скачать книгу бесплатно
Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы
Вячеслав Алексеевич Бодров
В книге представлены материалы экспериментально-теоретического изучения развития и преодоления профессионального утомления. Приводятся основные положения учения об утомлении человека (история исследований проблемы, определение понятия «утомление», его классификация, взаимосвязь работоспособности и утомления). Излагаются теоретические положения о сущности утомления и механизмах регуляции его развития. Проводится анализ особенностей развития утомления в профессиональной деятельности, его причины, признаки, методы диагностики. Анализируются методы и средства профилактики и коррекции профессионального утомления. Монография предназначена для специалистов в области психологии и физиологии труда, инженерной психологии, эргономики, восстановительной медицины, а также для студентов психологических вузов.
В.А. Бодров
Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы
Посвящаю эту книгу памяти одного из моих учителей, выдающемуся ученому в области физиологии и психологии труда, член-корреспонденту РАН и РАМН
Всеволоду Ивановичу Медведеву,
с которым мне посчастливилось полвека дружить и сотрудничать.
© Институт психологии Российской академии наук, 2009
Введение
В жизни человека трудовая деятельность играет существенную роль как источник реализации его интеллектуальных и физических возможностей, знаний, навыков, опыта, как условие самореализации, самоутверждения, самосовершенствования, как средство создания материальных и духовных ценностей, личного материального обеспечения, познания окружающего мира и трудовой среды, профессионального и межличностного общения и т. д. Труд является активным процессом достижения заданных целей на основе решения рабочих заданий, приложения адекватных усилий для преодоления рабочих физических и умственных нагрузок, мобилизации личных психолого-физиологических и профессиональных ресурсов, развития профессиональных способностей и функциональных возможностей организма и психики. Характер трудовой деятельности, с одной стороны, и индивидуальные способности и возможности работника, с другой стороны, определяют широкий спектр закономерностей их взаимосвязи, взаимодействия, взаимообусловленности, которые отражают также их постоянное развитие в связи с изменениями самой деятельности и становлением профессионала на жизненном пути.
Особенности конкретной трудовой деятельности, ее цели, содержание, условия, организация, средства и продукт труда, а также требования к субъекту труда определяют ее профессиональные черты, которые отражают специфический облик деятельности и, в частности, характеризуют существенное своеобразие взаимовлияния деятельности и субъекта труда, проявляясь в особенностях его работоспособности, эффективности и безопасности труда, функциональном состоянии и т. д.
В ряду различных функциональных состояний человека, связанных с трудовой (профессиональной) деятельностью, таких, как нервно-психическая напряженность, стресс, монотония, функциональная готовность, гипоксия и др., особое место занимает состояние утомления как реакция на воздействие физических или умственных нагрузок, характерных для конкретной деятельности. Любая более или менее напряженная работа связана с развитием утомления, которое приводит к снижению работоспособности человека.
Состояние утомления является одним из основных критериев уровня работоспособности человека и эффективности деятельности, он широко используется для нормирования рабочей нагрузки и регламентации трудового процесса, оценки и формирования профессиональной пригодности, оптимизации информационного взаимодействия человека и техники, проектирования профессиональной деятельности с учетом функциональных возможностей человека. Утомление является обязательным компонентом сложной системы жизнедеятельности человека, оно входит как ее составляющее не только в физиологические, но и в психологические механизмы регуляции состояния организма, в обеспечение деятельности человека.
Термин «утомление» давно и широко используется в физиологии, психологии, гигиене труда и спорта, инженерной психологии и эргономике, медицине и в ряде других научных областей. В него вкладывается несколько различный смысл с точки зрения причин возникновения этого состояния, механизмов его регуляции, характера профессиональной деятельности и т. д. Он объединяет большой круг вопросов, связанных с зарождением, развитием, проявлениями и последствиями воздействия рабочих нагрузок и экстремальных факторов внешней среды, с индивидуальными психолого-физиологическими особенностями человека. Содержанию этого понятия уделено довольно большое внимание. Отметим лишь, что и по сей день в литературе не всегда четко разграничиваются понятия утомления и переутомления, физического и умственного утомления, утомления и психического выгорания, трудового, производственного, рабочего и профессионального утомления и т. д., что еще больше затрудняет изучение этой и без того довольно сложной области физиологической и психологической науки.
