Основные положения исследования и коррекции физической работоспособности человека

Под ред. академика РАН И.Б. Ушакова Изд.: Медицина, 2007 г.

Разработка различных аспектов проблемы работоспособности человека представляет собой одну из важнейших задач современной науки и влияет на интеграцию и развитие определенных тенденций в медико-биологических и психофизиологических исследованиях.

Нормальная жизнедеятельность человека, включая труд, возможна лишь тогда, когда организм может адекватно приспособиться к разнообразным условиям внешней среды, когда физиологические механизмы адаптации направлены по пути оптимизации здоровья. Еще Авиценна рассматривал сохранение работоспособности как фактор сохранения здоровья, акцентируя внимание на «уравновешенности физического и духовного движения» (Аулнк И. В., 1979]. В настоящее время, несмотря на многообразие трактовок понятия здоровья, практически во всех определениях оговаривается условие оптимальной работоспособности человека (Баевский Р. М., 1979].

Проблема работоспособности - общенаучная проблема, которая затрагивает интересы общества, работников всех отраслей труда и производства. Практическая и научная актуальность этой проблемы заключается в потребности сохранить и улучшить работоспособность человека как в повседневной жизни, так и при освоении окружающей среды, участии в научно-техническом прогрессе и т. п. В ходе эволюции отбирались и генетически закреплялись только те функционально-морфологические механизмы приспособления человека, которые обеспечивали его адекватную работоспособность и выживаемость. Одновременно происходило совершенствование этих механизмов в соответствии с новыми условиями существования. Эти механизмы могут быть использованы в каждом организме, однако эффективность их реализации будет зависеть как от состояния самого организма, так и от особенностей среды в каждом конкретном случае. Сказанное обусловливает необходимость разработки широкого круга медицинских, социально-гигиенических, психологических и экономических мероприятий по коррекции работоспособности человека и прогнозирования ее динамики. Названные задачи предполагают определение работоспособности на социальном, психологическом, организменном, клеточном и субклеточном уровнях, выработку новых критериев оценки работоспособности |Попов А. К., 1985).

Существует большое число определений понятия работоспособности человека (Рождественская В. И., 1980; Медведев В. И., 1982; Сапов И. А., Новиков В. С., 1985). Работоспособность рассматривается и как свойство человека, отражающее его способность выполнять определенную работу, и как нечто тождественное функциональному состоянию организма, и как способность обеспечивать определенный заданный уровень деятельности, эффективность работы, и как предельные возможности организма. Под работоспособностью вообще понимается способность органа или организма к активной деятельности в заданном режиме. В физиологии труда работоспособность понимается как уровень функционирования организма, характеризующийся эффективностью работы, выполняемой за определенный промежуток времени. Часто под работоспособностью понимают способность человека к работе вообще, в том числе и к выполнению работы максимально возможного объема, требуемого качества при таком напряжении функций, которое еще не ведет к перенапряжению или переутомлению. Разные авторы подчеркивают, что категория работоспособности человека определяется комплексом его профессиональных, физиологических и психологических факторов, а именно функциональным состоянием организма и уровнем его резервных возможностей; профессиональным опытом и подготовленностью, направленностью личности, т. е. характером и степенью выраженности потребностей, установок и мотивов деятельности. В связи с этим в изучении работоспособности выявляются тенденции как к определенным обобщениям, так и к еще большей дифференцированности ее понятий. Работоспособность подразделяют на умственную и физическую, а последнюю - на силовую, выносливую и скоростную.

Под умственной работоспособностью понимают способность человека воспринимать, хранить и перерабатывать информацию.

Термином «Физическая работоспособность » обозначается ее внешнее проявление - потенциальная способность человека показать максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе. В более узком смысле физическую работоспособность часто понимают как функциональное состояние кардиореспираторной системы. Некоторые исследователи считают необходимым в зависимости от длительности работы раздельно оценивать краткосрочную и долгосрочную работоспособность. Однако во всех рассматриваемых типах, классах и видах работоспособности наблюдается много общих моментов в динамике метаболизма, изменениях состояния сложных нервных структур, мышечного утомления, химизма крови и т. д. . Таким образом, работоспособность - это сложный процесс, который зависит от интеграции и взаимодействия различных систем и органов на различных уровнях организации: от биохимического и генетического до социального.

Динамика работоспособности зависит от характера и условий деятельности, а также от физиологических, биологических, психологических и других особенностей субъекта. Установлено, что работоспособность человека (особенно ее максимальные значения) определяется генотипом, полом, возрастом людей, зависит от климата и сезона года, физической тренированности, условий труда и т. д. Выявлено, что наибольшая работоспособность у людей отмечается в конце лета - начале осени, а наименьшая - зимой. Установлено снижение работоспособности на протяжении зимовки на Севере, совпадение сезонных различий работоспособности по фазе в разных географических зонах, но с большим снижением в северных широтах и в большей степени у южан. Доказаны количественные различия в снижении работоспособности зимой в различных регионах страны: на Чукотке - на 17%, в Андижане - на 10%, а в умеренном климате - на 4-8%. В умеренном климате регистрируется сезонный спад физической работоспособности. У мужчин, в среднем, абсолютные величины работоспособности выше, чем у женщин, и они существенно возрастают при физической тренировке как у мужчин, так и у женщин. Ряд авторов считают, что на уровень физической работоспособности существенное влияние оказывают возраст и масса тела, по другим литературным данным, величины физической работоспособности в среднем почти одинаковы и стабильны в возрастном диапазоне 20-55 лет. Установлено, что возрастные изменения работоспособности не являются линейной функцией возраста и во многом определяются интенсивностью и характером труда. В последнее время активно ведутся исследования по выявлению связи между биоритмами и работоспособностью человека. Есть мнения, что выработанная всем ходом эволюции временная последовательность физиологических процессов - важнейшая предпосылка хорошего здоровья и высокой работоспособности, которую надо рассматривать с позиций концепции циркадной системы. На основе реальных результатов динамики работоспособности утверждается, что в основе работоспособности лежит колебательный процесс, протекающий по принципу последовательной смены типов парных взаимодействий; большое значение в достижении адаптированности и устойчивой работоспособности имеет синхронизация физиологических биоритмов.

