Утомление – временное снижение работоспособности под влиянием длительного воздействия нагрузки. Возникает вследствие истощения внутренних ресурсов индивида и рассогласования в работе обеспечивающих деятельность систем. Утомление имеет разнообразные проявления на поведенческом (снижение производительности труда, уменьшение скорости и точности работы), физиологическом (затруднение выработки условных связей, повышение инерционности в динамике нервных процессов), психологическом (снижение чувствительности, нарушение внимания, памяти, интеллектуальных процессов, сдвиги в эмоционально-мотивационной уровнях. Сопровождается формированием комплекса субъективных переживаний усталости. Специфика проявлений утомления зависит от вида нагрузки, локализации ее воздействия, времени, необходимого для восстановления оптимального уровня работоспособности.
Утомление, совокупность изменений в физическом и психическом состоянии человека и животного, развивающихся в результате деятельности и ведущих к временному снижению её эффективности. Субъективное ощущение утомления называется усталостью.
Динамика утомления
Динамика работоспособности включает фазы: мобилизации, т.е. подготовки к деятельности, первичной реакции, отражающей процесс количественного уравновешивания, гиперкомпенсации, т.е. поиска оптимального решения, компенсации, когда работоспособность адекватна требованиям деятельности, субкомпенсации, декомпенсации и срыва, отражающих постепенное истощение резервов организма и снижение работоспособности. У. характерно для всех фаз, начиная с субкомпенсации, когда наступает значительное сокращение физиологических резервов и организм переходит на энергетически менее выгодные виды реакций, например поддержание минутного объёма кровотока за счёт увеличения частоты сокращений сердца вместо более выгодной реакции увеличения ударного объёма; осуществление двигательной реакции большим числом функциональных мышечных единиц при ослаблении силы сокращений отдельных мышечных волокон, т.е. нарушении чередования периодов работы и отдыха мышечных групп, участвующих в сокращении. У человека в начальных стадиях У. снижается эффективность деятельности, т.е. возрастает величина физиологических и психических затрат, необходимых для одного и того же трудового акта; затем падает и производительность труда. При утомлении прежде всего нарушаются устойчивость вегетативных функций, сила и скорость мышечного сокращения, ухудшаются регуляция функций, выработка и торможение условных рефлексов. Вследствие этого замедляется темп работы, нарушаются ритмичность, точность и координация движений, для одной и той же деятельности требуются большие энергетические затраты. Повышаются пороги сенсорных (чувствительных) систем, в процессах принятия решения доминируют готовьте стереотипные формы, внимание ослаблено и с трудом переключается. Для утомления характерны увеличение числа ошибок и изменение их структуры: в начальных фазах доминируют количественные ошибки, в последующих – появляются качественные. Развитие картины утомления можно в целом охарактеризовать как нарушение адекватности ответа организма требованиям, предъявляемым характером деятельности. При этом нарушаются все 3 основных требования адекватности: оптимальность частных реакций, лежащих в основе деятельности, и их согласование друг с другом, качественное и количественное соответствие ответа организма требованиям задачи и минимизация расхода физиологических резервов. При выраженном утомлении наблюдается полное прекращение работы. Субъективные признаки утомление человека – неприятные ощущения в работающих мышцах и суставах, при статической позе – боль и чувство затекания в мышцах спины, живота и шеи, появление болей в области лба и затылка, особенно при сенсорном и умственном утомлении нарушение сосредоточенности, лёгкая отвлекаемость, вначале некоторое увеличение, а затем резкое ограничение контактов с окружающими, неосознанное стремление делать перерывы в работе более частыми и длительными. Утомление у животных и человека имеет ряд общих механизмов, связанных с биохимическими изменениями на клеточном уровне и нарушением условнорефлекторной деятельности. Однако как динамика, так и ряд структурных механизмов утомление, определяемые у человека регулирующей ролью мотивов деятельности, её целями и социальным характером, позволяют обнаружить в утомлении животных и человека и ряд принципиальных различий. В частности, у животных не наблюдается строгого развития фаз утомления, более характерно последовательное снижение количественных показателей, менее выражено изменение структуры деятельности, утомление практически не подавляется волевым усилием.