Состояние утомления не только приобрело исключительное научное значение, но стало понятием, отражающим последствия воздействия на организм и психику человека различных сторон его деятельности – трудовой, учебной, спортивной, а также разных аспектов деятельности: познавательной, практической, интеллектуальной, преобразующей, межличностного общения и других форм активности человека.
Утомление является состоянием, реакцией не столько на информационно-энергетические свойства физической или умственной нагрузки, сколько на особенности взаимодействия между субъектом труда (его свойствами, процессами, качествами) и окружающим его миром. Это в большей степени продукт наших возможностей реализации функциональных ресурсов (физиологических, психологических, профессиональных и др.) и резервов организма и психики, мотивационно-волевого, эмоционального, когнитивного и прочего потенциала субъекта труда. И в этом заложено понимание того, что условия возникновения и характер проявления утомления (переутомления) у одного человека не являются обязательно такими же у другого.
Проблема утомления в трудовой деятельности человека стала изучаться у нас в стране и за рубежом со второй половины XIX в. и особенно в начале XX в. Этому способствовал ряд обстоятельств. Во-первых, достижения в области общей и экспериментальной физиологии и психологии, физиологии высшей нервной деятельности и психологии экстремальных видов деятельности.
Во-вторых, зарождение и развитие научно-технической революции – создание новой техники в промышленности, на транспорте, в военном деле, внедрение которой сопровождалось ростом сложности, ответственности, вредности, опасности, напряженности деятельности, высокой ценой ошибок персонала, работой в ряде профессий на пределе человеческих возможностей.
В-третьих, непрерывное увеличение удельного веса умственного труда и снижение доли физической, двигательной деятельности характеризуется высоким нервно-эмоциональным напряжением, необходимостью решения сложных мыслительных задач в условиях большого потока информации, дефицита времени, неопределенности ситуации, выполнением сложных координированных действий с высокой точностью и скоростью и т. д.
Следует отметить, что в условиях научно-технического прогресса возрастание значения умственных видов деятельности не сопровождалось исключением элементов физических нагрузок – они видоизменялись и, например, у представителей творческих и операторских профессий носят в основном статический характер (вынужденная поза, постоянное напряжение мышечных групп кистей рук, глазодвигательных мышц и т. д.). Одновременно и физический труд представителей многих профессий все больше и больше требует мобилизации умственных усилий и выполнения операторских функций при решении производственных задач. Именно поэтому в современных условиях было бы правильнее говорить о трудовой деятельности, профессиях преимущественно физического или умственного характера.
Выдающаяся роль в зарождении учения об утомлении принадлежит основателям отечественной физиологической школы И.М. Сеченову, И.П. Павлову, Н.Е. Введенскому, А.А. Ухтомскому, которые установили роль нервных клеток в регуляции процессов напряжения и расслабления мышц, открыли явление периферического торможения, сформулировали основы центрально-нервной теории утомления, экспериментально доказали, что первые функциональные изменения при утомлении возникают в нервных клетках коры больших полушарий головного мозга.
Отечественные ученые изучили такие изменения в деятельности организма, связанные с утомлением, как перестройка нервных влияний, обеспечивающих поступление в рабочие органы питательных веществ, двигательные нарушения, сдвиги в соотношении, силе и подвижности процессов возбуждения и торможения в коре головного мозга, истощение нервных клеток при интенсивной и длительной работе (Конопасевич, 1892; Левицкий, 1922, 1926; Маршак, 1931, 1946; Фарфель, 1948, 1956; Конради с соавт., 1935; Виноградов, 1946, 1958; Кекчеев, 1947, 1949; Фольборт, 1948; 1951; Розенблат, 1953, 1961, 1983; Кулак, 1953, 1968; Слоним, 1957, 1969; Косилов, 1965, 1969, 1979 и др.).