Высокая устойчивая работоспособность формируется в ходе индивидуальной адаптации , когда адекватно функционируют его регуляторные механизмы и функциональные системы. Наиболее же общей чертой является изменение неспецифической резистентности организма. При этом значительные сдвиги происходят в метаболизме, окислительных процессах, иммунной системе; активизируется перекисное окисление липидов, изменяется кислородный режим, повышается устойчивость организма к гипоксии; активизируется эндокринная система, в частности, функции симпатико-адреналовой системы и коры надпочечников; включаются механизмы, обеспечивающие взаимодействие иммунной системы и эндокринного гомеостаза, переход на качественно новый уровень синхронизации процессов, протекающих в названных системах, изменяются обмен микроэлементов, белковая и витаминная обеспеченность организма, содержание гемоглобина в крови и железа в плазме крови.

Можно согласиться с мнениями ряда специалистов, что если необходимо обеспечить устойчивую работоспособность человека, то она должна формироваться на возможно большем диапазоне функциональных состояний. На основе современных исследований работоспособности человека принципиально показана возможность коррекции работоспособности и разработаны практические мероприятия по ее повышению. Тем не менее до сих пор однозначно не установлены факторы (ключевые звенья), лимитирующие работоспособность человека в тех или иных условиях и приводящие к ее срыву.

Теоретическим обоснованием повышения работоспособности может служить идея о том, что для достижения адаптации, помимо формирования функциональной системы, необходимо возникновение на клеточном и органном уровне «системного структурного следа» . Суть системного структурного следа состоит в следующем: в процессе адаптации формируются новые функциональные системы, это ведет к активизации синтеза нуклеиновых кислот и белков, изменению мембранных структур, энергообеспечения и другим процессам, определяющим существование клетки. Благодаря существующей взаимосвязи между функцией клетки и ее генетическим аппаратом возникающий комплекс структурных изменений приводит к формированию структурного следа в системе, повышает ее физиологические возможности. После прекращения действия рассматриваемого фактора среды активность генетического аппарата клетки снижается, что приводит к исчезновению системного структурного следа и к снижению работоспособности. Таким образом, работоспособность человека - сложное системное образование, испытывающее влияние многих уровней регуляции жизнедеятельности.

Физическая работоспособность является специальным понятием физиологии труда и спорта, она изучается также и во многих других областях прикладной физиологии и медицины. В последние годы ее исследования все шире внедряются в клиническую медицину.

Физическая работоспособность проявляется в различных формах мышечной деятельности. Ее определение и оценка необходимы при решении следующих практических задач:

определение функциональной способности и толерантности к физической нагрузке здоровых и больных людей;

определение профессиональной пригодности человека в видах деятельности, связанных с высокой физической активностью;

организация двигательных режимов пациентов лечебных учреждений и центров реабилитации;

установление риска заболевания коронарной болезнью;

оценка результатов лечения и физической тренировки;

проведение врачебной экспертизы;

подготовка спортсменов.

Несмотря на весьма широкое использование термина «Физическая работоспособность », общепринятого теоретически и практически обоснованного определения ему пока еще не дано. В понятие физической работоспособности, или просто работоспособности, вкладывается очень разное по своему объему и смыслу содержание - под физической работоспособностью понимается способность к физическому труду, просто способность к труду, физическая выносливость и т. п.; часто под работоспособностью понимается потенциальная способность человека проявлять максимум физического усилия в статической, динамической или смешанной работе. В самом общем виде Физическая работоспособность прямо пропорциональна количеству механической работы, которую человек способен выполнить с требуемым качеством. Поскольку длительная работа мышц лимитируется доставкой к ним кислорода, общая Физическая работоспособность в значительной мере зависит от кардиореспираторной производительности.

Более полное объяснение понятия физической работоспособности дает теория функциональных систем П. К. Анохина. Согласно этой теории организм в зависимости от конкретной цели деятельности срочно формирует конкретную функциональную систему, обеспечивающую достижение этой цели. Под функциональной системой понимается такое сочетание процессов и механизмов, которое, формируясь динамически в зависимости от особенностей сложившейся ситуации, непременно приводит к конечному приспособительному эффекту, полезному для организма именно в этой ситуации. В каждой функциональной системе выделяются физиологический результат (константа) и физиологические механизмы, которые мобилизуются для ее сохранения. Исходя из теории функциональных систем, физическую работоспособность следует считать явлением специфическим, имеющим в каждом конкретном случае свои отличительные признаки и особенности, как и организующаяся для ее обеспечения функциональная система. Следуя этому положению, под физической работоспособностью понимается способность человека к выполнению конкретных двигательных задач в заданных рамках внешних условий.

В свете практической возможности коррекции работоспособности человека актуально заключение о работоспособности человека как функциональной системе , состоящей из двух основных уровней. Верхний уровень - уровень мотивации и психической регуляции деятельности - программирует содержание предстоящей человеку работы и, вместе с тем, регулирует ее выполнение. Он буквально определяет, что и как надо делать. Следующий уровень - биологический - зависит от верхнего уровня, но вместе с тем лимитирует его, определяя закономерности распределения максимумов и минимумов в динамике работоспособности человека . С позиций психологии показаны возможности повышения работоспособности, используя все уровни регуляции состояния человека, определяя в качестве ведущего социальный уровень, так как он фактически затрагивает все нижележащие уровни, определяющие работоспособность.

Наиболее полно Физическая работоспособность проявляется в различных видах мышечной деятельности. Для реализации любой мышечной активности необходимы определенные качества: сила, выносливость, быстрота, ловкость и др. Иными словами, Физическая работоспособность - это комплексное понятие, обусловленное рядом факторов, среди которых основное значение имеют уровень физического развития, состояние здоровья, масса тела, мощность, емкость и производительность энергетических процессов, состояние нейромышечного аппарата, психическое состояние, мотивация и т. п. Значимость этих факторов в процессе работы определяется ее характером, видом, интенсивностью и продолжительностью.

Физическая работоспособность в основном определяется энергетическими возможностями организма и лимитируется системой транспорта кислорода. Поэтому в более узком смысле физическую работоспособность понимают как функциональную способность кардиореспираторной системы. В этом случае Физическая работоспособность организма соответствует его аэробной работоспособности (производительности). Именно в таком аспекте и применяется в настоящее время этот термин в физиологии труда и спорта.

