3. М. Золина, С. И. Крапивин-цева).
Для физиологии и гигиены труда важно иметь возможность исследовать оба отмеченных в утомлении момента в последовательном развитии, чтобы, установив их наличие в самом раннем этапе развития, наметить эффективные меры предотвращения их дальнейшего перехода к этапам, характеризующимся снижением работоспособности и производительности труда.
Рассмотрение физиологического процесса во времени, в объективных количественных показателях, как развивающегося по стадиям явления, получило глубокое теоретическое и экспериментальное обоснование в классических работах Н. Е. Введенского, посвященных учению о переменной функциональной подвижности (лабильности) и о парабиозе, и А. А. Ухтомского — об усвоении ритма.
Как известно, парабиозом Н. Е. Введенский назвал стойкое, неколеблющееся и нераспространяющееся возбуждение, возникающее в возбудимых тканях вследствие суммации продолжительного и сильного действия раздражителей. При развитии парабиоза происходит замедление элементарных реакций тканей и соответственно увеличение интервалов возбуждения, уменьшение функциональной подвижности (лабильности), измеряемой максимальным числом осцилляций, которое данный субстрат может воспроизвести.
Для гигиены и физиологии труда в учении Н. Е. Введенского о парабиозе и в учении А. А. Ухтомского об усвоении ритма особенно важной и ценной чертой является глубоко понимаемая последовательность в жизненных явлениях, что дает возможность изучать развитие физиологических процессов не только по их конечным результатам, но в процессе перехода от одной стадии к другой, когда каждая последующая стадия развивается под влиянием следов от предшествующей.
Н. Е. Введенский в своих многочисленных опытах убедился, что самые разнообразные химические и физические факторы вызывают один и тот же процесс — развитие парабиоза. На этом основании Н. Е. Введенский со всей силой подчеркнул, что «парабиоз нерва должен быть признан всеобщей реакцией...». Специфичность воздействий, по Н. Е. Введенскому, сказывается лишь в большей или меньшей степени обратимости вызванного этим воздействием парабиоза. В разработке учения о парабиозе Н. Е. Введенский, несмотря на то, что располагал фактами, указывающими на повышение функциональной подвижности в начале действия умеренных раздражителей, обращал преимущественное внимание на поздние стадии парабиоза. Более точное исследование специфических особенностей парабиоза различных тканей в различных условиях и более подробное изучение ранних стадий парабиоза было сделано уже после Н. Е. Введенского продолжателем его дела А. А. Ухтомским.
Если не учитывать, что парабиоз только в конечном этапе ведет к состоянию, близкому к отмиранию, можно притти к ложному выводу о том, что будто бы о парабиозе можно говорить только в случаях глубокой патологии. Справедливо будет сказать, что делом всей жизни А. А. Ухтомского были проверка и доказательство приложимости принципа парабиоза к процессу возбуждения в нормальной жизнедеятельности. При изучении парабиоза с этой физиологической точки зрения оказалось необходимым рассматривать парабиоз как двуфазную реакцию, состоящую из начального повышения функциональной подвижности и последующего ее снижения, связанного с выявлением последовательных стадий: провизорной (уравнительной), парадоксальной и тормозной. Начальное повышение функциональной подвижности (лабильности) есть фаза усвоения ритма. Усвоение ритма более резко проявляется в нервных центрах и сравнительно менее четко — на нервном проводнике.
Двуфазный характер изменений функциональной подвижности подтвердился в настоящее время на большом материале, полученном сотрудниками лаборатории физиологии труда Института гигиены труда и профессиональных заболеваний АМН СССР в производственных исследованиях. В зависимости от конкретных особенностей исследуемых профессий были получены различные сдвиги лабильности, укладывающиеся в схему двуфазного изменения. При исследовании труда на конвейерной сборке портфелей (3. М. Золина) и труда работников механизированного, счета (Т. И. Павлова) было установлено закономерное увеличение лабильности (по критической частоте исчезания фосфена.) и уменьшение электрической возбудимости зрительного анализатора в конце рабочего дня.
Такой результат следует оценивать как усвоение ритма и, следовательно, как положительную реакцию организма, как мобилизацию внутренних его резервов на преодоление трудностей и поддержание требуемого уровня напряженности труда. В пользу такого понимания полученных данных свидетельствует сравнение с картиной постепенного развития парабиоза нерва, построенной одним из сотрудников А. А. Ухтомского Н. В. Голиковьш (рис. 1). На этом рисунке представлена построенная Н. В. Голиковым диаграмма изменения лабильности и возбудимости нерва по мере углубления парабиоза. По горизонтальной оси нанесено время в минутах, по вертикали — лабильность в герцах и возбудимость в сантиметрах шкалы Дюбуа-Реймона. Как видно из диаграммы, увеличение лабильности и уменьшение возбудимости характерно для первых 10 минут действия парабиотизирующего фактора, приводящего только после 90 минут непрерывного действия к полной утрате способности отвечать на раздражения. Сдвиги лабильности, соответствующие началу первых стадий парабиоза, мы имеем здесь примерно после 40 минут действия парабиотизирующего фактора.
Подтверждением правильности такого понимания сдвигов лабильности и возбудимости могут служить также результаты случайных наблюдений соответствующих сдвигов под влиянием эмоционального возбуждения. Согласно наблюдениям 3. М. Золиной, переживания легкого испуга или удивительного известия связаны точно с такими же сдвигами лабильности и возбудимости. Можно думать, что при этих эмоциональных состояниях происходят изменения гуморальных влияний на нервные центры. А. А. Ухтомский предвидел, что одной из причин повышения лабильности и усвоения ритма могут быть гуморальные влияния.