Результаты этих исследований заложили теоретические основы изучения проблемы утомления, способствовали развитию нейрогенной концепции механизмов регуляции и развития утомления. Следует отметить, что исследования перечисленных авторов были ориентированы главным образом на изучение различных аспектов этого состояния при физической работе, в частности, энергообмена и газообмена в организме, состояния вегетосоматических функций, обеспечивающих физическую работоспособность, проявления основных характеристик двигательной (мышечной) активности (сила, скорость, выносливость, координация) и т. п. Результаты исследований физической работоспособности и утомления широко использовались и получили развитие в физиологии и психологии спортивной деятельности (Крестовников, 1951; Зимкин с соавт., 1955; Мозжухин, 1979; Коробков, 1980; Кузнецов, 1982; Пуни, 1983; Давиденко, 1985; Моногаров, 1986; Платонов, 1988; Роженцов, 2006 и др.). В исследованиях физиологов спорта особо пристальное внимание было уделено изучению процессов метаболизма в организме спортсменов, их адаптации к возрастающим физическим нагрузкам, восстановительным процессам после больших нагрузок и т. п.
В условиях научно-технического прогресса, интеллектуализации различных форм творческой, управленческой, операторской и других видов преимущественно умственной деятельности все более актуальным становится изучение разных аспектов развития нервно-эмоционального напряжения (перенапряжения), умственного утомления. Постоянное усложнение профессиональной деятельности определяет все более высокие требования не только к физическим, но и главным образом к психическим возможностям человека, что вызвано следующими изменениями трудовых функций: 1) снижением тяжести и удельного веса физического труда и возрастающей интеллектуализацией трудовой деятельности; 2) заменой многих видов неквалифицированного труда более квалифицированным и увеличением доли операторских профессий, механизацией или автоматизацией элементов или всего трудового процесса, связанных с необходимостью осуществления контрольных, управляющих, обслуживающих функций путем информационного взаимодействия человека с техническими устройствами и объектами, явлениями внешнего мира; 3) увеличением роли умственной деятельности, связанной с загрузкой когнитивной сферы и психомоторики, переработкой информации в условиях ее дефицита или избыточности, влияния внешних помех, дефицита времени, неопределенностью рабочих ситуаций и их исхода, высокой значимостью и ответственностью за принятые решения и результаты деятельности и т. д.; 4) возрастанием значения положительной профессиональной мотивации, эмоционально-волевой устойчивости к воздействию неблагоприятных факторов, высокой работоспособности и функциональной готовности к действиям в сложных профессиональных ситуациях; 5) большим разнообразием трудовых задач не только в штатных, привычных режимах деятельности, но и в экстремальных условиях информационных перегрузок и физического напряжения статического и динамического характера, воздействия стрессоров сложных повседневных и производственных ситуаций; 6) повышением требований к постоянному совершенствованию профессиональной квалификации, специальной подготовке и переподготовке, периодическому освоению новой техники и более сложных задач и т. д.
Таким образом, профессиональная деятельность современного работника характеризуется, как правило, значительной интенсификацией труда, которая приводит к тому, что он подвергается большим рабочим нагрузкам, неблагоприятным воздействиям ряда информационных, физических, химических, социальных факторов, следствием чего является снижение эффективности защитных и компенсаторно-приспособительных механизмов регуляции состояния здоровья и работоспособности человека, развитие неблагоприятных функциональных состояний, что в свою очередь приводит к снижению продуктивности, качества, надежности и безопасности труда, сокращению профессионального долголетия (Бехтерев, 1920, 1926; Геллерштейн, 1929; Платонов, 1944, 1960; Киколов, 1967, 1987; Бодров, 1969, 1988, 2008; Медведев, 1970, 1977, 2003; Егоров, Загрядский, 1973; Горбов, Лебедев, 1975; Сапов, Солодков, 1980; Навакатикян, 1978, 1981, 1993; Завалова, Пономаренко, 1983; Фролов, Токарев, Сергеев, 1992; Медведев, Алдашева, 2008 и др.).
Значительный вклад в изучение теоретических и прикладных вопросов проблемы утомления внесли работы ряда зарубежных психологов, физиологов, медиков (Mosso, 1890, 1893; Крепелин, 1898; Анри и Бине, 1899; Ach, 1914; Lagrenge, 1916; Vernon, 1921; Muscio, 1921; Bills, 1931, 1937; Bartlett, 1943, 1953; McFarland, 1953, 1971; Bugard, 1960; Crowford, 1961; Cameron, 1973, 1975; Holding, 1983; McDonald, 1989, 1991; Harris et al, 1998; Hancock, Desmond, 2000 и мн. др.).