Однако в целом, как сказано выше, это понятие более обширно и объективное заключение о физической работоспособности человека может быть дано только после комплексной оценки всех ее составляющих. С увеличением количества учтенных факторов соответственно повышаются достоверность определения и информативность показателей физической работоспособности.

Физическая работоспособность , являясь интегральным показателем, определяется согласованной деятельностью различных функциональных систем организма. Это взаимодействие достигается в результате регуляторной деятельности центральной нервной системы и высшего ее отдела - коры головного мозга - и обеспечивает тонкое приспособление вегетативных функций к особенностям мышечной деятельности.

Существуют два вида работы – физическая и умственная; и спор о том, какая из них легче, совершенно неуместен. Утомление при умственной работе может быть нисколько не меньше, а иногда и больше, чем при физической. И, несомненно, оба этих вида деятельности важны и полезны.

Что влияет на уровень работоспособности человека

Работа - это осуществление клеткой, органом, системой органов или организмом свойственных им функций. Человек разумный выполняет, как правило, общественно полезную работу. Научно-технический прогресс изменил характер работы человека. На смену тяжелому физическому труду пришел труд умственный. И физическая, и умственная работа направлены на выполнение определенных задач, в выполнении каждого вида деятельности задействованы различные процессы. «Большинство современных рабочих выполняют задачи, требующие распознавания образов, быстрого получения и переработки информации, а также способности разрабатывать планы и принимать решения», - пишет известный физиолог труда Г. Ульмер (1997). И это накладывает серьезный отпечаток на здоровье человека.

Работоспособность - это способность человека выполнять максимально возможное количество работы на протяжении определенного (заданного) времени и с определенной эффективностью. Работоспособность, подобно работе, подразделяется на умственную и физическую. Исходя из приведенного выше определения, умственная работоспособность человека - это способность выполнять определенное количество работы, требующей значительной активации нервно-психической сферы. Физическая работоспособность человека - это способность выполнять максимально возможное количество физической работы за счет активации опорно-двигательного аппарата. Естественно, физическая работоспособность зависит и от состояния нервной системы, иннервирующей опорно-двигательный аппарат.

Что же влияет на работоспособность и как повысить эффективность выполняемой работы? Основной фактор, что влияет на работоспособность человека, это, в первую очередь, состояние его здоровья. Также умственная и физическая работоспособность человека зависит от уровня тренированности, опыта, физического и психического состояния. Немаловажным показателем уровня трудоспособности человека является его склонность к данной работе (т. е. талант), мотивация к труду и связанные с работой эмоции, состояние окружающей среды, организация труда. В работоспособности человека вжную роль играет оптимальная организация рабочего места, которая позволяет поддержать необходимое положение тела и его сегментов для выполнения работы.

Ниже вы узнаете, какие бывают виды работы, и какие механизмы задействованы при их выполнении.

Виды работы: физическая и умственная работоспособность человека

Умственная работа связана с мышлением и с членораздельной речью, так как человек имеет дело не с конкретными предметами, явлениями или живыми организмами, а с определяющими их символами или понятиями. Умственная работа включает прием и переработку информации, ее сравнение с информацией, хранящейся в памяти, преобразование информации, определение проблем и путей их решения, формирование цели.

Умственная работоспособность связана с мыслительным и эмоциональным компонентами. Мыслительный компонент связан с интеллектуальными способностями человека, он требует обдумывания и концентрации внимания. Эмоциональный компонент включает самооценку человека как субъекта умственного труда, оценку значимости цели и средств. Эмоциональный компонент вызывает возникновение многочисленных положительных и отрицательных эмоций, что проявляется четкими реакциями вегетативной нервной системы и изменениями настроения человека. Эмоциональные нагрузки и психическая перегрузка стимулируют симпатическую часть вегетативной нервной системы, что проявляется увеличением частоты пульса и дыхания, минутного объема сердца и дыхания, усиленным потоотделением («реакция борьбы и бегства»).

Физическая работа связана с деятельностью опорно-двигательного аппарата, основную роль в этом выполняют скелетные мышцы. Если благодаря сокращению мышцы меняется положение части тела, то преодолевается сила сопротивления, т. е. выполняется преодолевающая работа. Работа, при которой сила мышцы уступает действию силы тяжести и удерживаемого груза, называется уступающей. В этом случае мышца функционирует, однако она не укорачивается, а, наоборот, удлиняется, например, когда невозможно поднять или удержать на весу тело, имеющее очень большую массу. Несмотря на усилие мышц, приходится опустить это тело на какую-нибудь поверхность. Удерживающая работа выполняется, если благодаря сокращению мышц тело или груз удерживается в определенном положении без перемещения его в пространстве, например, человек держит груз, не двигаясь. При этом мышцы сокращаются изометрически, т. е. без изменения их длины. Сила сокращения мышц уравновешивает массу тела и груза. Когда мышцы, сокращаясь, перемещают тело или его части в пространстве, они выполняют преодолевающую или уступающую работу, которая является динамической. Статической является удерживающая работа, при которой не происходит движений всего тела или его части. При статической работе мышцы сокращаются изометрически, при этом расстояние не преодолевается, но работа осуществляется.

Энергетические затраты организма и физиологическая потребность человека в энергии

Выполнение работы требует затрат энергии. Общая потребность человека в энергии - это сумма основного и рабочего обмена. Энергетические затраты организма человека при основном обмене - это количество энергии, затрачиваемое организмом в условиях полного покоя для поддержания жизни. У мужчин энергетические затраты организма в среднем составляют 1 ккал на 1 кг массы тела в 1 ч (4,2 кДж). У женщин - 0,9 ккал (3,8 кДж). Рабочий обмен - это количество энергии, затраченной для выполнения какой-либо внешней работы. Общая суточная физиологическая потребность человека в энергии при умственном труде равна 2500-3200 ккал (10 475-13 410 кДж). При механизированном труде или легкой немеханизированной работе - 3200-3500 ккал (13 410-14 665 кДж). При частично механизированном труде или немеханизированном труде умеренной тяжести - 3500-4500 ккал (14 665-18 855 кДж), при тяжелом немеханизированном физическом труде - 4500-5000 ккал (18 855-20 950 кДж).

