Читать книгу Управление работоспособностью человека в различных условиях внешней среды - В. С. Макеева - Страница 4

Неблагоприятные условия внешней среды могут вызвать экстремальное состояние организма, которое характеризуется, по крайней мере, тремя основными (качественными) признаками: предельным напряжением функциональных механизмов срочной адаптации, угрожающей их срывом и необратимой компенсацией; вовлечением в адаптационно-компенсаторную реакцию базисных процессов обеспечения стабильной жизнедеятельности, осуществляемой на клеточно-молекулярном уровне.

Клинический образ экстремального состояния, сложившийся в субъективном сознании на основе практического опыта, часто ассоциируется с острым энергетическим кризисом. Представляется, что именно энергетический кризис, создавая угрозу острого истощения и необратимого срыва механизмов срочной адаптации, заставляет организм идти на крайнюю меру – временное торможение базисных процессов стабильной жизнедеятельности (т. е. повседневного, текущего тканевого метаболизма, в самом широком смысле этого понятия) в интересах достижения сиюминутной цели – выживания в неблагоприятной ситуации. И единственный путь продлить существование целостной биосистемы – это мобилизация глубинных внутренних резервов. Резервы, видимо, могут быть получены за счёт торможения базисных процессов стабильной жизнедеятельности путём резкого смещения в них термодинамического равновесия в сторону неопределенности, с одновременной активацией алгоритмов репродукции целевых энергоносителей для подкрепления срочной адаптационной компенсаторной реакции.

В реальной практике наиболее подробно экстремальные состояния человека описана на спортсменах. Так, П. К. Анохин (1970) рекомендовал для суждения о состоянии спортсмена ориентироваться на три параметра: психическое возбуждение, показатель биоэнергетики и показатель двигательного навыка. Условием высокой результативности спортсмена П. К. Анохин считал согласование в динамике этих трёх показателей. В общих чертах основными составляющими эффективности профессиональной деятельности могут выступить: эмоция, энергетика, движение. Как показали многочисленные исследования, природа в ответ на многочисленные воздействия внешней среды «предусмотрела» не такие же многочисленные ответные реакции, а общие универсальные ответы. Поэтому рано или поздно мнения многих исследователей, работающих в разных областях науки, будут сближаться, и приводить к выявлению общих законов реагирования организмов в ответ на многочисленные воздействия внешней среды и изменения во внутренней среде.

Таким образом, суждения о динамике состояний организма в неблагоприятных условиях профессиональной деятельности можно определить по показателям, характеризующим психическую сферу (уровень психического возбуждения), функциональную сферу (уровень энергетических процессов), двигательную сферу (уровень стабильности двигательного навыка).

Все авторы, которые изучали изменения в организме при различных видах стресса, отмечали порой существенную гипертермию, доходящую до 39–40°С. Если признать, что экстремальные состояния всегда сопровождаются повышением температуры тела, то возникают вопросы: почему и зачем?

Во многих случаях эмоциогенный стресс (то ли чисто второсигнальный, то ли с элементами первосигнальной этиологии) может далеко выходить за пределы «эмоционального гомеостаза» (либо по интенсивности, либо по продолжительности), тогда временная мобилизация гормонального обеспечения энергетических ресурсов сменяется общим истощением организма, и это становится основой развития разных патологических состояний (начиная с неврозов).

Ярость помогает человеку бороться даже в тех условиях, где у него на успех один шанс из тысячи. Чувство тревоги удерживает от необдуманных поступков, когда опасность еще, как говорится, не смотрит в лицо. Воодушевление, трудовой энтузиазм позволяют достигнуть результатов, которые «трезво мыслящему», неэмоциональному человеку кажутся недостижимыми. Английский философ Ф. Бекон считал, что мы можем ровно столько, сколько знаем.

Именно благодаря эмоциям организм оказывается чрезвычайно выгодно приспособленным к окружающим условиям, поскольку он, даже не определяя форму, тип, механизм и др. параметры воздействия, может со спасительной быстротой отреагировать на него определенным эмоциональным состоянием, сведя его, так сказать, к общему биологическому знаменателю, т. е. определить, полезно или вредно конкретное воздействие.

При работе в условиях лимита и дефицита времени мобилизуются внутренние резервы человека, приводится в действие ряд механизмов, призванных обеспечить преодоление возникающих трудностей, и происходит перестройка способа деятельности.

Эмоции мобилизуют вегетативную сферу и усиливают энергетику тренированного организма, выполняющего привычную работу; это, в конечном итоге, увеличивает работоспособность, резко повышая, тем самым, вероятность выживания в опасных условиях. Однако длительный либо «чрезмерный» по интенсивности эмоциональный стресс всё же истощает организм и может лежать в основе различных патологических изменений (начиная с неврозов).

