Стадниченко Л.И. Эргономика: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

Тонизирующее влияние на кору головного мозга оказывает ре-

тикулярная формация. Имеется внутри индивидуальный оптимум то-

низирующих влияний подкорки . При их снижении (состоянии релак-

сации), а также при чрезмерном повышении (в состоянии стресса ) ра-

ботоспособность падает . И только при оптимальной активности коры

во время деятельности формируется активность нервной системы , со -

ответствующая характеру труда.

В период формирования умственной деятельности и в период

утомления отмечают активность лобных отделов коры . В ходе адап-

тации к деятельности активность любых зон снижается и усиливается

активность задних ассоциативных зон коры . При этом изменяется

распределение активности между левым и правым полушарием мозга.

При различных видах интеллектуальной деятельности отмечается

специфика работы правого и левого полушарий. Преимущественное

участие левого полушария мозга имеет место при выполнении логи-

чески -вербальной деятельности и произвольной регуляции движений,

а правого – при невербальной деятельности и переработке сенсорной

информации.

У лиц, у которых в состоянии покоя преобладает активация пра-

вой области коры головного мозга отмечается невербальный интел-

лект. Именно они способны решать задачи нестандартным эвристиче-

ским путём.

У функцианально здоровых людей имеет место функциональная

замещаемость полушарий мозга при адаптации, утомлении и т. д.

Роль доминанты в регуляции вегетативных функций. В трудо-

вом процессе как умственном, так и физическом изменяется обмен

веществ в мышечной , нервной системах и во внутренних органах . Ре-

гуляция обмена веществ происходит как рефлекторным путем , так и

гуморальным (с участием эндокринной системы ). При умственной

деятельности моторный анализатор не деятелен, что отражается на ве-

гетативных функциях . Саморегуляция функционального состояния

происходит посредством деятельности скелетной мускулатуры и внут -

ренних органов .

В любой деятельности непосредственно участвуют три функ-

циональные системы : мускульная, анализаторная и умственная. Про-

исходит приём информации через органы чувств , переработка её в го-

ловном мозге, формирование ответной моторной реакции.

Вегетативные органы включаются в любую реакцию. Не только

сама работа, но и одно лишь представление о ней вызывают перерас-

пределение крови и другие вегетативные сдвиги.

Систематическая активация функций, т.е. тренировка, приводит

к изменению морфологического строения органов . Это относится и к

нервной системе: постоянная деятельность нейронов увеличивает

число синаптических связей между ними , тогда как продолжительная

бездеятельность нервной системы ведёт к атрофированию синапсов .

Интенсивно работающие клетки головного мозга не атрофируются и в

старости . Изменение адаптационно - трофических воздействий со сто-

роны вегетативной нервной системы на ткани , в том числе и нервную ,

происходит в значительно большей степени при работе мышц. Имен-

но работа мышц является мощным регулятором деятельности внут -

ренних органов . Не менее важное влияние осуществляется с мышц на

сердечно - сосудистую систему и сердце. Центральные регуляторы

объединяют моторные и вегетативные функции и осуществляют по-

средством их саморегуляцию и взаимодействие различных систем ор-

ганизма.

Таким образом, трудовая деятельность основана на оптималь-

ном соотношении моторных и вегетативных функций. Это взаимодей -

ствие возникает по мере вхождения в работу и совершенствуется под

влиянием тренировки . Однако под влиянием утомления и гиподина-

мии система расстраивается и в первую очередь это относится к веге-

тативным нервным центрам как менее лабильным, чем моторные. Де-

заритмия является противоположностью положительного процесса

усвоения ритма. Следует иметь в виду, что разлад может возникнуть

не только между моторной и вегетативной системами , но и между от-

дельными вегетативными аппаратами , особенно между кровообраще-

нием и дыханием , возможна дисгармония между состоянием сердца и

сосудов . Так как указанные изменения являются результатом наруше-

ния рефлекторного взаимодействия, то и нормализовать их может

только физическая нагрузка. В результате мышечной деятельности

оптимизируется соотношение симпатической и парасимпатической

нервной системы и повышается устойчивость регуляторных механиз-

мов .