Анатомический и физиологический поперечники характеризуют величину или функцию той или иной мышцы. Анатомический поперечник - это площадь перпендикулярного длинной оси поперечного сечения мышцы в определенном ее участке. Физиологический поперечник - это сумма площадей поперечных сечений всех мышечных волокон, образующих мышцу. Первый показатель характеризует величину мышцы, второй - ее силу. Абсолютная сила мышцы вычисляется путем деления массы максимального груза (кг), который может поднять мышца, на площадь ее физиологического поперечника (см2). Этот показатель у человека для разных мышц составляет от 6,24 до 16,8 кг/см2. Так, например, абсолютная сила икроножной мышцы - 5,9 кг/см2, трехглавой мышцы плеча - 16,8 кг/см2, двуглавой мышцы плеча- 11,4 кг/см2. Напряжение, развиваемое при сокращении одним мышечным волокном, колеблется в пределах 0,1-0,2 г.

Размах сокращения (амплитуда) зависит от длины мышечных волокон. В веретенообразных и лентовидных мышцах волокна длиннее, а анатомический и физиологический поперечники совпадают, поэтому сила этих мышц не очень большая, а амплитуда сокращения велика. В перистых мышцах физиологический поперечник значительно больше анатомического и, соответственно, их сила больше. В связи с тем, что мышечные волокна этих мышц короткие, амплитуда их сокращения невелика.

Показатель эффективности работы: коэффициент полезной деятельности человека (КПД) человека на работе

Одним из показателей эффективности работы человека является коэффициент полезного действия, который говорит о том, какая часть затраченной энергии превращается в энергию, осуществляющую полезную внешнюю работу:

Коэффициент полезного действия (КПД) человека равен энергии, затрачиваемой на внешнюю работу, поделенный на вырабатываемую энергию и умноженный на100 %.

У человека коэффициент полезной деятельности человека изолированной мышцы может достигнуть 35%. Коэффициент полезного действия организма в целом и КПД человека на работе при различных видах мышечной деятельности низок. Он варьирует в пределах от 3 до 25%. При частом повторении одной и той же работы развивается рабочий динамический стереотип - система рефлекторных реакций, которые формируются при постоянном повторении одних и тех же раздражителей. Рефлекторные реакции приобретают характер автоматических, поэтому работа становится более энергетически экономичной и менее утомительной, не требует постоянного внимания и сосредоточения.

Причины и факторы временного снижения умственной и физической работоспособности организма

Вызывает реакцию всех органов и систем. При сильных нагрузках происходит снижение работоспособности, так как человек утомляется. В активно сокращающейся мышце увеличивается кровоток более чем в 20 раз, активизируется обмен веществ. При умеренной физической нагрузке в мышце преобладает аэробный обмен веществ, во время тяжелой работы часть энергии освобождается анаэробно, т. е. без использования кислорода. В результате этого в мышцах образуется и накапливается молочная кислота. Это является одним из факторов снижения работоспособности: при накоплении значительных количеств молочной кислоты в мышечных волокнах развивается мышечное утомление. При физической работе возрастают частота сердечных сокращений, ударный объем сердца, артериальное давление, потребление организмом кислорода. При легкой и умеренной физической работе с постоянной нагрузкой в течение 5-10 мин частота сердечных сокращений увеличивается, после чего достигает постоянного уровня, или стационарного состояния, которое не приводит к утомлению человека в течение нескольких часов. Через 3-5 мин после завершения такой работы частота сердечных сокращений нормализуется. При тяжелой работе стационарное состояние не наступает, происходит снижение физической работоспособности, развивается утомление, частота сердечных сокращений увеличивается, а после прекращения тяжелой работы период восстановления нормальной частоты сердечных сокращений длится несколько часов.

У каждого человека есть свой индивидуальный предел утомления при физической и умственной работе, разница для каждого индивидуума порой весьма существенна. После этого предела наступает снижение работоспособности организма в целом, человек уже не может выполнять свою работу эффективно. Предел утомительной работы разделяется на два уровня работоспособности. Работа, которую человек может выполнять в течение 8 ч без развития признаков мышечного утомления, считается легкой, она ниже предела. Выше него находится область максимальной работоспособности, выполнение такой работы существенно ограничено во времени. Снижение умственной и физической работоспособности происходит по мере увеличения длительности работы. Тренировка повышает работоспособность человека.

Как же определить предел утомительной динамической работы? Одним из важных показателей является частота пульса, которая сохраняется постоянно во время работы, не увеличиваясь в связи с утомлением. У нетренированных людей в возрасте от 20 до 30 лет она не превышает 130 ударов в 1 мин, менее чем через 5 мин после прекращения работы частота пульса становится менее 100 ударов в 1 мин; в возрасте от 31 до 50 лет превышает 130-140 ударов в 1 мин, частота пульса становится меньше 100 ударов в 1 мин лишь через 10-15 мин после прекращения работы. У тренированных людей наблюдается более быстрая нормализация пульса.

То же самое касается и снижения умственной работоспособности человека – только постоянные «тренировки мозга» дадут возможность не утомляться слишком быстро.

Утомление и восстановление при физической и умственной работе

Утомление - это физиологическое состояние человека, наступающее вследствие напряженной или длительной работы. Оно выражается во временном снижении работоспособности, которое провоцируется мышечным (физическим) и нервно-психическим утомлением. При тяжелой работе они сочетаются. Утомление характеризуется уменьшением силы и выносливости мышц, нарушением координации движений, увеличением энергозатрат для выполнения одной и той же работы, нарушением памяти, скорости переработки информации, сосредоточения и т. д. Утомление субъективно ощущается человеком в виде усталости, при которой человек не способен нормально реагировать на стимулы. Кроме того, усталость обусловлена недостаточным сном. Усталость вызывает у человека желание прекратить работу или уменьшить нагрузки.

Причиной снижения работоспособности при тяжелой физической работе является накопление в мышечных волокнах некоторых продуктов обмена (например, молочной кислоты). Отдых, особенно активный, приводит к восстановлению работоспособности мышцы. Это связано с удалением молочной кислоты и возобновлением запасов энергии в мышце. Нервно-психическое (центральное) утомление вызвано длительной напряженной умственной работой, однообразной монотонной работой, шумом, плохими условиями труда, эмоциональными факторами, заболеваниями, неправильным или недостаточным питанием, гиповитаминозом.