Резкие изменения среды, провоцируя состояние стресса, мобилизуют скрытую генетическую изменчивость, что, в свою очередь, облегчает поиск и отбор наиболее адаптивных вариантов. Из средовых влияний наиболее важными в определении признаков взрослого организма оказываются условия его раннего онтогенеза, когда организуются процессы, в частности, механизмов, обеспечивающих стрессовую реакцию. Они протекают наиболее быстрыми темпами, и потому могут быть легко изменены или модифицированы внешними воздействиями.

В основе повышения функциональных возможностей организма (вероятно, к любому воздействию) лежат не процессы приспособления (удовольствие, работа не через силу), а объективно – дозированное повреждение ультраструктуры тканей, субъективно идущее через насилие (работа до отказа плюс два раза), т. е. мир делают лучшим не наслаждения и удовольствия, а более жесткие факторы. А потому можно считать, что восхождение к звездам идет через кровь и смерть. Таким образом, приходится согласиться с древней мыслью о том, что плохое – учит.

Программа психофизиологического поведения в неблагоприятных ситуациях, опасных для жизни может извлекаться или не извлекаться, в зависимости от нескольких причин. В рискоопасных условиях может произойти извлечение программы «гипермобилизации» функционального состояния, характеризующейся, в частности, резким повышением показателей работоспособности на фоне относительно «безопасного» напряжения остальных функциональных систем, не выходящих за пределы физиологической нормы. Очевидно, эти факторы и являются ведущими для «чудесного» спасения людей в кажущихся безнадёжными условиях. И очень важно, что эта программа поддаётся тренировке. Немаловажным фактором в регуляции поведения в различных условиях среды является знание механизмов взаимодействия с ней, вариантов ответных реакций со стороны систем организма.

Внешняя среда постоянно меняется по вероятностному принципу, создавая новые условия организму. Поэтому жизнь можно рассматривать как непрерывную адаптацию к физическим, химическим, биологическим и социальным факторам окружающей среды.

К одним из наиболее сильных факторов воздействия на человека является действие климата. О многообразии влияния климатических факторов на здоровье человека известно давно. Еще Гиппократ (460–377 гг. до н. э.) в своих «Афоризмах» писал, в частности, что организмы людей ведут себя различно в отношении времени года: одни расположены ближе к лету, другие – к зиме, и болезни протекают различно (хорошо или плохо) в различные времена года, в разных странах и условиях жизни. Климат оказывает на человека прямое и косвенное влияние. Прямое влияние весьма разнообразно и обусловлено непосредственным действием климатических факторов на организм человека и прежде всего на условия теплообмена его со средой: на кровоснабжение кожных покровов, дыхательную, сердечно – сосудистую систему и потоотделительную систему. На организм человека, как правило, влияет не один какой – либо изолированный фактор, а их совокупность, причем основное действие оказывают не обычные колебания климатических условий, а главным образом их внезапные изменения.

Биологические факторы внешней среды включают в себя огромное множество биологических объектов, с которыми организм непрерывно взаимодействует. К ним относятся взаимодействия (биологическое и психологическое) с себе подобными. Это – внутривидовое взаимодействие. Оно может быть благоприятным и неблагоприятным, в зависимости от ситуации. К межвидовому относится взаимодействие человека с паразитическими микроорганизмами (бактерии, водоросли, грибы и др.), а также – паразитическими животными организмами (простейшие, плоские и круглые черви), которые наносят большой вред организму. Большую нишу межвидового взаимодействия занимают переносчики инфекционных болезней (насекомые, грызуны и т. п.) и, особенно, возбудители заболеваний. Значительная доля межвидового взаимодействия приходится и на сапрофитную микрофлору, которая сосуществует с человеческим организмом, оптимизируя его жизнедеятельность.

Социальные факторы среды, влияющие на протекание психофизиологических процессов в организме, также многообразны. Однако считается, что ведущим среди них является образ жизни человека, определяемый индивидуальной и общей культурой общества. Базисным фактором образа жизни является материальный статус общества, и прежде всего достаток семьи. Культура общества высшего порядка влияет на человека через воспитание, формируя у него систему ценностей и тем самым определяя образ жизни, способствующий сохранению и укреплению здоровья.

Отличительная особенность человека – сознательное и активное воздействие на внешние природные и социально-бытовые условия, определяющие состояние здоровья людей, их работоспособность, продолжительность жизни и рождаемость (репродуктивность). Знания о закономерностях функционирования отдельных органов и систем организма, об особенностях протекания сложных процессов его жизнедеятельности способствуют формированию здорового образа жизни и физической подготовки учащейся молодежи.