3.5. Роль динамического стереотипа в регуляции трудовой

деятельности

Комментарии к 3.5.

Рабочий динамический стереотип представляет собой систему

более высокого порядка сложности , чем классический условный реф -

лекс. Управление действиями , составляющими рабочую операцию,

человек осуществляет посредством рефлексов , образующих упорядо-

ченную по последовательности и по интервалам времени систему –

рабочий динамический стереотип. Он представляет собой динамиче -

скую систему условных и безусловных рефлексов (первой и второй

сигнальной системы ) объединённых общей для этой системы произ-

водственной целью . В эту систему входит собственно рабочие движе-

ния, приспособленные к условиям работы .

Рабочий динамический стереотип является физиологической ос-

новой трудовых навыков .

Упорядоченная по последовательности и по и

тервалам

времени система условных и безусловных рефлексов , объе-

динённых для достижения производственной цели , называ-

ется рабочим динамическим

стереотипом.

Динамический стереотип являет -

ся физиологической основой

трудовых навыков .

Устойчивость рабочих динамиче-

ских стереотипов является критери -

ем рациональной организации тру-

довых процессов независимо от кон-

кретного вида труда.

- применение передовой техники ;

- освоение работником передовых

приёмов труда;

- совершенствование условий труда;

- научная организация труда;

- эффективные режимы труда и отдыха.

Приемы повышения устойчивости

рабочего динамического стереотипа:

Характеристика

3.6. Теория функциональной системы П. К . Анохина и

интегративная функция нервной системы

Учение И. П . Павлова об условно-рефлекторном принципе выс-

шей нервной деятельности раскрывает механизмы приспособления

человеческого организма через систему условных рефлексов к окру-

жающей среде. Функциональная система, разработанная П . К. Анохи-

ным, раскрывает интегративную функцию нервной системы , которая

приспосабливает организм к деятельности и конкретной ситуации.

Функциональная система – это различно ло-

кализованные структуры и процессы , объе-

динённые для достижения цели .

Многоступенчатая переработка в мозгу различной информ

а-

ции, которая используется для постано

вки целей . Сюда входит

мо

тивация, память, информация об ситуационной обстановке,

а также стимулы (пусковой стимул ), непосредственно вызы -

вающие ту или иную деятельность человека.

Цель действия является исходным и основным пунктом функ-

циональной системы . По

д целью понимается представление о

результате действия человека.

Последовательность выполнения действия.

Возникшее возбуждение в результате постановки целей одно -

временно распространяется к двум различным по значению

физиологическим аппаратам . С одной стороны , по эфферент-

ным нервам возбуждение из центральной нервной системы на-

прав

ляется к исполнительным органам и передаёт команду к

определённой рабочей деятельности . С другой стороны , воз-

буждение идёт в нервные структуры , функция которых состо-

ит в оценке информации, поступающей от исполнительных

(рабочих) органов .

Результаты деятельности передаются по афферентным нервам

в высшие отделы нервной системы и сравниваются с програм -

мой результата действия. При этом

возможны два варианта

развития приспособительной реакции:

- афферентные возбуждения информируют о том, что рабо

чий

акт закончен эффектом, адекватным намеченной цели . При

достижении цели функциональная система становится неак-

тивной ;

- афферентные возбуждения не совпадают с намеченной це-

лью . Мозг включает аф

ферентный синтез и ставится новая

задача .

Афферентный

синтез

Цель действия

Программа дейст -

вия

Акцептор резуль-

тата действия

Обратная аффе-

рентация

Структурные элементы функциональной системы

4. Функции двигательного аппарата

4.1 .Строение и функции двигательного аппарата

4.2. Механизм и энергетика мышечной работы

4.3.Работа мышц. Статическая и динамическая работа

4.4.Биомеханические законы работы двигательного аппарата

4.1. Строение и функции двигательного аппарата

Комментарий к 4.1.

В жизни человека значение функции движения исключительно

велико. Во-первых, оно лежит в основе трудовой деятельности . Во-

вторых, движение – важнейшая функция организма человека, совер-

шенно необходимая для его нормальной жизнедеятельности . Опреде-

лённый её объём является необходимым условием сохранения здоро-

вья и работоспособности . В -третьих, движение – необходимый участ -

ник психической деятельности .