На динамику утомления влияет характер деятельности, в первую очередь её интенсивность, экстенсивность и темп. Существует оптимальная интенсивность деятельности, при которой утомление наступает позже; увеличение или уменьшение этой интенсивности ускоряет наступление утомления. Быстро развивается утомление при монотонной, статической и сенсорно обеднённой деятельности. Так, при деятельности, в течение которой человек длительное время выполняет одну и ту же рабочую операцию, требующую ограниченного набора движений, например при узкоспециализированной работе на конвейере (монотонная деятельность), снижается внимание, угасают положительные мотивы деятельности и быстро развивается утомление. Особенно рано появляется утомление в тех случаях, когда работа выполняется при фиксированной напряжённой позе (статическая деятельность) или когда ограничен поток раздражителей, поступающих к человеку, например звуковых или световых сигналов, содержащих сведения об условиях деятельности. Из внешних факторов рабочей среды большое значение имеют микроклимат, особенно температура, влажность и скорость движения воздуха, состав воздуха и наличие в нём химических примесей, шум, вибрация, освещённость и т.п. Развитие утомления зависит от состояния здоровья и физической подготовки человека, которые не только обусловливают большие физиологические резервы, но и способствуют более быстрой и устойчивой мобилизации и формированию функциональных систем. Скорость возникновения и развития У. зависит и от ряда психологических характеристик личности – уровня тревожности, волевых качеств, в том числе настойчивости, и др. активационных параметров, т.е. таких функциональных свойств человека, которые обеспечивают степень реализации в конкретной деятельности его потенциальных возможностей. Например, внимание как активационный параметр обеспечивает большие возможности запоминания, а высокий уровень волевых качеств позволяет поддерживать необходимый уровень деятельности при выраженном чувстве усталости. Ведущая роль принадлежит высшим психическим характеристикам – идеалам и мировоззрению.
Виды утомления
В зависимости от вида выполняемой работы выделяют умственное и физическое утомления, при котором учитывают отклонения энергетических показателей обмена, например изменение температуры тела, биоэлектрических потенциалов. В связи с тем что обнаружилась принципиальная общность физического и умственного утомления, приобретает большое распространение классификация, основанная на преимущественной локализации утомления в звеньях нервной системы, обеспечивающей деятельность человека. Так, различают сенсорное утомление и его разновидности (перцептивное и информационное) и эффекторное У. Кроме того, выделяют как обобщённую форму общее утомление. Однако та или иная классификация зависит от принятой физиологической теории утомление. Сенсорное утомление развивается в результате длительного или интенсивного воздействия раздражителя (например, сильный шум, свет), при котором первичные изменения возникают в сенсорных системах, начиная от рецептора и кончая корковым концом анализатора. Перцептивное утомление, локализованное преимущественно в корковом конце анализатора, связано с трудностью обнаружения сигнала (например, при больших помехах, при его малой интенсивности, трудности дифференцирования). Информационное утомление развивается вследствие недостаточности информации или при информационной перегрузке, когда наибольшая нагрузка падает на динамику межцентральных отношений, заключающуюся в замыкании временных связей между различными структурами в центральной нервной системе и оживлении ассоциативных связей, позволяющих правильно отразить в сознании объективную картину внешней среды. Эффекторное утомление возникает при локализации изменений преимущественно в отделах центральной нервной системы, формирующих двигательный акт. При изменениях, появляющихся вследствие интенсивных процессов репродуктивной деятельности, связанной лишь с обработкой получаемой информации по жёстким правилам (например, счёт, разнесение по рубрикам), а также продуктивной, включающей процессы преобразования информации и формирования суждения, понятия, умозаключения и т.п., и эвристической, т.е. творческой, осуществляемой по индивидуальным, неявным алгоритмам, формируется умственное утомление. В связи с тем, что при трудовой деятельности чаще сочетаются все перечисленные изменения, выделяют общее утомление, подчёркивая при этом наиболее выраженные нарушения в центральной нервной системе.