Исследователи психолого-физиологических закономерностей различных видов профессиональной деятельности отмечают, что в современных условиях социально-экономического и научно-технического развития общества изучению многогранного процесса утомления следует придавать все большее значение, поскольку это связано с непрерывным изменением структуры, содержания, условий труда, постоянным повышением требований к профессиональной квалификации, внедрением и повышением значения объективных оценок эффективности труда и качества его продукта и т. д. Еще А.А. Ухтомский в своих трудах неоднократно подчеркивал, что проблема утомления по своему значению далеко выходит за рамки физиологии и биологии; это объясняется тем, что данная проблема непосредственно касается процесса труда, который представляет собой центральное явление человеческого общества.
В настоящее время проблема профессионального утомления нашла отражение в многочисленных исследованиях этого состояния в связи с преимущественно физическим трудом, и лишь ограниченное количество работ посвящено умственному утомлению. Эти исследования носят в основном частный экспериментальный характер и посвящены отдельным аспектам данной проблемы. За истекшее столетие издано немало фундаментальных трудов отечественных и зарубежных авторов, посвященных физиологическим аспектам физического утомления. Что же касается развития утомления при умственном труде, а, следовательно, его проявлений в психической деятельности и роли психологической детерминации в развитии этого функционального состояния, то фундаментальных исследований на эту актуальную в современных условиях тему недостаточно и их перечень ограничивается работами А.П. Нечаева (1929), И.Н. Шпильрейна (1931), Д.И. Шатенштейна (1939), К.К. Платонова (1960, 1970), Ф.П. Космолинского, Е.А. Деревянко (1962), Г.Л. Комендантова (1963, 1983), Н.Д. Левитова (1964), В.И. Рождественской (1965, 1980), А.И. Киколова (1967), И.А. Кулака (1968), С.А, Косилова (1969), А.С. Егорова, В.П. Загрядского (1973), Е.И. Бойко (1976), А.О. Навакатикяна (1984, 1987), И.А. Сапова, А.С. Солодкова (1980), Н.И. Фролова с соавт. (1992).
Изучение литературы по проблеме утомления позволило убедиться в том, что определение данного понятия остается и до сегодняшнего дня неоднозначным, хотя большинство авторов сходятся во мнении относительно главного: утомление развивается под влиянием интенсивной физической или умственной нагрузки и проявляется во временном снижении работоспособности. Однако основные компоненты такого определения понятия утомления требуют уточнения и развития. Здесь, пожалуй, уместно будет привести высказывание А.Б. Когана и Б.М. Владимирского (1988): «Определение понятий формируется в рамках выбранных теоретических представлений, но само по себе основой теории не является. Любое определение – это выделение из множества особенностей, характерных для объекта или процесса, тех, которые представляются автору наиболее существенными для теоретической концепции, которую он разделяет. Поэтому практически ни одно определение не может быть полностью истинным или ложным. Оно может быть неудачным, если обладает ограниченными обобщающими или предсказательными возможностями, и с этой точки зрения может подвергаться критике» (Коган, Владимирский, 1988, с. 27).
Главным, определяющим признаком развивающегося утомления является снижение работоспособности, т. е. функциональных возможностей человека выполнять конкретную работу в течение определенного времени и с заданным уровнем ее эффективности и качества. Однако не всякое снижение работоспособности свидетельствует о наличии утомления. Работоспособность может быть снижена не только при выполнении той или иной работы, но и в результате действия на организм неблагоприятных факторов внешней среды, при различных заболеваниях, снижении профессиональной мотивации и т. д. Ухудшение работоспособности только тогда выступает признаком наступающего утомления, когда оно является следствием чрезмерной рабочей нагрузки. В проблеме взаимосвязи работоспособности и утомления еще остаются недостаточно изученными вопросы о соотношении внешних и внутренних компонентов работоспособности (показателей производительности, качества выполнения работы и состояния основных базисных ее компонентов – профессиональной подготовленности, функционального состояния организма, профессиональной мотивации субъекта труда), об адаптивном («тренирующем») и дезадаптивном уровнях утомления, о роли процессов становления профессионала (развития субъекта труда) в динамике проявления работоспособности и утомления и т. д.