Двигательный аппарат человека состоит из двух частей : испол-

нительной (рабочей ) и управляющей . В исполнительную часть вхо-

дит: костная система, связочно- суставной аппарат, мышечная система.

Управляющую часть представляет соматический (от греч. «сома» –

тело) отдел нервной системы .

Костная система выполняет две функции: функцию опоры для

всех других тканей тела и функцию защиты для ряда жизненно важ -

ных органов (спинной и головной мозг заключен в костные полости ,

сердце, лёгкие и органы брюшной полости защищены грудной клет -

кой и т.д.).

В подавляющем большинстве кости соединены при помощи

суставов и связок. Суставы несут двойную функцию: обеспечивают

Двигательный аппарат

Исполнительная (рабочая)

-костная система;

-связочно- суставной аппарат;

-мышечная система.

Управляющая

-соматический отдел нервной

системы , регулирующий дви-

гательную функцию.

Состоит из частей

прочное соединение сочленяющихся костей и скольжение их относи -

тельно друг друга.

Прочность скрепления достигается за счёт суставной сумки , ко-

торая представляет собой прочную волокнистую ткань, натянутую

между концами костей по всей окружности сустава. Сумка обеспечи -

вает полную герметичность суставной полости . Поскольку растёт она

медленнее, чем концы костей , в полости сустава давление становится

несколько ниже атмосферного. Это вызывает "присасывание" концов

костей друг к другу. Прочность скрепления костей обеспечивается

также за счёт суставных связок, представляющие собой уплотненное

соединительно тканное образование. Они расположены в наиболее

ответственных участках сумки и существенно повышают прочность

соединения костей . Например, самая прочная из них – Бертиниева

связка, укрепляющая спереди тазобедренный сустав , выдерживает

груз в 350 кг . Таким образом, прочность соединения костей обуслов -

лена двумя факторами – механическим (суставной сумкой и связками )

и пневматическим (присасывающий эффект за счет пониженного ат-

мосферного давления внутри сумки ).

Подвижность соединения костей , их лёгкое скольжение относи -

тельно друг друга достигается благодаря тому, что соединяющиеся

концы – имеют соответствующую форму (на одной кости головка, на

другой ямка) – покрыты гладким хрящом, который непрерывно сма-

чивается специальной жидкостью .

Мышечная система. Скелетные мышцы человека называют по -

перечно - полосатыми в связи с тем , что под микроскопом они имеют

поперечную исчерченность. Мышца состоит из мышечных пучков ,

каждый из которых состоит из тысяч мышечных волокон. Каждое

мышечное волокно имеет веретенообразную форму, длина их состав -

ляет от 1 до 120 мм, а диаметр от 0,01 до 0,1 мм.

Функция мышечного волокна осуществляется по закону «Всё

или ничего» , то есть оно находится либо в состоянии покоя, либо в

состоянии сокращения. В последнем случае сила сокращения остаётся

постоянной . Если мышца сокращается с большей или меньшей силой ,

то происходит из-за того, что в сокращении принимают участие

большее или меньшее число мышечных волокон. Внутри каждого во-

локна находится от 400 до 2000 тончайших нитей , называемых мио-

фибриллами , которые и обеспечивают сокращение мышц. Миофиб-

риллы не являются окончательным структурным элементом мышц.

Они состоят из тончайших нитей , которые представляют собой це-

почку молекул белка миозина – толстые нити – и актина – тонкие ни -

ти . Эти белки обладают способностью сокращаться . На всём протяже-

нии миофибриллы расположение толстых миозиновых и актиновых

нитей строго упорядочено, что и определяет поперечную исчерчен-

ность мышечного волокна.

Оба конца мышечного волокна заканчиваются соединительной

тканью , посредством которой волокно прикрепляется к скелету. Каж -

дая мышечная, клетка иннервируется нервным волокном. Местом со -

единения мышечных и нервных волокон являются моторные бляшки .