Теории утомления
Из многочисленных теорий У. теории «отравления» немецкого учёного Э. Пфлюгера (1872), «истощения» М. Шиффа (1868, Швейцария), «обменная теория» английского исследователя А. Хилла (1929) и др. имеют только исторический интерес. Признаны две группы современных теорий, на основании которых первичными считаются изменения в нервных центрах. Согласно одной из них, основой утомления являются гипоксические, т.е. связанные с недостаточностью кислородного снабжения, нарушения в нервных структурах, регулирующих процессы гомеостаза, в особенности изменения в сфере медиаторного обмена и химических процессов возникновения и передачи возбуждений. Сторонники второй группы теорий отрицают единый механизм возникновения утомления. По их мнению, появление утомления может быть обусловлено рядом факторов или их комбинаций, начиная с недостаточности кровообращения при локальном мышечном утомлении и кончая изменением структуры гомеостатической регуляции со стороны высших отделов центральной нервной системы (охранительное торможение) при общем утомлении. Большую роль в разработке современных теорий утомления сыграли И.М. Сеченов, И.П. Павлов, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский и Л.А. Орбели, последний рассматривал утомление как нарушение адаптационно-трофической регуляции со стороны вегетативной нервной системы. Проблему утомления изучали также сов. физиологи Г.В. Фольборт, С.А. Косилов и др. В современных исследованиях вскрыт ряд тонких механизмов утомления, связанных с нарушением обмена макроэргических соединений, снижением активности окислительных ферментов, изменением характера эндокринной регуляции со стороны гипоталамуса. Например, зарегистрировано снижение функции надпочечников, показано, что угнетается выработка адренокортикотропного гормона гипофизом, вначале повышается, а затем снижается активность инсулярного аппарата поджелудочной железы. Это ведёт к увеличению недоокисленных продуктов и гипергликемии. Как следствие этого возникают вторичные изменения афферентной импульсации, что ещё больше ухудшает состояние гомеостаза и ведёт к нарушению согласованности вегетативных и двигательных рабочих реакций.
Начальные фазы утомления оказывают благоприятное влияние на устойчивость организма, способствуют в последующем более быстрой и совершенной мобилизации резервов и компенсаторных функций, ускоряют овладение навыком и его упрочение. Выраженное утомление отрицательно влияет на организм, уменьшая производительность труда, и может привести сразу к предпатологической фазе срыва, а при нерациональном отдыхе и к развитию патологического состояния переутомления. Чрезмерное утомление может сопровождаться неврозами и сосудистыми заболеваниями.
Методы борьбы с утомлением
Борьба с утомлением осуществляется внедрением рациональных режимов труда и отдыха, улучшением условий обитаемости, внедрением эргономических рекомендаций по организации рабочего места, панелей и пультов управления, рациональным распределением функций между человеком и машиной (см. Гигиена труда, Научная организация труда, Организация труда). Мощное средство борьбы с утомлением – тренировка, которая предусматривает формирование оптимальных функциональных систем, обеспечивающих минимальное расходование физиологических резервов при заданной интенсивности, упрочение навыков, правильное распределение микропауз и перерывов в работе. Серьёзное значение имеет эмоциональное и мотивационное содержание деятельности. Чем значимее мотивы труда, тем позже наступает утомление, особенно при мотивах высокого социального значения, имеющих соревновательный характер. Они обусловливают интерес к работе, творческое отношение к ней. Положительные эмоции обеспечивают быстрое включение в ритмику труда, длительное сохранение оптимальной работоспособности, способствуют более полной мобилизации физиологических резервов организма.