Современные представления о сущности состояния утомления основаны на концепции его центрально-нервной регуляции, однако экспериментально-теоретические результаты исследований с позиций нейрогенной теории утомления не в полной мере раскрывают многообразие форм и детерминант в его развитии, в механизмах регуляции, в особенностях проявления и противодействия этому состоянию. Можно предположить, что развитие утомления определяется не только центрально-нервными (корковыми), но и другими физиологическими и психологическими феноменами. Теоретический анализ исследований в области функциональных и психических состояний человека, их связи с профессиональной деятельностью, особенностей регуляции различных состояний и т. п. позволяет утверждать, что в развитии утомления существенную роль играет состояние внутренней среды организма, ее лабильность и стремление к устойчивости (постоянству), соотношение эрготропных и трофотропных процессов, а также другие феномены гомеостатической регуляции.
Утомление как защитно-приспособительный процесс на ранних стадиях его развития принято рассматривать как положительную тренирующую реакцию организма и психики на рабочую нагрузку, способствующую развитию механизмов регуляции функционального состояния, а возрастание интенсивности и длительности воздействия этой нагрузки приводит к декомпенсации регуляторных механизмов приспособления к условиям профессиональной деятельности. С этих позиций процесс утомления (переутомления) можно рассматривать как явление адаптации – дезадапатации организма, т. е. целенаправленной системной реакции в ответ на длительное действие внешнего фактора постоянного или периодического характера, вырабатываемой в процессе онтогенетического развития и реализуемой не только во время действия рабочей нагрузки и сопутствующих ей неблагоприятных факторов среды, но и сохраняемой после прекращения воздействия (Медведев, 2003).
Одним из направлений изучения состояния утомления является его рассмотрение с позиций теории активации функциональных систем организма и психики, их напряжения и перенапряжения, которые отражают закономерности его развития. В данном направлении центральным является вопрос о степени специфичности функциональных и поведенческих реакций человека в ответ на воздействие рабочих нагрузок и неблагоприятных факторов среды.
Процессы активации, напряжения и перенапряжения функциональных систем регуляции состояния утомления определяются характеристикой ресурсов и резервов организма и психики. Ресурсы регуляции различных форм активности человека, включая его трудовую деятельность, – это некоторый функциональный потенциал, обеспечивающий реализацию этой активности, выполнение трудовых задач, достижение заданных показателей эффективности деятельности. Проблему утомления с позиции ресурсного подхода можно представить в виде реальной или воображаемой потери части ресурсов, которые включают поведенческую активность, соматические, психические и профессиональные возможности, личностные характеристики, вегетативные и обменные процессы. В ресурсной модели утомления привлекательной является потенциальная возможность оценить это состояние через категорию потери, расхода ресурсов.
Развитие состояния утомления в значительной степени определяется устойчивостью (надежностью) функциональных систем организма и психики к воздействию рабочих нагрузок и экстремальных факторов среды. Проблема функциональной надежности человека основывается на изучении устойчивости профессионально значимых психологических и физиологических качеств и функций человека, его работоспособности, а также влияния измененных функциональных состояний и организации деятельности на рабочие показатели человека и т. п. Изучение взаимосвязи функциональной надежности и утомления человека является актуальной задачей, с точки зрения диагностики этого состояния и обоснования приемов противодействия утомлению.
В развитии профессионального утомления существенную роль играют психологические процессы и свойства человека, которые определяют систему регуляции его рабочего поведения, особенности детерминации функциональных состояний, роль индивидуально-психологических особенностей в проявлении утомления и эффектах противодействия ему, а также влияния данного состояния на профессионально значимые психологические качества. Одним из наиболее продуктивных, на наш взгляд, подходов к изучению взаимосвязи ряда психологических характеристик и состояния профессионального утомления является их рассмотрение с позиции учения о психологической системе деятельности (Шадриков, 1982).