Нормальная функция мышцы зависит от тех влияний, которые она

получает из нервных центров через посредство нервных волокон.

Функциональное единство скелетной мышцы обеспечивается нейро-

ном и совокупностью иннервируемых им мышечных волокон. Этот

комплекс носит название двигательной единицы .

4.2. Механизм и энергетика мышечной работы

Мышечная работа

Механизм Основные положения теории «скольжения нитей»

- химическая энергия превращается в механическую ;

- источником энергии для мышечной работы является расщеп-

ление высокоэнергетического вещества аденозинтрифосфор-

ная кислота (АТФ )

Энергетика Процессы обмена веществ и энергии протекают в две фазы :

- анаэробная (бескислородная );

- аэробная-(с участием кислорода)

При расщеплении АТФ освобождается энергия, часть которой

используется мышцами для сокращения и выполнения работы .

Коэффициент полезного действия мышц составляет 20%, а ос-

тальные 80% энергии превращаются в тепло.

Комментарий к 4.2.

Энергетическим источником для выполнения работы служит в

конечном итоге окисление углеводов , расщепляющихся до углекисло-

го газа и воды . Мышца – это орган, превращающий химическую энер-

гию в механическую . Коэффициент полезного действия при этом пре-

образовании энергии невелик ~ 20%. Остальные 80% энергии превра-

щаются в тепло, которое обогревает тело, температура которого

обычно бывает выше окружающей среды . Энергия окисляющихся уг -

леводов и энергия мышечного сокращения это начальное и конечное

звено длинной цепи биохимических процессов , через которые проис-

ходит передача энергии. В упрощенном виде охарактеризовать эти

процессы можно следующим образом. Химические процессы , связан-

ные с передачей энергии в работающей мышце, протекают в две ос-

новные фазы – анаэробную (без участия кислорода) и аэробную (с

участием окислительных процессов ).

Анаэробная фаза непосредственно даёт энергию для сокраще-

ния мышц. Расщепляясь, аденозинтрифосфорная кислота (АТФ ) вы-

деляет энергию, которую используют миофибриллы для сокращения.

Это универсальный источник энергии для биологических процессов .

12000 кал/моль

АТФ АДФ ↔ КФ ↔ гликоген ↔ молочная кисло-

та + кислород = СО

+Н

О ,

где АТФ – аденозинтрифосфорная кислота;

КФ – креатинфосфат.

В итоге анаэробных процессов уменьшается количество в орга-

низме гликогена и накапливается «шлак» – молочная кислота. Аэроб-

ная фаза состоит в удалении образовавшихся «шлаков». При участии

кислорода 1/5 часть образовавшейся молочной кислоты расщепляется

до конечных продуктов – углекислого газа и воды , остальные 4/5 –

обратно превращаются в гликоген.

Согласно теории «скольжения нитей», в основе сокращения ле-

жит механическое взаимодействие между миозиновыми и актиновы-

ми миофибриллами . В период активности между ними образуются

поперечные мостики . Они осуществляют тягу, в результате которой

происходит «втягивание» тонких актиновых миофибрилл в проме-

жутки между толстыми миозиновыми . В образовании поперечных

мостиков между толстыми и тонкими миофибриллами участвует

АТФ . Согласно теории «скольжения нитей», при расслабленном со -

стоянии мышцы АТФ прикреплена только с одной стороны мостика

на миозиновой молекуле. При возбуждении выделяются иона кальция,

которые присоединяются с одной стороны к АТФ , с другой стороны –

к специальным местам на тонких актиновых миофибриллах , образуя

поперечные мостики между актиновыми и миозиновыми миофибрил-

лами . По мере продвижения мостиков АТФ расщепляется и образую -

щаяся энергия используется для сокращения. Далее АТФ восстанав -

ливается и цикл повторяется снова.

Таким образом, непосредственным источником энергии для

мышечного сокращения является расщепление высокоэнергетическо-

го вещества АТФ .

4.3. Работа мышц. Статическая и динамическая работа

Комментарии к 4.3.