Особенности работоспособности в условиях монотонной деятельности
Известно, что работоспособность не является величиной постоянной, она изменяется. Основной причиной изменения работоспособности является сама работа. Обычно работоспособность снижается при более или менее длительном ее выполнении. Снижение работоспособности под влиянием выполненной работы принято считать утомлением. При этом имеется немало данных, свидетельствующих о том, что помимо самой рабочей нагрузки в реальной трудовой деятельности на работоспособность определенным образом влияют и неблагоприятные условия труда, в том числе такие, которые вытекают из характера самой выполняемой работы. Так, широко известно влияние на работоспособность фактора монотонности. Проблема снижения работоспособности при монотонной работе привлекает внимание все большего числа исследователей.
Количество тестов, предназначенных для диагностики работоспособности в производственных условиях, достаточно велико. Применяющиеся показатели прежде всего можно разделить на «объективные» и «субъективные» К объективным показателям работоспособности обычно относят: а) изменения количественных и качественных показателей труда и б) изменения функционального состояния нервной системы. К субъективным показателям относят ощущения усталости, вялости, болезненные ощущения. Эти субъективные переживания свидетельствуют о тех психических состояниях, которые развиваются при снижении работоспособности. Психическое состояние при утомлении обозначается обычно термином «усталость». Кроме этого состояния в процессе трудовой деятельности могут иметь место и другие психические состояния, связанные с особой заинтересованностью в результатах работы или, наоборот, безразличием к ним, состояние тревожности и др. Все эти состояния накладывают свой отпечаток и на соответствующие субъективные показатели.
Неблагоприятное влияние монотонности на работоспособность проявляется, естественно, во всех показателях работоспособности. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что при монотонной работе наблюдается более раннее появление и объективных, и субъективных признаков снижения работоспособности. Описаны также некоторые другие особенности динамики снижения работоспособности при монотонной работе. Прежде всего это наличие волнообразных колебаний как продуктивности деятельности, так и физиологических показателей в течение рабочего дня. Отмечено своеобразие субъективных ощущений при монотонной работе, преобладание в них симптомов вялости и сонливости, иногда появление раздражительности.
Различие в динамике работоспособности при немонотонной и монотонной работе дало основание ряду исследователей прийти к выводу о том, что при монотонной работе развивается особое специфическое состояние, получившее название монотонии, отличное от состояния собственно утомления, со своими особыми физиологическими механизмами.
Согласно мнению большинства исследователей, торможение, развивающееся в ЦНС при утомлении, является результатом перегрузки соответствующих мозговых систем и играет защитную, охранительную роль, предупреждая их чрезмерное истощение.
Что касается физиологических механизмов, лежащих в основе состояния монотонии, среди исследователей нет единого мнения. Так, например, Е.П. Ильин полагает, что при монотонной деятельноститорможение развивается прежде всего на мотивационном уровне регулирующих структур мозга в результате того, что деятельность перестает занимать работающего, а это, в свою очередь, способствует автоматизации движений, т.е. усилению возбуждения на более низких уровнях регуляции. В.И. Рождественская [13] считает, что при монотонной работе развивается специфическое тормозное состояние, сходное по внешним признакам с утомлением, но отличное от него по своей природе: если в основе утомления лежит запредельное торможение (понимаемое, по И.П. Павлову, как результат истощения нервных клеток), то в основе монотонии – торможение типа угасательного (по И.П. Павлову) или превентивного (по П.В. Симонову). Для состояния монотонии, развивающегося в условиях редкого поступления сенсорных сигналов, предложена теория дезактивизации Хайдера. Основное положение этой теории состоит в том, что в условиях редкого поступления раздражений (что бывает в ситуации наблюдения) уменьшается число импульсов, поступающих из ретикулярной формации в кору головного мозга, что и является причиной снижения функционального тонуса. В отличие от утомления снижение работоспособности в этом случае происходит не от перегрузки, а от недогрузки: быстрое восстановление работоспособности при перемене деятельности происходит за счет притока новых импульсов из ретикулярной формации в кору, что и поднимает ее функциональный уровень.
