Физиология

Для оптимальной организации труда важны данные науки, изучающей психологи­ческие аспекты трудовой деятельности,— психологии труда. Чрезвычайно важное значение имеет системное исследование физиологических функций и деятельности человека в условиях современного производства. Такое иссле­дование осуществляется возникшей недавно наукой эргономикой (от греч. ergos — работа и nomos — закон). Задача эргономики — поиск путей оптимизации орудий, условий и процесса труда. Физиология труда представляет, таким образом, важную часть эргономики. Помимо общей физиологии труда, существуют и ее специальные разделы, изучаю­щие различные виды трудовой деятельности: физиология физического труда, физиология умственного труда, физиология сельскохозяйственного труда, авиационная и косми­ческая физиология, физиология подводных работ, высокогорная физиология, физиология человека в полярных широтах, в аридных зонах (пустынях) и т. д. Близкой к этим разде­лам науки является физиология спорта, задача которой состоит в том, чтобы разраба­тывать оптимальные условия и режимы тренировки организма с целью достижения высо­ких спортивных результатов. Из всего этого большого круга проблем в настоящей главе кратко освещены те об­щие вопросы физиологии труда, которые имеют наибольшее значение в условиях совре­менного производства.

Ясно, что чувствительность анализатора в целом не может быть выше чувствительности наиболее возбудимых из его рецепторов. Однако в обнаружении сигналов помимо рецепторов участвуют чувствительные нейроны каждого нервного слоя, которые различаются между собой по возбудимости. Эти различия очень велики: так, зрительные нейроны в разных отделах анализа­тора различаются по световой чувствительности в 107 раз. Поэтому чувствительность зрительного анализатора в целом зависит и от того, что на все более высоких уровнях системы увеличивается пропорция высокочувствительных нейронов. Это способствует надежному обнаружению системой слабых световых сигналов.

1. Различение сигналов. До сих пор речь шла об абсолютной чувствительности ана­лизаторов. Важной характеристикой того, как они анализируют сигналы, является их спо­собность обнаруживать изменения интенсивности, временных показателей или простран­ственных признаков стимула. Эти операции анализаторных систем, относящиеся к различению сигналов, начинаются уже в рецепторах, но и следующие анализаторные элементы в нем участвуют. Необходимо обеспечить разную реакцию на минимальное различие между стимулами. Это минимальное различие и есть порог различения (раз­ностный порог, если речь идет о сравнении интенсивностей).

В 1834 г. Э. Вебер сформулировал следующий закон: ощущаемый прирост раздра­жения (порог различения) должен превышать раздражение, действовавшее ранее, на определенную долю. Так, усиление ощущения давления на кожу руки возникало лишь в том случае, когда накладывали дополнительный груз, составляющий определенную часть груза, положенного ранее: если раньше лежала гирька массой 100 г, то добавить (чтобы человек ощутил эту добавку) надо было 3*10-2 (3 г), а если лежала гирька в 200 г, то едва ощутимая добавка составляла 6 г. Полученная зависимость выражается формулой: AII=const, где I — раздражение, AI — его ощущаемый прирост (порог различения), const — постоянная величина (константа).

Роль тормозного медиатора в гладких мышцах, возбуждаемых ацетилхолином (например, кишечника, бронхов), исполняет норадреналин. Наоборот, в мышечных клетках сфинктера мочевого пузыря и некоторых других гладких мышцах, для которых возбуждающим медиатором является норадреналин, тормозным медиатором служит ацетилхолин. Последний оказывает тормозящее действие и на клетки водителя ритма сердца. В скелетных мышцах нервно-мышечная передача, осуществляемая при помощи ацетилхолина, блокируется препаратами кураре, обладающими большим сродством к холинорецепторам. В гладких мышцах хблинорецептор имеет иную химическую струк­туру, чем в скелетных, поэтому она блокируется не препаратами кураре, а атропином. В тех гладких мышцах, в которых медиатором служит норадреналин, хемовозбуди­мые каналы снабжены адренорецепторами. Различают два основных вида адренорецепторов: а-адренорецепторы и S-адренорецепторы, которые блокируются различными химическими соединениями — адреноблокаторами.

Влияние ЦНС на адаптацию сетчатки к свету иллюстрируется наблюдениями, в которых установлено, что освещение одного глаза приводит к резкому понижению чувст­вительности к свету другого, неосвещенного глаза. На чувствительность к свету могут оказывать влияние также звуковые, обонятельные и вкусовые сигналы. Если действие света на адаптированный к темноте глаз сочетать с каким-нибудь индифферентным раздражителем, например звуком звонка, то после ряда сочетаний одно включение звонка вызывает такое же изменение чувствительности сетчатки, какое раньше наблюдалось лишь при включении света. Этот опыт показывает, что процессы адаптации могут регулироваться условнорефлекторным путем, т. е. они подчинены конт­ролирующему влиянию коры головного мозга. На процессы адаптации сетчатки влияет также симпатическая вегетативная нервная система. Одностороннее удаление у человека шейных симпатических ганглиев (при хирургическом лечении определенных заболеваний) вызывает понижение скорости тем-новой адаптации десимпатизированного глаза. Введение адреналина дает противо­положный эффект.

Было показано, что условием возникновения потенциала действия является кри­тическая деполяризация мембраны. Эта простая зависимость помогла понять причину известных со времени класси­ческих исследований Пфлюгера (1859) изменений возбудимости нервного волокна в области катода и анода постоянного тока. В области катода мембрана деполяризуется, т. е. значение E0 приближается к величине Ек, соответственно уменьшается и, сле­довательно, возбудимость возрастает. В области анода, напротив, Е0 уменьшается (внутренний потенциал мембраны становится более отрицательным); теперь для кри­тической деполяризации мембраны необходимо ее потенциал сместить на большую величину —возбудимость снижается ( 18). При длительной деполяризации мембраны развиваются процессы, повышающие кри­тический уровень деполяризации. Такими процессами являются инактивация натри­евых каналов и активация калиевых. Рост Ек при данном значении Е0 ведет к увеличе­нию порогового потенциала, т. е. снижению возбудимости ( 19). Одновременно с увеличением порога происходит снижение потенциала действия — крутизна его на­растания и амплитуда падают. Такое снижение возбудимости нервного волокна при длительной и сильной деполяризации мембраны было впервые описано Вериго (1889) и получило название катодической депрессии.

В его основе лежат изменения ионной проницаемости мембраны. Амплитуда и характер временных изменений потенциала действия мало зависят от силы вызывающего его раздражителя, важно лишь, чтобы эта сила была не меньше некоторой критической величины, которая называется порогом раздражения. Возникнув в месте раздражения, потенциал действия распространяется вдоль нервного или мышечного волокна, не изменяя своей амплитуды. Наличие порога и независимость амплитуды потенциала действия от силы вызвавшего его стимула получили название закона «все или ничего». По вертикали отложены значения потенциала внутриклеточного электрода по отношению к его потенциалу в наружном растворе (в милливольтах): а —следоаой положительный потенциал; о - отметка времени — 500 колебаний в I с.