Работа мышц подчиняется закону «Средних нагрузок и средних

скоростей». Работа мышц по подъему груза на некоторую высоту рас-

считывается как произведение веса груза (Р) на высоту подъема (h) и

выражается в килограммометрах .

По мере возрастания груза величина мышечной работы тоже

растет , но только до определенного предела , затем падает . Причем

длительность работы убывает быстрее, чем растет груз ; она обратно

пропорциональна квадрату величины нагрузки . Иными словами , при

Работа мышц рассчитывается как произвед

ние

веса груза (Р) на высоту подъёма (h) и выража-

ется в килограммометрах (А=Р*h кгм)

Закон средних нагрузок и средних скоростей работы мышц.

Наибольшую внешнюю работу мышца производит при

средних нагрузках и средних скоростях .

Виды мышечной работы

Статическая работа

- поддерживает усилие без изменения

длины мышц;

- проявляется чаще всего в двух фор

мах :

поддерживание позы и удержание гру

за;

- в состоянии напряжения находятся не

только мышечные приборы , но и нерв -

ные центры , регулирующие трудовую

деятельность. Поэтому утомляет значи -

тельно быстрее, чем динамическая ра-

бота;

- статическая работа оценивается вре-

менем , в течение которого развивается

сила сокращения и измеряется в кг /час.

∑

= tpB *

кг / час,

р – вес, кг ,

t – время поддержания груза, час.

Динамическая работа

- мышечное напряжение сопровож -

дается изменением длины мышц и

вызывает перемещение рабочего ор-

гана;

- характерна регулярная смена меж -

ду сокращением и расслаблением

мышц, поэтому менее утомительна ,

чем статическая работа;

- динамическая работа рассчитывает -

ся по формуле

∑

= LnPA ** кгм/час, где

А – динамическая работа, кгм/час;

Р – вес, кг ;

n – количество обработанных дета-

лей в час; L – суммарное расстояние

перемещенного груза в м.

увеличении нагрузки в 2 раза длительность работы сокращается в 4

раза. Следовательно, наибольшую внешнюю работу мышца произво-

дит при средних для нее нагрузках . Это явление носит название «За-

кон средних нагрузок» . Внешняя механическая работа зависит также

от скорости сокращения мышцы . При высоких скоростях значитель-

ная часть энергии мышц расходуется на преодоление внутреннего тре-

ния. Чем выше скорость, тем больше внутреннее трение. При

слишком медленном укорочении мышцы часть энергии идет не на ус-

корение, а на поддержание достигнутой степени укорочения.

Закон средних нагрузок и средних скоростей сокращения в зна-

чительной степени определяет механическую эффективность или

производительность (R) мышц. Как уже говорилось, при выполнении

любой работы лишь часть химической энергии превращается в меха-

ническую работу, большая же часть переходит в тепло. Поэтому энер-

гетический расход (Е ) есть сумма расхода энергии на механическую

работу (W) и расхода энергии на образование тепла (Н ), т.е. E=W+H.

Производительность работы (иначе коэффициент полезного действия)

представляет собой отношение (%) внешне выполненной механиче -

ской работы (W), выраженной в калориях , к общей внешней энерго-

продукции (Е )

R=W/E*100%

Для расчета общей производительности мышечной работы у че -

ловека количество израсходованной энергии (Е ) определяется по объ -

ему кислорода, потребленного во время выполнения работы , и в пери -

од восстановления. В этом случае производительность рассчитывается

по следующей формуле:

R=0,49*W/VO

*100, где 0,49 – коэффициент эквивалентности

между механической работой и объемом потребленного кислорода,

т.е. при 100% производительности для осуществления 1 кгм работы

необходимо 0,49 мл О

. Например, для выполнения работы в 120 кгм

потребность затрат 300 мл кислорода (V), отсюда производительность

составляет :

R=0,49*120/300*100=19.6%

Наиболее высокие показатели производительности у человека

(20-25%) обнаруживаются во время работы с участием большого чис-

ла мышечных групп.

Производительность труда изменяется в зависимости от уровня

тренированности . С повышением тренированности отмечается

уменьшение энергетических затрат во время выполнения одной и той

же внешней работы . Важно подчеркнуть, что повышение производи -