Частое нервно-психическое утомление приводит к развитию хронического утомления. Это состояние, типично для многих людей в современных условиях. Оно ведет к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, инфарктам, инсультам, неврозам, психозам, депрессиям, сексуальным нарушениям. Если же, несмотря на утомление, работа продолжается, возникает истощение. Напомним, что тяжелые физические и нервно-психические нагрузки вызывают стресс (вернее, дистресс).

Различают острое и хроническое истощение. Первое представляет собой резкое снижение работоспособности во время тяжелой работы, второе возникает вследствие длительной напряженной или слишком часто повторяемой тяжелой работы. Профессиональный спорт, спортивные соревнования и усиленные тренировки часто приводят к острому и хроническому истощению. Подчеркнем: речь идет о профессиональном спорте, а не о физической культуре, которая полезна и абсолютно необходима в любом возрасте.

Как отдохнуть и восстановиться после умственной и физической работы

Восстановление работоспособности - это процесс постепенного возвращения функций организма к исходному состоянию после прекращения работы. По мере восстановления степень утомления уменьшается, а работоспособность увеличивается. Если человек выполняет работу, лежащую выше пределов его утомления, необходимо периодически отдыхать. Как быстро восстановиться после работы, чтобы обезопасить свой организм от опасных последствий тяжелого напряжения? Следует подчеркнуть, что для эффективного отдыха лучше несколько кратковременных перерывов, чем один-два длинных. Даже в состоянии полного покоя скелетная мышца сохраняет свою эластичность и определенную степень напряжения. Это называется мышечным тонусом. Перед тем как восстановиться после физической работы, помните, что мышечный тонус не вызывает утомления. Тонус - это нормальное состояние частичного сокращения расслабленной мышцы, благодаря которому она способна сокращаться в ответ на определенный стимул.

Отдых - это состояние покоя или особый, специально организованный вид деятельности, которые снимают утомление и способствуют восстановлению работоспособности. И.М. Сеченов во второй половине XIX в. установил, что работа одних групп мышц конечностей способствует устранению утомления других мышечных групп, вызванного их работой. Это положение легло в основу определения двух типов отдыха: активного и пассивного. Как отдохнуть от умственной работы и тяжелого физического труда? Активный отдых - это отдых, во время которого человек выполняет другой вид работы, отличный от обычного выполняемого труда. Восстановление при физической и умственной работе путем активного отдыха происходит быстрее и эффективнее, чем при пассивном отдыхе, когда организм находится в условиях относительного покоя. Так, интенсивную умственную деятельность следует регулярно прерывать физической активностью. И наоборот: интенсивную физическую - умственной.

Настоятельно советуем работникам умственного труда после 1-1,5 ч не «отдыхать» с сигаретой в зубах, а подняться на 10-15 этажей по лестнице, сделать 15-20 приседаний, столько же прыжков, выполнить 10-20 упражнений с гантелями.

Работникам физического труда целесообразно-целесообразно погулять или, если это возможно, полегать несколько минут с приподнятыми ногами на свежем воздухе.

Теперь, когда вы знаете об утомлении при физической и умственной работе и восстановлении после неё, попробуйте организовать ваш труд таким образом, чтобы КПД вашей деятельности не снижалась в течение всего трудового дня.

Введение

Характер реакции сердечно-сосудистой системы на стандартную физическую нагрузку играет очень большое значение в оценке функционального состояния организма. Под физической работоспособностью понимают потенциальную способность человека проявлять максимум физического усилия в статистической, динамической или смешанной работе. Физическая работоспособность зависит от морфологического и функционального состояния разных систем организма.

Значение функциональных резервов и работоспособности в жизни человека.Оценка функционального резерва сердечно-сосудистой системы в условиях умственных и физических нагрузок позволяет прогнозировать уровень функциональной готовности и возможность достижения заданного результата и, кроме того, является опорной величиной при выборе оптимальных и предельно допустимых учебных нагрузок, является удобным методом количественной характеристики здоровья или уровня дееспособности при различных видах адаптации, измерении утомления. Адаптационные возможности сердечно-сосудистой системы - это показатель уровня здоровья. Общая работоспособность - это один из важнейших компонентов состояния здоровья человека.

Цель работы: Оценка физической работоспособности и функциональных резервов студентов ТувГУ.

Исходя из поставленной цели нами выдвинуты следующие задачи:

1. Определить физическую работоспособность студентов ТувГУ по тесту PWC- 170.

2. Определить функциональные резервы студентов ТувГУ по показателю эффективности кровообращения.

3. Определить половые отличия физической работоспособности и функциональных резервов студентов ТувГУ.

Объект исследования - студенты первого курса всех факультетов ТувГУ.

Предмет исследования - физическая работоспособность и функциональные резервы студентов ТувГУ.

Работоспособность и функциональные резервы влияние на них различных факторов

кровообращение резерв работоспособность сосудистый

Понятие физической работоспособности. Работоспособность и влияние на нее различных факторов

Работоспособность это способность организма совершать определенный объем как умственной, так и физической работы в единицу времени. В результате совершения любой работы наступает утомление - обратимое нарушение физиологических и биохимических реакций организма. Утомление как физиологическое явление полностью компенсируется во время отдыха. После компенсации утомления наступает фаза суперкомпенсации и в этой фазе суперкомпенсации организм способен уже выполнить больший объем работы в ту же единицу времени, нежели раньше.

Суперкомпенсация - это ответная реакция организма на утомление. Поэтому повышение работоспособности невозможно без предшествующего нормального физиологического утомления. Естественно, что для полной компенсации и последующей суперкомпенсации необходим полноценный отдых организма. Существование феномена суперкомпенсации позволяют планомерно повышать как физическую, так и умственную работоспособность. Для этого необходимы планомерные и достаточные (но ни в коем случае не чрезмерные!) нагрузки. Переутомление в отличие от утомления это такое сильное нарушение физиологических и биохимических процессов в организме, которое оказывается (именно для данного организма) чрезмерным и приводит к истощению резервов организма. Суперкомпенсация в таком случае не наступает и ни о каком тренирующем эффекте не может даже быть и речи. Если наступит просто компенсация, ведь переутомление иногда вызывает настолько сильное истощение резервов организма, что организм не может даже восстановиться самостоятельно.