Проблему утомления необходимо изучать в связи с теми процессами в организме и психике субъекта труда, которые предопределяют это состояние, характеризуют его причинно-следственные связи не только с влиянием факторов среды на возникновение утомления и его динамику. Значительную роль в развитии утомления играют особенности механизмов регуляции этого состояния, закономерности защитно-приспособительных физиологических и психических процессов функциональной системы состояния и деятельности. Утомление является частным случаем взаимодействия гомеостатического и адаптивного механизмов его регуляции, которые обеспечивают сохранение функционального состояния организма на относительно устойчивом уровне активности функций человека, и их нарушение при длительном воздействии неблагоприятных факторов (рабочих нагрузок) развивается по механизму защитных реакций от функционального перенапряжения и истощения.
Проблема психолого-физиологической регуляции профессионального утомления является одной из наименее изученных и наиболее важных, с точки зрения развития и преодоления состояния утомления. Исследование ее механизмов предусматривает их анализ на различных функциональных уровнях: информационно-энергетическом, нейрогуморально-гормональном, организации корковых процессов головного мозга, вегетосоматических и психофизиологических процессов и психологической регуляции, которая, в свою очередь, включает влияние типологических, личностных, познавательных характеристик (Левитов, 1964; Кассиль, 1978; Медведев, 2003; Бодров, 2006).
Анализ исследований проблемы утомления и, в частности, профессионального утомления, свидетельствует о том, что основное внимание в них уделялось его причинам и проявлениям, в меньшей степени – разработке теоретических концепций и моделей этого функционального состояния, влиянию индивидуально-психологических особенностей на развитие утомления и системному противодействию данному состоянию, т. е. его профилактике и коррекции.
Основной особенностью реакций и поведения человека при профессиональном утомлении является стремление каким-либо образом противодействовать его зарождению, преодолевать неблагоприятные проявления и последствия его развития.
Противодействие, преодоление утомления является в практическом и научно-методическом плане центральным вопросом проблемы его развития и адаптационных последствий. Оно оказывает непосредственное влияние на текущие функциональные реакции, на характер взаимосвязи человека с внешней средой, а также на отдаленные адаптационные последствия, такие как самочувствие, состояние соматического здоровья и социальную активность. Способы и методы противодействия утомлению, его профилактика и коррекция получили научное обоснование и эмпирическую проверку в многочисленных исследованиях, из которых, прежде всего, хотелось бы выделить работы Ю.Г. Бобкова и В.М. Виноградова (1984), Б.Д. Карвасарского (1985), В.М. Звоникова и А.В. Шакулы (1993), Л.Г. Дикой (2003), В.А. Бодрова (2006), А.Б. Леоновой и А.С. Кузнецовой (2007), Р.Уайта (White, 1974), P. Mooca (Moos, 1986), П. Райса (Rice, 1992), К. Олдвин (Aldwin, 1994) и др. Следует отметить, что в литературе не нашло отражения такое направление противодействия утомлению, как специфика возможного поведения, стратегии преодоления нежелательных последствий развития этого состояния. Анализ работ по изучению стратегий и стилей преодоления состояния стресса (Анцыферова, 1994; Крюкова, 2004; Бодров, 2006; Scrignar, 1983; Carver et al, 1989; Cox, Ferguson, 1991; Smith, 1993; Aldwin, 1994 и др.) свидетельствует о возможности использования целого ряда способов (стратегий) поведения для предотвращения или снижения нежелательных эффектов развития утомления и его последствий.
Основные результаты теоретико-экспериментальных исследований проблемы утомления и его преодоления нашли отражение в целом ряде перечисленных выше научных изданий. Для продвижения по пути раскрытия тайн феномена утомления и управления им, анализа различных психолого-физиологических закономерностей развития и проявления данного функционального состояния человека требуется периодическое обобщение и изучение достижений, результатов исследований этой проблемы, сопоставление разных точек зрения на различные ее аспекты.
В настоящей книге изложены основные положения учения об утомлении, обсуждаются определения данного понятия и классификация разных форм утомления и переутомления; рассматриваются особенности взаимосвязи категорий работоспособности и утомления; предпринимается попытка определения ряда новых теоретических положений о сущности состояния утомления и механизмах его регуляции; приводятся данные о психолого-физиологических особенностях утомления при различных видах профессиональной деятельности преимущественно умственного и операторского характера; анализируются причины развития профессионального утомления, связанные с характером рабочей нагрузки и воздействием факторов внешней среды, отражающих особенности целей, содержания, условий, организации, продукта трудовой деятельности, а также с индивидуальными особенностями субъекта труда; обобщаются основные признаки (симптомы) проявления различных форм и степеней утомления и переутомления, а также наиболее часто используемые методы их диагностики. Представлена таксономия путей и способов профилактики развития профессионального утомления и его коррекции, приводится их содержательный анализ.