Человеческий организм – это сложнейшая иерархически (сооподчиненно) организованная биологическая система, обладающая определенной структурой, специфическими физиологическими и психологическими функциями и представляющая собой высший этап эволюции органического мира видимой нами Вселенной. Принято различать несколько уровней его организации: молекулярный, клеточный, тканевый, органный, системный, организменный.

Молекулярный – элементарный уровень. Организм состоит из молекул. Это универсальное свойство любой материи. Компоновка молекул – следующий этап организации, он представлен в виде клеток. Это клеточный уровень организации. Клетки объединяются в ткани по морфо-функциональному принципу, представляя тканевый уровень. В каждой ткани имеются различные клетки, но функции этого уровня организации определяют те, которые составляют основную массу тканей (отсюда – название мышечная, нервная ткань и т. д.). Органный уровень представлен совокупностью разных тканей, объединенных для выполнения единой более сложной функции. Следующий уровень организации – система. Это анатомически объединенные органы, выполняющие еще более сложную функцию. И завершает эту структурно-функциональную конструкцию – организменный уровень (организм) – это высший уровень организации. Следовательно, организм можно рассматривать как сложную биологическую суперсистему, состоящую из множества систем и подсистем, работа которых согласована между собой и подчинена единой цели высшего уровня.

Из внешней среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности и развития, а также раздражители (полезные и вредные), которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодействия функциональных систем всячески стремится сохранить необходимое постоянство своей внутренней среды в ответ на воздействие различных факторов окружающей среды: барометрического давления, газового состава и влажности воздуха, гравитации, температуры окружающей среды, солнечной радиации, электромагнитного излучения, растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека и пр. Процесс адаптации обеспечивает организму возможность нормально жить в новых для него условиях при сохранении основных параметров гомеостаза и психологического благополучия, сохранения здоровья.

Как отмечает известный специалист в области адаптационной медицины Ф. Меерсон: «адаптации к недостатку пищи и воды, холоду и жаре, физическим и интеллектуальным нагрузкам… к безвыходным стрессовым ситуациям красной нитью проходят через жизнь каждого человека»(49). Адаптация (лат. adaptatio) означает приспособление организма к условиям существования жизнедеятельности биологических систем. У человека адаптация осуществляется двумя путями. Первый путь – «пассивная» стратегия, представляющая собой автоматизированный процесс, возникающий в ответ на воздействие внешней среды, который происходит без участия сознания, а иногда и без участия центральных структур регуляции. Второй путь – стратегия «активная», характеризующаяся целенаправленной деятельностью индивида. Основная биологическая задача адаптации заключается в минимизации физиологических и психических затрат и максимизации полезного, жизненно важного для организма результата.

Согласно теории, сформулированной Ф. З. Меерсоном, в процессе адаптации прослеживается два этапа: начальный этап – «срочная», но несовершенная адаптация и последующий этап – совершенная «долговременная» адаптация. Срочная адаптация – это общая мобилизация резервов организма до предельно достижимого уровня. Она развивается в ответ на воздействия какого-либо фактора (физического, химического, биологического, социального), который способен нарушить гомеостаз, психическое благополучие и привычную деятельность. Этот этап проявляется в активации множества функций организма. Главная цель этапа – мобилизация энергетических ресурсов организма и их распределение между органами и тканями, ответственными за адаптацию.

Долговременная адаптация формируется постепенно в результате длительного или множественного действия на организм того же фактора. Когда воздействие фактора повторяется, происходит переход к другому этапу адаптации, приводящему к более глубоким перестройкам в организме. Этот этап называется переходным и определяется активацией функций генетического аппарата клеток органов функциональной системы, ответственной за конкретную адаптацию. В результате повышается синтез нуклеиновых кислот и белков. Процесс охватывает все звенья функциональной системы (нейрогуморальное, двигательное, вегетативное), следствием чего является повышение жизнеспособности организма. Однако для получения позитивного эффекта адаптации, которая протекает в течение всей жизни, необходимы определенные условия. Особенно это касается становления организма в онтогенезе.

Внешняя среда обеспечивает существование и развитие организма, удовлетворяя необходимые его жизненные потребности, которые являются движущей силой жизнедеятельности, побуждающей индивида на взаимодействие с ней. Управление взаимодействием организма с внешней средой осуществляется по принципу саморегуляции. Согласованность всех уровней организации обеспечивается всеобщим механизмом саморегуляции, благодаря которому достигается единство. Саморегуляция – это свойство биологических систем устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели. Способность организма сохранять постоянство свойств внутренней среды называется гомеостазом. Это постоянство поддерживается непрерывной работой всех систем и подсистем организма с помощью механизма саморегуляции.