Невозможность самостоятельного восстановления из-за чрезмерного истощения резервов требует уже серьезного медицинского вмешательства и без такого вмешательства иногда даже продолжение спортивной карьеры становится невозможным. Субъективно переутомление может выражаться в самых разных нарушениях самочувствия, которые носят стойкий характер. Чаще всего встречаются: чувство вялости и разбитости, общая апатия, головная боль, снижение аппетита, пониженный фон настроения. С точки зрения субъективных ощущений, чувство усталости нормально, а вот чувство разбитости - это уже качественно иное ощущение, которое позволяет заподозрить переутомление либо перетренированность.

Говоря простыми словами: усталость - это хорошо, разбитость - это плохо. Усталость говорит о хорошей (по количеству и качеству) выполненной работе. Разбитость говорит о перенапряжении и истощении. Объективно переутомление выражается в ухудшении всех функций организма и это приводит к возникновению различных хронических заболеваний или обострению заболеваний уже имеющихся. Для переутомления и перетренированности очень характерен такой показатель, как легкая подверженность простудным заболеваниям, или, попросту говоря, ОРЗ. "Переутомленный" человек "не вылезает из простуд", хотя есть и другие объективные показатели. Чтобы осознанно и целенаправленно воздействовать на свой организм с целью повышения работоспособности, каждый спортсмен должен знать: основные принципы функционирования организма и основные принципы регуляции его работы на самых разных уровнях: начиная с субклеточного (молекулярного) и кончая уровнем центральной нервной системы.

Работоспособность при постоянном объеме тренировки существенно возрастает уже в начальном периоде. В дальнейшем работоспособность повышается еще в некоторой степени, пока не достигнет стабильного устойчивого уровня (плато) - предела работоспособности. И дальнейшее повышение работоспособности возможно лишь в том случае, если нарастает объем тренировок. Стабильный уровень, который достигается путем предельного увеличения объема тренировок, отражает максимум работоспособности; продолжение тренировки не дает большего эффекта. Эта временная кривая применима в принципе ко всем формам тренировки. Физиологические сдвиги, вызванные адаптацией в период тренировки, могут изменяться в обратном направлении после ее прекращения. Процессы адаптации, связанные с тренировкой, существенно варьируют в зависимости от ее содержания. Может происходить адаптация скелетных мышц (метаболические изменения или увеличение площади поперечного сечения), сердца или дыхательной системы (увеличение максимальной дыхательной способности) либо нервной системы (внутри- и межмышечная координация). Большая часть этих изменений очень существенна для повышения работоспособности.

К факторам физической работоспособности относятся: телосложение и антропометрические показатели; мощность, емкость и эффективность механизмов энергопродукции аэробным и анаэробным путем; сила и выносливость мышц, нейро-мышечная координация; состояние опорно-двигательного аппарата; нейроэндокринная регуляция как процессов энергообразования, так и использования имеющихся в организме энергоресурсов; психическое состояние. Количественной мерой физической работоспособности принято считать единицы работы. Максимальное проявление физической работоспособности в значительной мере зависит от мотивации индивидуума и подходящих тренировок.

Физическая работоспособность - способность человека выполнять заданную работу с наименьшими физиологическими затратами с наивысшими результатами. Работоспособность подразделяют на общую и специальную.Также это способность человека к различным видам физической деятельности. Чем выше физическая работоспособность, тем больше резерв здоровья. По работоспособности можно судить о здоровье человека, об устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. При рациональном образе жизни создаются условия для повышения уровня физической работоспособности, а значит, и состояния здоровья.

Человеческий организм представляет собой надежную биосоциальную систему, обладающую неограниченными возможностями приспособления к окружающей среде. Человек может адаптироваться к значительным физическим нагрузкам, условиям измененной газовой среды, высокой и низкой температуре, повышенной влажности, пониженной и повышенной освещенности. Хорошо известно, что адаптированный организм может легче, чем неадаптированный, переносить воздействия различных неблагоприятных факторов внешней среды, а под влиянием чрезвычайного усилия, эмоционального напряжения или при высокой мотивации деятельности организм человека способен продемонстрировать функциональную активность, не доступную для него в спокойном состоянии. Все это говорит о том, что организм человека обладает скрытыми возможностями (резервами) и что адаптированный человек обладает большими резервами, умеет их лучше использовать в процессе адаптации. Адаптационные резервы в общем виде представляют собой возможности клеток, органов, систем органов и целостного организма противостоять воздействию различного вида нагрузок, адаптироваться к этим нагрузкам, минимизирую их воздействие на организм и обеспечивая должный уровень эффективности деятельности человека.

Общая физическая работоспособность - это уровень развития всех систем организма (МПК, пищеварительной и выделительной систем), всех физических качеств. Чем быстрее спортсмен выходит на необходимый уровень подготовленности, тем легче ему удержать уровень работоспособности.

Специальная физическая работоспособность - это уровень развития физических качеств и тех функциональных систем, которые непосредственно влияют на результат в избранном виде спорта. Единицы измерения, нормы и факторы в каждом виде спорта индивидуальны.

Утомление - это временное снижение работоспособности, которое сопровождается субъективным ощущением усталости и является защитной реакцией организма, спасая его от истощения и переутомления. Утомление центральной нервной системы возникает, когда ускоряются или учащаются импульсы. Периферическое утомление работающих мышц происходит по трем причинам:

1. недостаток кислорода;

2. засорение продуктами распада;

3. истощение энергетических ресурсов.

Мышечное утомление-это способность человека к различным видам физической деятельности. Чем выше физическая работоспособность, тем больше резерв здоровья. По работоспособности можно судить о здоровье человека, об устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям окружающей среды. Также физическая работоспособность это такое состояние организма, при котором работоспособность человека временно снижена. Понижение работоспособности является главным внешним проявлением этого состояния, его основным объективным признаком. Однако работоспособность может снижаться не только при утомлении, но и во время тренировки в неблагоприятных условиях внешней среды (высокой температуре и влажности воздуха, в условиях высокогорья).

