Различают умственное и физическое, утомление, но это деление условно, так как в трудовых процессах умственный труд сочетается с физическим. Оба вида утомления — следствие изменений функций центральной нервной системы, а при физическом труде — и функций двигательного аппарата. Утомление — это снижение или потеря работоспособности.
До снижения работоспособности наблюдается дискоординация движений и вегетативных функций и снижение эффективности физиологических затрат организма во время мышечной деятельности.
При утомлении появляется усталость — ощущение утомления. Усталость не всегда соответствует утомлению. Труд, производимый с большим интересом, с сознанием цели, вызывает положительные эмоции и меньшую усталость. И наоборот, усталость наступает раньше и больше, когда нет интереса к труду, хотя признаки утомления отсутствуют.
Чем меньше возраст ребенка, тем раньше он прекращает работу, не сообщая об усталости. У детей 8-9 лет усталость не имеет значения как признак утомления. У юношей и пожилых людей она проявляется до наступления ранних признаков утомления (Р. А. Шабунин, 1971).
Утомление возникает в мозговых отделах анализаторов. В результате возбуждения, при котором возникает деполяризация и реверсия, в нейронах увеличивается содержание ионов №1 и уменьшается — ионов К. Предполагается, что дендриты предохраняют нейроны от переутомления, так как во время утомления на поверхность мембраны дендритов выталкиваются ионы Na и внутрь накачиваются ионы К. При этом ионы Na диффундируют из тела нейрона в его дендриты, а ионы К из дендритов в тело нейрона. Торможение восстанавливает работоспособность нейронов, так как гиперполяризация повышает их возбудимость. Изменения обмена ионов через мембраны при утомлении — результат сдвига обмена веществ внутри нейрона, обеспечивающего их прохождение, и обмена медиатора.
Возбуждение при поступлении пресинаптических импульсов увеличивает выделение квант ацетилхолина из пузырьков примерно в 70 раз, а синтез ацетилхолина — в 7 раз. Особенно велик синтез ацетилхолина в нейронах коры больших полушарий, в подкорковых ганглиях и в промежуточном мозге. Чем выше пресинаптический потенциал, тем больше выделение ацетилхолина. При гиперполяризации увеличивается пресинаптический потенциал (ВПСП) и возрастает выделение и разрушение ацетилхолина. Величина ВПСП приблизительно пропорциональна количеству медиатора, действующего на нейрон. Поэтому, умножая величину ВПСП на частоту импульсов в единицу времени, можно определить количество медиатора, выделяемого и разрушаемого при ритмическом раздражении. Запас ацетилхолина в нейроне достаточен примерно для 10 тыс. импульсов. Так как ацетилхолин поступает только из тех пузырьков, которые прилегают к пресинаптической мембране, то, несмотря на постоянную замену этих опустошаемых пузырьков, истощение его запаса может превосходить потребность в его мобилизации, особенно при частых импульсах, быстро следующих друг за другом.
В результате наступит утомление вследствие нарушения передачи нервных импульсов в синапсах.
Нейроны больших полушарий головного мозга и нейроны спинного мозга имеют следующие отличия:
1. Лабильность пирамидных, двигательных нейронов примерно в б раз больше, чем моторных нейронов спинного мозга, вследствие быстрой мобилизации медиатора в пресинаптических окончаниях. Это обеспечивает высокую частоту импульсов при кратковременном раздражении.
2. Постсинаптическое торможение в двигательных нейронах больших полушарий значительно сильнее и продолжительнее, чем в спинном мозге. Это обеспечивает избирательность движений при обучении вследствие подавления торможением посторонних движений. Иррадиация импульсов в двигательных нейронах тормозится также ТПСП в тормозных нейронах коры, подкорковых ганглий и промежуточного мозга.
3. Импульсы возбуждения возникают в двигательных нейронах коры больших полушарий и подкорковых центров на шипиках дендритов, что позволяет предполагать особенную роль шипиков в обучении новым движениям.
Усиленное функционирование нейронов коры больших полушарий приводит к увеличению на синапсах шипиков участков, на которые действует медиатор, к повышению активности этих участков и к более быстрой мобилизации медиатора.
Особенности строения и свойств нейронов коры головного мозга обусловливают сравнительно медленное наступление умственного и физического утомления при переключении с одного вида умственной работы на другой и при периодической смене ее физическими упражнениями, а также при активном отдыхе после физической работы.
Адинамия и гиподинамия при умственной работе способствуют наступлению умственного утомления вследствие снижения функций проприоцепторов и резкого уменьшения притока проприоцептивных импульсов в нервную систему, понижающего ее тонус. При утомлении падает и возбудимость рецепторов.
В развитии утомления существенная роль принадлежит также изменениям функционального состояния вегетативной нервной системы, что проявляется в нарушениях вегетативных функций и прежде всего сердечнососудистой и дыхательной систем.