В монографии представлены материалы изучения автором проблемы профессионального утомления на протяжении длительного периода (более 40 лет) научной деятельности.
Автор выражает благодарность О.Н. Сиваш, Ю.В. Бессоновой и СБ. Муравьевой за активное участие в подготовке материалов данной книги. Особую признательность хочу выразить член-корреспонденту РАН и РАО, профессору, доктору психологических наук А.Л. Журавлеву за поддержку при подготовке книги и активное содействие в ее издании.
Раздел I
Учение о состоянии утомления человека
Глава 1
Исторический очерк исследований проблемы утомления
1.1. Зарождение учения об утомлении
Проблема утомления является одной из центральных в исследованиях по физиологии, психологии и гигиены труда, медицины, эргономики и другим наукам о человеке. Она имеет уже полуторавековую историю и привлекала к себе внимание многих известных отечественных и зарубежных ученых, таких как И.М. Сеченов, И.П. Павлов, В.М. Бехтерев, Н.Е. Введенский, А.А. Ухтомский, B.C. Фарфель, А. Моссо, М. Vernon, A.Bills, M.Crowford, F. Bartlett, С. Cameron, McFarland и других, которые определили место этой проблемы в ряду прочих направлений изучения трудовой, учебной, спортивной деятельности человека. Развитие исследований утомления – причин его зарождения, механизмов развития, особенностей проявления и последствий, методов диагностики, профилактики, восстановления и ряда других вопросов – осуществлено в работах А.Н. Крестовникова, Г.В. Фольборта, А.Д. Слонима, С.А. Косилова, В.В. Розенблата, В.И. Медведева и многих других ученых.
К 1920-м годам только перечень работ по проблеме утомления включал более 1300 наименований, а в настоящее время таких работ насчитывается уже многие десятки тысяч (Фролов и др., 1992). Сведения о различных аспектах этой проблемы можно найти в многочисленных журнальных статьях, сборниках, материалах научных конференций, однако, несмотря на столь пристальное внимание, к настоящему времени имеются лишь единичные монографии, в которых доминирует комплексное изучение различных вопросов утомления. Следует отметить, что существует целый ряд обстоятельных обзоров работ отечественных и зарубежных авторов по различным вопросам проблемы утомления (Моссо, 1893; Левицкий, 1922, 1926; Шатенштейн, 1931, 1939; Маршак, 1934; Bartley, Shute, 1947; Фольборт, 1948, 1951; Армстронг, 1954; Виноградов, 1958; Розенблат, 1961, 1975; Кулак, 1968; Зинченко др., 1977; Holding, 1983; Фролов и др., 1992 и др.). Однако многие теоретические и прикладные вопросы проблемы утомления, особенно в связи с возрастанием роли умственной деятельности в жизни человека, не получили должного внимания исследователей и остаются недостаточно изученными или спорными в своих результатах или трактовках. Это относится, в частности, и к самому термину «утомление», по данным Ф. Бартлея и Е. Шуте, к 1947 г. насчитывалось более 100 определений понятия утомление.
Развитие исследований проблемы утомления происходило в несколько основных этапов. На начальном этапе изучения утомления, которое обусловливается физической нагрузкой, оно рассматривалось как процесс, происходящий в рабочем органе. Возникновение утомления связывали с накоплением в мышце отработанных продуктов (молочной кислоты, продуктов распада белков-кетотоксинов и других веществ), с недостатком в плазме крови энергетических веществ, необходимых для работы. В результате этих исследований были сформулированы различные теории утомления. К их числу относятся теории «засорения», «отравления», «задушения», «истощения» и др. (см.: Виноградов, 1958; Розенблат, 1975, Фролов и др., 1992).