При рациональном образе жизни создаются условия для повышения уровня физической работоспособности, а значит, и состояния здоровья. Человеческий организм представляет собой надежную биосоциальную систему, обладающую неограниченными возможностями приспособления к окружающей среде. Человек может адаптироваться к значительным физическим нагрузкам, условиям измененной газовой среды, высокой и низкой температуре, повышенной влажности, пониженной и повышенной освещенности. Хорошо известно, что адаптированный организм может легче, чем неадаптированный, переносить воздействия различных неблагоприятных факторов внешней среды, а под влиянием чрезвычайного усилия, эмоционального напряжения или при высокой мотивации деятельности организм человека способен продемонстрировать функциональную активность, не доступную для него в спокойном состоянии. Все это говорит о том, что организм человека обладает скрытыми возможностями (резервами) и что адаптированный человек обладает большими резервами, умеет их лучше использовать в процессе адаптации. Адаптационные резервы в общем виде представляют собой возможности клеток, органов, систем органов и целостного организма противостоять воздействию различного вида нагрузок, адаптироваться к этим нагрузкам, минимизируя их воздействие на организм и обеспечивая должный уровень эффективности деятельности человека.

Утомление является естественным физиологическим процессом, нормальным состоянием организма. Для результативной тренировки необходимо, чтобы при выполнении каждого упражнения была достигнута определенная степень утомления. Утомление характеризуется субъективным признаком - усталостью (тяжестью в голове, конечностях, разбитостью состояния). Утомление - это биологически защитная реакция организма, направленная против истощения функционального потенциала центральной нервной системы. Разучивание упражнений приводит к быстрому утомлению, поскольку оно совершается исключительно под управлением коры головного мозга.

Работоспособность -- это способность человека выполнять конкретную деятельность в рамках заданных временных лимитов и параметров эффективности. С одной стороны, она отражает возможности биологической природы человека, служит показателем его дееспособности, с другой -- выражает его социальную сущность, являясь показателем успешности овладения требованиями какой-то конкретной деятельности. Основу работоспособности составляют специальные знания, умения, навыки, определенные психические, физиологические, физические особенности. Кроме того, для успеха в деятельности большое значение имеют и такие свойства личности, как сообразительность, ответственность, добросовестность и др.; совокупность специальных качеств, необходимых в конкретной деятельности. Работоспособность зависит и от уровня мотивации, поставленной цели, адекватной возможностям личности.

В каждый момент работоспособность определяется воздействием разнообразных внешних и внутренних факторов не только по отдельности, но и вих сочетаний.

Эти факторы можно разделить на три основные группы: 1-я -- физиологического характера -- состояние здоровья, сердечно-сосудистой системы, дыхательной и другие; 2-я -- физического характера -- степень и характер освещенности помещения, температура воздуха, уровень шума и другие; 3-я психического характера -- самочувствие, настроение, мотивация и др. В определенной мере работоспособность в учебной деятельности зависит от свойств личности, особенностей нервной системы, темперамента. Так, лицам, обладающим хорошей работоспособностью, присуща подвижность торможения, преобладание процесса внутреннего возбуждения. Наряду с этим успешность обучения может быть обусловлена такой типологической характеристикой, как «усидчивость», которой в большей степени обладают лица с преобладанием внутреннего и внешнего торможения. Аккуратность и сдержанность связаны с инертностью процессов возбуждения и торможения. Работу, требующую большой концентрации внимания, более успешно выполняют студенты, которые обладают слабой нервной системой с преобладанием внешнего торможения или уравновешенностью, а также инертностью нервных процессов. Задания, не требующие напряженного внимания, лучше выполняют лица с инертностью возбуждения, большой силой нервной системы, с преобладанием внутреннего торможения. При выполнении учебной работы монотонного характера у лиц с сильной нервной системой быстрее наблюдается снижение работоспособности, чем у студентов со слабой нервной системой.

Интерес к эмоционально привлекательной учебной работе увеличивает продолжительность ее выполнения. Результативность выполнения оказывает стимулирующее воздействие на сохранение более высокого уровня работоспособности. В то же время мотив похвалы, указания или порицания может быть чрезмерным по, силе воздействия, вызвать настолько сильные переживания за результаты работы, что никакие волевые усилия не позволят справиться с ними, что приводит к снижению работоспособности. Поэтому условием высокого уровня работоспособности является оптимальное эмоциональное напряжение.

Установка также влияет на эффективность работоспособности. Например, у студентов, ориентированных на систематическое усвоение учебной информации, процесс и кривая ее забывания после сдачи экзамена носят характер медленного снижения. У тех студентов, которые в течение семестра систематически не работали, а в короткое время изучали большой объем материала при подготовке к экзаменам, в процессе его забывания наблюдается резко выраженный спад. В определенной мере снижение работоспособности можно представить как процесс угасания установки. В условиях относительно кратковременной умственной работы причиной снижения работоспособности может стать угасание ее новизны. У лиц с высоким уровнем нейротизма обнаружена более высокая способность к усвоению информации, но более низкий эффект ее использования, по сравнению с лицами более низкого уровня нейротизма.

Роль физических упражнений не ограничивается только благоприятным воздействием на здоровье, одним из объективных критериев которого является уровень физической работоспособности человека. Физические упражнения повышают устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов. Показателем стабильности здоровья служит высокая степень работоспособности и, наоборот, низкие ее значения рассматриваются как фактор риска для здоровья. Как правило, высокая физическая работоспособность связана с постоянной, не уменьшающейся в объеме, в сочетании со сбалансированным питанием, тренировкой (более высокой двигательной активностью), что обеспечивает эффективность самообновления и совершенствования организма.

Физическую работоспособность связывают с определенным объемом мышечной работы, который может быть выполнен без снижения заданного (или установившегося на максимальном уровне для данного индивидуума) уровня функционирования организма. При недостаточном уровне физической активности наступает атрофия мышц, что неизбежно влечет за собой ряд болезней.

Физическая работоспособность (ФР) понятие комплексное и определяется следующими факторами:

• морфофункциональным состоянием органов и систем человека;
• психическим статусом, мотивацией и др.