Таковы безусловнорефлекторные механизмы утомления. Кроме того, утомление вызывается и условнорефлекторным путем. Обстановка, в которой многократно возникало утомление, может стать условным комплексным раздражителем, вызывающим утомление и без предшествующей работы. Обстановка, в которой производилась интересная работа, не вызывает утомления.
Умственное утомление проявляется в ослаблении внимания, двигательном беспокойстве, вялости, сонливости. При умственном труде по мере наступления утомления повышаются пороги чувствительности анализаторов (зрения, слуха и др.). При умственном утомлении учащается пульс, повышается систолическое кровяное давление, в височной артерии оно возрастает на 20-40 мм рт. ст. К концу рабочего дня снижается высота зубца Т электрокардиограммы, отражающего восстановительные процессы в миокарде. После интенсивного умственного труда значительно понижаются мышечные усилия и динамическая работа. Легкая мышечная работа повышает умственную работоспособность, а длительная, тяжелая сильно ее снижает. Умственное и физическое утомление зависит от здоровья, гигиенических условий труда, его организации, характера, продолжительности, рабочего оборудования.
Переутомление — не нормальное физиологическое явление, а нарушение функций организма. Оно возникает при многократном повторении умственной и физической работы без достаточного интервала для восстановления работоспособности, когда наступающее утомление суммируется с остатком утомления от предшествовавшей работы. Оно результат нарушения смены работы и отдыха, чрезмерной сложности и передозировки умственного и физического труда, его однообразия, монотонности или, наоборот, чрезмерного насыщения эмоциями. Физиологическая основа переутомления — нарушение функций больших полушарий головного мозга, что проявляется в расстройстве двигательных и вегетативных рефлексов и их координации. Признаки переутомления — хронические нарушения психики: ослабление внимания, усвоения, памяти, мышления, а также головные боли, апатия, вялость, сонливость днем, бессонница ночью, ухудшение аппетита, мышечная слабость. Переутомление и перетренировка сопровождаются снижением естественных иммунологических факторов: фагоцитарной активности лейкоцитов, бактерицидных свойств кожи и лизоцима слюны (Н. А. Фомин, 1973). Переутомление может привести к нервным и психическим заболеваниям. Поэтому нужно предупреждать его появление.
Средства борьбы с утомлением
Рациональный режим и ритм работы, перерывы в умственном и физическом труде для отдыха, производственная гимнастика, физическая культура и спорт, пребывание на свежем воздухе, прием углеводов и витаминов, достаточный сон предупреждают и снимают утомление.
Углеводы (50-100 г) целесообразно принимать больше чем за 2 часа до начала работы, т. е. когда уже заканчивается синтез гликогена, или во время работы, когда они непосредственно используются для ее выполнения. Если углеводы принимаются за 30-90 мин до начала работы, то работа начинается на фоне возбуждения парасимпатической системы и продолжающегося образования гликогена, что препятствует возбуждению симпатической системы и затрудняет образование сахара из гликогена печени.
Курение и потребление спиртных напитков, наоборот, резко нарушают функции нервной системы.
Особое значение для снятия утомления имеет активный отдых — переключение на новый, интересный вид умственного или физического труда или на физические упражнения.
Активным отдыхом может быть также умственная работа после физического утомления, которая вследствие индукции торможения в двигательном анализаторе быстрее восстанавливает его работоспособность, чем при пассивном отдыхе. Преимущество активного отдыха над пассивным обнаруживается не у всех людей и не в любом возрасте.
Так как возбуждение симпатической нервной системы и поступление в кровь адреналина и других гормонов восстанавливают работоспособность мышц, органов чувств и нервной системы, то задержка в наступлении утомления и повышение работоспособности в процессе труда происходит при положительных эмоциях.
Действие стимуляторов работоспособности (фенамина и др.) основано на том, что они связывают фермент моноаминооксидазу, который разрушает адреналин. Следовательно, они длительно сохраняют адаптационно-трофическое действие симпатической системы и адреналина. Работоспособность после произведенной работы восстанавливается при участии парасимпатической системы.
Утомление и торможение — это два разных физиологических процесса. Так как при утомлении понижается лабильность в синапсах и мионевральных аппаратах, то в них создаются условия для возникновения торможения, предохраняющего организм от переутомления. Следовательно, утомление снимается этим торможением после возбуждения. При активном отдыхе торможение, возникающее благодаря отрицательной индукции вокруг нервного центра, начавшего функционировать после того, как ранее работавший центр пришел в состояние утомления, также способствует восстановлению работоспособности нейронов этого утомленного центра. Наоборот, пессимальное (запредельное) торможение усиливает утомление, которое создает благоприятные условия для его возникновения.