Механизм саморегуляции работает по блочному принципу. Процесс начинается с воздействия информации (раздражителей) на воспринимающие структуры (вход), в которых происходит ее кодирование в форме нервных импульсов. Затем «переведенная» таким образом на язык нервной системы информация поступает в следующий блок: приема, переработки и хранения. После соответствующего перекодирования переработанная информация направляется в блок программирования. Реализация программы осуществляется в виде конкретного действия (блок реализации), результаты которого контролируются по механизму обратной связи. При несоответствии результата действия параметрам заданной программы происходит корректировка поведения.

В этом механизме важную роль играет звено обратной связи. Используя обратную связь, организм восстанавливает гомеостаз двумя путями: «по отклонению» и «по возмущению». «По отклонению» – регуляция корректирующая: механизмы саморегуляции вступают в силу тогда, когда произошло нарушение констант, т. е. причина, вызвавшая включение саморегуляции заключена на «выходе» системы. «По возмущению» – регуляция, предупреждающая нарушение: причина возмущения возникает на входе системы. Пример реализации первого принципа: повышение уровня кровяного давления автоматически включает механизмы, снижающие его; включение второго – сильная струя воздуха, направленная в лицо, вызывает мигательный рефлекс, тем самым предупреждается нарушение гомеостаза глаза.

Реализация механизма саморегуляции осуществляется с помощью центральных регулирующих аппаратов: гуморального и нервного. Гуморальная (лат. humor – жидкость) регуляция – один из механизмов координации процессов жизнедеятельности организма, осуществляемый через жидкие среды (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ, вырабатываемых клетками, тканями, органами (гормоны, медиаторы и т. д.). Этот тип регуляции является наиболее древним и сфера его деятельности – внутренняя среда.

В процессе эволюции по мере развития и усложнения организма и его взаимодействия с окружающей средой сформировался нервный аппарат регуляции. Сфера деятельности нервной системы не ограничивается внутренней средой, она берет на себя и функцию регуляции взаимодействия организма с внешней средой. Нервный и гуморальный аппараты функционируют как единая нервно-гуморальная система регуляции жизнедеятельности организма при сохранении ведущей роли нервного звена, особенно высших его отделов.

Воздействие раздражителей в первую очередь приводит системы организма в тонизирующее, рабочее состояние и, наряду с этим, в них происходят постоянные изменения под воздействием внешней среды. Проводимые исследования показали, что основными в реакции организма на тот или иной раздражитель являются следующие факторы:

• сила или амплитуда воздействия раздражителя;

• динамические характеристики раздражителя (длительность воздействия, скорость нарастания, выход на «плато», скорость снижения);

• место приложения воздействия (центральная нервная система, дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожа и другие).

В зависимости от степени воздействия факторов формируется системный ответ организма, на который накладывают свой отпечаток индивидуальные генотипические особенности. При этом следует подчеркнуть возможность реагирования как на сильный, так и на слабый раздражитель. Такой процесс носит не эпизодический, а постоянный характер, т. е. неразрывно связан с жизнедеятельностью организма и является основой процесса «устойчивого неравновесия» по Э. Бауэру.

Для полноценного развития индивида необходимо, чтобы адаптация в каждом возрасте проходила в условиях несколько превосходящих так называемый оптимум. Условия жизни не должны быть близкими к комфортным, но и не должны быть близкими к экстремальному максимуму (слишком неблагоприятными), или тем более превышать адаптивные возможности организма в пределах каждого возрастного периода. Каждый возрастной период имеет свои особенности, отражающие специфику индивидуального развития, которая генетически закодирована в геноме зиготы. Однако генетический код не представляет собой безусловной формы или обязательной «команды», а скорее представляет собой форму «предложения». В реализации этого «предложения» решающую роль играет внешняя биологическая и социальная среда (11, 37, 51, 60, 76, 83).

Следовательно, в каждом возрастном периоде адаптация индивида протекает в противоборстве двух тенденций. Первая тенденция заключается в том, что на изменения в среде организм отвечает реакциями, направленными на сохранение тех специфических особенностей гомеостаза, которые характерны данному возрастному периоду. Вторая тенденция проявляется в том, что если соответствующее изменение в среде приобретает устойчивый характер, то реакции, обеспечивающие сохранение текущего гомеостаза, противоречиво сочетаются с преобразованиями в организме, адекватно отвечающими требованиям измененной среды.

Устойчивые изменения среды вызывают адекватные реакции организма, а генетические механизмы защищают гомеостаз от помех (они становятся тренированными!). В результате противоборства двух тенденций вырабатывается тот оптимум, который будет ниже комфорта и ниже стрессовой ситуации. Таким образом, идет поэтапное развитие и тренировка организма под устойчивым воздействием факторов внешней среды. В процессе адаптации реализуется генетическая программа развития, и формируются соответствующие механизмы и реакции на наиболее значимые и устойчивые факторы среды, дающие возможность организму стать более жизнеспособным, т. е. здоровым.