Заключение о величине ФР можно составить только на основе комплексной оценки.

На практике физическая работоспособность определяется с помощью функциональных проб. С этой целью наукой предложено более 200 различных тестов. Наиболее широкое распространение получили пробы с 20 приседаниями за 30-40 с; 3-х минутный бег на месте.

Однако, объективно судить о физ. работоспособности человека на основании полученных результатов трудно. Это объясняется следующими причинами:

• во-первых, получаемая информация позволяет лишь качественно характеризовать ответную реакцию организма на нагрузку;
• во-вторых, точное воспроизведение любой из проб невозможно, что приводит к ошибкам в оценке;
• в-третьих, каждая из проб, при оценке работоспособности, связана с включением ограниченного мышечного массива, что делает невозможной максимальную интенсификацию функций всех систем организма. Установлено, что наиболее полное представление о мобилизированных функциональных резервах организма может быть составлено в условиях нагрузок, при которых задействовано не менее 2/3 мышечного массива.

Количественное определение работоспособности имеет большое значение при организации процесса физического воспитания и учебно-тренировочной работе, при разработке двигательных режимов для тренировок, лечения и реабилитации больных, при определении степени утраты трудоспособности и т.д.

Для оценки физической работоспособности в спортивно-медицинской и педагогической практике используются спец. приборы; велоэргометры, степэргометры (восхождение на ступеньку), бег на тредмиллях (бегущая дорожка).

Наиболее часто об изменениях уровня физической работоспособности судят по изменению максимального потребления кислорода. (МПК) или по мощности нагрузки, при которой частота сердечных сокращений (ЧСС) устанавливается на уровне 170 ударов в 1 минуту (РWС 170). Существует много разнообразных методов определения МПК, в том числе как прямого, так и непрямого (прогностического) характера определения МПК.

Прямой метод оценки достаточно сложен, т.к. требуется специальная аппаратура и высокой квалификации персонал, проводящий измерения.

Более простой непрямой метод оценки МПК, который осуществляется с помощью номограмм, но он недостаточно точный.

В последнее время наряду с термином “физическая работоспособность” широко используют понятие “физическое состояние”, под которым понимают готовность человека к выполнению физической работы, занятиям физическими упражнениями и спортом. Трактовка “физического состояния” обусловила выбор МПК как наиболее объективного показателя физического состояния.

Однако следует отметить, что физическое состояние не может определяться одним каким-либо показателем, а определяется совокупностью взаимосвязанных признаков, в первую очередь такими факторами, как физическая работоспособность, функциональное состояние органов и систем, пол, возраст, физическое развитие, физическая подготовленность.

Понятие “физическое состояние” равнозначно термину “физическая кондиция” (за рубежом). Чем выше уровень физического состояния, тем существеннее различия в показателе МПК. Определить МПК (показатель физического состояния) в естественных условиях можно с помощью 12 минутного бега - теста Купера, предусматривающего измерение максимального расстояния, которое преодолевает за это время человек. Установлено, что между длиной дистанции и потреблением кислорода существует взаимозависимость.

ЧСС измеряется за 10 сек х 6, за 15 сек х 4
С ростом физического состояния все показатели работоспособности заметно возрастают, значительно расширяется объем функциональных резервов.

Определение уровня физической работоспособности

При самостоятельных занятиях физическими упражнениями важно знать свой уровень физической работоспособности, чтобы определить объем и интенсивность допустимой нагрузки. Физическая работоспособность выражается количеством работы, которая выполняется при той или иной частоте сердечных сокращений. Определение общей физической работоспособности позволяет судить о степени приспособления организма к нагрузке. Быстро определить состояние сердечно-сосудистой системы можно при помощи простых функциональных проб.

Проба Руфье. Испытуемый, находящийся в покое в течение 5 мин, определяет частоту сердечных сокращений (ЧСС) за 15 секунд (P1); затем в течение 45 секунд выполняет 30 приседаний, при этом самостоятельно и громко считая, что позволяет избежать задержки дыхания.

После окончания нагрузки испытуемый садится и вновь подсчитывает ЧСС за первые 15 секунд (Р2), а потом - за последние 15 секунд первой минуты периода восстановления (Р3). Оценку функциональных возможностей сердечно-сосудистой системы проводят по индексу Руфье (ИР), который рассчитывается по формуле:

ИР = (4*(Р1 + Р2 + Р3) - 200) /10

Результаты оцениваются по величине индекса от 0 до 15. Меньше 3 - хорошая работоспособность; от 3 до 6 - средняя; от 7 до 9 - удовлетворительная; от 10 до 14 - плохая (средняя сердечная недостаточность); 15 и выше (сильная сердечная недостаточность).

Гарвардский степ-тест . Физическая нагрузка задается в виде восхождений на ступеньку. Высота ступеньки и время выполнения теста зависят от пола, возраста и физического развития испытуемого. Испытуемый на протяжении 5 мин должен совершать восхождение на ступеньку с частотой 30 раз в 1 мин. Каждое восхождение и спуск складываются из четырех двигательных компонентов:

1. - испытуемый встает на ступеньку одной ногой;
2. - испытуемый встает на ступеньку двумя ногами, принимая строго вертикальное положение;
3. - испытуемый ставит назад на пол ногу, с которой начал восхождение;
4. - испытуемый опускает на пол другую ногу.

Если испытуемый не в состоянии совершать восхождение на ступеньку в течение 5 мин, то фиксируется то время, в течение которого выполнялась мышечная работа.

После окончания физической нагрузки испытуемый отдыхает сидя. Начиная со 2-й минуты у него 3 раза по 30-секундным отрезкам времени подсчитывается ЧСС: с 60-й секунды до 90-й (f2), со 120-й до 150-й (f3) и со 180-й до 210-й секунды (f4) восстановительного периода. Результаты тестирования выражаются в условных единицах в виде индекса гарвардского степ-теста (ИГСТ), величина которого рассчитывается по формуле:

ИГСТ = t (100/ (f2 +f3+f4) 2,

где t - фактическое время выполнения физической нагрузки в секундах; f2, f3, f4 - сумма ЧСС за первые 30 с каждой (начиная со 2-й) минуты восстановительного периода.

Определение уровня физической работоспособности сделает ваши занятия максимально эффективными.