Особый интерес, с нашей точки зрения, представляет гипотеза А.Ж. Юревица [20], согласно которой можно говорить о существовании двух центральных механизмов возникновения монотонии. Первый – это развитие гипоактивности высших уровней нервной деятельности (в результате автоматизации действий) и, как следствие этого, нисходящая дезактивация. Второй – развитие гипоактивности подкорковых структур (ритмичный характер проприоцептивного потока импульсов способствует синхронизации биотоков мозга) и, как следствие этого, восходящая дезактивация.
В связи с наличием различных гипотез о физиологических механизмах состояния монотонии целесообразно обратиться к конкретным критериям монотонности, используемым различными исследователями. Можно выделить 7 таких критериев: 1) малая длительность операции, большое число повторяемых операций в течение часа, в течение рабочего дня; 2) небольшое число элементов в операции; 3) заданный темп и ритм работы; 4) ограниченное число сенсорных и мышечных систем, участвующих в операции; 5) вынужденная рабочая поза; 6) малая эмоциональная насыщенность трудового процесса; 7) разобщенность работников.
Несмотря на разнообразие этих критериев, их можно, по-видимому, свести к двум основным признакам: 1 – 3 критерии означают многократную повторяемость поступающих при работе внешних раздражений; 4 – 7 – ограниченное число самих раздражений. Таким образом, можно констатировать два различных, не сводящихся одно к другому условия, вызывающих состояние монотонии.
В настоящее время придается большое значение разработке мероприятий, направленных на снижение воздействия монотонности. Мероприятия, внедряемые на некоторых производствах, также можно разделить на две группы, которые наиболее прямо направлены на снятие одного из двух выделенных условий возникновения состояния монотонии. Первая направлена на нарушение регулярности, ритмичности однотипных движений, действий, операций.
Это введение чередования операций, периодические изменения скорости движения конвейера, снятие принудительного темпа и ритма, укрупнение операций и т.д. Вторая – снятие или уменьшение дефицита как внешних, так и внутренних раздражений. Это главным образом внедрение функциональной музыки.
Если обратиться к работам, изучавшим результаты внедрения этих двух групп мероприятий, то окажется, что почти всегда констатируется повышение производительности труда. Однако при этом при проведении первой группы мероприятий исследователи отмечают, как правило, объективные признаки повышения работоспособности, а именно: меньшее увеличение частоты пульса, меньшее увеличение времени зрительно-моторной реакции к концу смен, увеличение показателя скорости восприятия и переработки информации, отсутствие изменений в пульсовом давлении, улучшение кратковременной памяти и др. В исследованиях же, имевших дело со второй группой мероприятий, внимание обращается прежде всего на субъективную сторону работоспособности: улучшение настроения, снижение количества жалоб на сонливость, усталость, скуку, улучшение самочувствия, снижение нервного напряжения, физической усталости, появление хорошего настроения и самочувствия, появление положительных эмоций, снижение показателя усталости, снижение жалоб на усталость и др.
Из проведенных работ выясняется, что при устранении фактора повторяемости повышение работоспособности проявляется в большей степени в повышении ее физиологических объективных показателей, а при устранении фактора дефицита раздражений – в повышении субъективного самочувствия. Это обстоятельство приводит нас к предположению, что состояние монотонии, возникающее в разных условиях, не является одним и тем же состоянием.
Таким образом, на основании анализа литературных данных о влиянии на работоспособность монотонности в условиях производства и о возможных физиологических механизмах этого влияния можно сформулировать следующую гипотезу. Монотонность как характеристику внешних условий, отрицательно влияющих на работоспособность, можно разделить на два вида: регулярная повторяемость однотипных раздражений (или движений) и недостаточность раздражений (или движений). Эти два вида внешних условий приводят к развитию двух видов состояния монотонии, отличающихся как по механизмам своего возникновения, так и по некоторым особенностям своего проявления: в отличие от монотонии, вызываемой однотипными раздражениями (монотонии однообразия), монотония, являющаяся следствием недостатка раздражений (депривационная монотония), в большей степени отражается на субъективном состоянии человека и, соответственно, находит большее выражение в субъективных показателях работоспособности.