При более напряженной работе, например, при работе, связанной с управлением сложным пультом или с фактором вибрации, мы уже имеем другую тенденцию в изменениях лабильности и возбудимости к концу рабочего дня. В результате исследований сдвигов лабильности и возбудимости у работников студии телевидения, осуществляющих за сложным пультом большое число быстрых и точных действий, сотрудником лаборатории физиологии труда нашего института А. И. Киколовым было установлено характерное для данной категории работников уменьшение лабильности и повышение возбудимости зрительного анализатора в конце рабочего дня. Подобный же результат получила Т. Н. Павлова при изучении труда клепальщиков, подвергающихся действию вибрации от
Минуты
Рис. 1. Изменения количественных показателей лабильности (кривая /) и возбудимости (кривая 2) в процессе развития парабиоза нерва.
пневматического инструмента. Сравнение со схемой Н. В. Голикова дает возможность убедиться в том, что в данном случае мы имеем дело с более поздним этапом парабиоза, соответствующим переходу от усвоения ритма к 'провизорной стадии.
В отдельных случаях при работах, требующих большого напряжения зрения (например, при работе стереоскопистов, изученной сотрудником лаборатории физиологии труда А. В. Коноваловой), можно наблюдать еще более резкие сдвиги в сторону приближения к провизорной стадии парабиоза. При указанной работе стереоскопистов мы имеем выраженное уменьшение лабильности и возбудимости. Наряду с данными сравнения показателей лабильности и возбудимости в начале и конце рабочего дня,
// н и 14 ts /6 п is 19 го г/ гг 24
Vac»/ работы ___Пульс _Лабильность _ _ Реобаза
Рис. 2. Изменения лабильности и возбудимости зрительного анализатора и частоты пульса у работников студии телевидения.
мы располагаем большим материалом, характеризующим динамику изменений этих показателей по часам рабочего дня. Изменение лабильности зрительного анализатора у сотрудников студии телевидения происходит таким образом, что в течение первых трех часов работы лабильность возрастает, а затем уменьшается до обеденного перерыва; после обеденного перерыва лабильность оказывается несколько более высокой, чем в последний час работы до обеда, но с каждым часом работы уменьшается быстрее, чем в первую половину рабочего дня (рис. 2). У клепальщиков лабильность зрительного анализатора возрастает в начале работы лишь в отдельных случаях, причем в случаях возрастания лабильности уже после 1—2 часов работы начинается падение лабильности, т. е. раньше, чем у работников студии телевидения. После обеденного " перерыва лабильность обычно незначительно повышается и затем продолжает стремительно уменьшаться (рис. 3, кривая А).
При исследовании труда клепальщиков перед нами стоял вопрос о том, в какой мере явления на периферии двигательного аппарата принимают участие в сложной картине сдвигов физиологических функций, характерной для действия на организм вибрации. Этот вопрос можно было бы в известной мере выяснить путем сопоставления функциональных сдвигов в коре головного мозга и соответствующих сдвигов на периферии двигательного аппарата, главным образом в мионевральном аппарате, как обладающем наименьшей лабильностью в рассматриваемом тканевом
li
комплексе, а следовательно, и наименьшей устойчивостью к парабиоги-зирующему действию вибрации. С помощью специального электронного стимулятора, обладающего достаточно широким диапазоном изменения силы и частоты прямоугольных импульсов тока, были получены данные, характеризующие изменение лабильности мионеврального аппарата у клепальщиков на протяжении рабочего дня (рис. 3, кривая Б). Сопоставление полученных в одних и тех же условиях и в один и тот же день кривых изменения лабильности зрительного анализатора и мионеврального аппарата, проведенное Т. Н. Павловой, показало большое сходство
соответствующих кривых, указывающих закономерное развитие последовательных фаз парабиоза под влиянием действия вибрации клепального молотка.
Полученные материалы подтверждают предположение, что развивающиеся у некоторых клепальщиков трудно обратимые, стойкие изменения состояния нервной системы являются следствием суммации возбуждения в нервных центрах коры головного мозга и в мионевральном аппарате. Эта суммация ведет последовательно к углублению парабиоза, характеризующемуся уменьшением лабильности, затягиванием интервалов и увеличением застойности процессов возбуждения, что, в частности, выражается в увеличении двигательной хроиаксии в покое и во время работы у клепальщиков с большим стажем. Это еще не последняя стадия парабиоза, но уже приближение к патологии, поскольку резко снижены возможности приспособления, диапазон реактивности! организма на изменяющиеся факторы внешней среды.
Это состояние в значительной мере раскрывает механизм развития патологического процесса, так как, согласно определению И. П Павлова, патологический процесс есть тот же физиологический процесс, перешедший за определенные количественные границы.
Таким образом, благодаря работам П. Е. Введенского и А. А. Ухтомского и их сотрудников, физиология труда имеет возможность при решении частных вопросов опираться на прочно установленные факты и принципы общего физиологического значения. В этом смысле оправдываются замечательные предвидения П. Е. Введенского, который был убежден, что закон относительной лабильности даст возможность вести расшифровку запутанных фактов не только в работе нервно-мышечного препарата, но и других сложных физиологических аппаратов.
Поступила 31/V 1955 г.
-Й- -А- ★
100
г з ю п л? >4 15 1в
Ча сы
Рис. 3. Изменения лабильности зрительного анализатора (кривая А) и мионеврального аппарата (кривая Б) у клепальщиков. Вертикальная черта — отметка обеденного перерыва.