Авторы теории «засорения» (Пфлюгер, Ли, Хилл, Флетчер) утверждали, что утомление происходит вследствие накопления в крови продуктов метаболизма (молочной кислоты, углекислоты). Для доказательства этого положения кровь очень утомленной собаки вводилась бодрой собаке, у которой в результате этой процедуры быстро проявлялись признаки утомления. Однако в дальнейшем оказалось, что введение в кровь белка обычного куриного яйца может вызвать такое же состояние.
Согласно теории «задушения» (Ферворк), утомление связывалось с нарушением процессов окисления и недостатком кислорода. Известно, что всякое мышечное усилие вызывает увеличение потребления кислорода и его недостаток приводит к нарушению процессов метаболизма и выделения необходимой для работы энергии. Однако впоследствии было выяснено, что и в бескислородной среде мышцы могут работать за счет анаэробных процессов, которые характеризуются тем, что такие энергетические вещества, как аденозин-трифосфорная кислота (АТФК), гликоген, содержащие в себе запасы энергии, расщепляются не полностью, образуя энергетически богатые промежуточные вещества (аденазиндифосфат, молочная кислота). В последующем они подвергаются обратному синтезу, но для этого необходим кислород, которого в ряде случаев не хватает, и если работа в этих условиях продолжается, то в организме постепенно увеличивается дефицит кислорода.
Согласно теории «истощения» (Шифф, Моссо), мышца утомляется по мере снижения количества питательных веществ, потребляющихся ею при работе. Во время отдыха эти вещества как бы снова вырабатываются, накапливаются в мышце, и восстанавливается ее работоспособное состояние. Однако биохимическими исследованиями было доказано, что малозаметные сдвиги в содержании питательных веществ отнюдь не могут свидетельствовать об истощении мышц. Утомление наступает задолго до того, как можно констатировать исчерпание в ней питательных веществ.
Процесс отравления организма специфическим белковым «ядом усталости» («кенотоксином»), образующимся при мышечной работе, является основанием «токсической» теории (Вейхардт).
За основу этих теорий было принято положение о влиянии молочной кислоты на физиологические функции организма (Weichardt, 1905; Fletcher, Hopkins, 1906; Lee, 1906; Lindhard, 1920; Hill, 1929 и др.). Указанные теории получили название гуморально-локалистических.
Однако при современном развитии учения об обменных процессах в организме сама постановка вопроса об утомлении как «истощении» вызывает сомнение. Как известно, основными энергетически ценными веществами, которые тратятся при мышечной работе и «истощение» которых могло бы рассматриваться как причина утомления, являются углеводы (гликоген) и липоиды. Невероятно, чтобы за 20–30 мин. работы, приводящей к острому утомлению, были исчерпаны все энергетические ресурсы. При тяжелой или длительной работе сахар крови в значительных размерах потребляется мышцами, сердцем, головным мозгом, но это потребление непрерывно возмещается поступлением сахара (и гликогена) из печени в кровь. Даже при самой напряженной работе в печени все еще остается значительный запас гликогена. Кроме того, существует реальная возможность синтеза гликогена из продуктов разрушения веществ неуглеводной природы.
Теория «отравления» во всех ее разновидностях выражает традиционное стремление физиологов истолковывать возникновение всякого нового состояния действием специального агента. Столь же консервативны по существу и попытки представить утомление как результат засорения и интоксикации («отравления») продуктами расщепления и преобразования некоторых веществ (белков, жиров).
Общим для всех гуморально-локалистических теорий является перенесение изменений, происходящих во время работы в изолированных органах, в частности в мышечном препарате, на организм в целом. Безусловно, выявленные авторами этих теорий факты играют определенную роль в развитии состояния утомления, но они не являются ведущими.
Согласно локалистическим теориям, предполагается, что действие факторов, вызывающих утомление, происходит с самого начала работы. В действительности работа, по сути, является одним из ведущих факторов совершенствования функциональных систем организма, если, конечно, она рационально дозируется и соответствует их возможностям. Только превышение рабочей нагрузки индивидуальных ресурсов человека – его профессиональной подготовленности, состоянию физиологических и психических функций – приводит к развитию утомления.
Существенным недостатком этих теорий является недооценка исключительной роли центральной нервной системы в развитии утомления. Отдельные факты ее значения в механизмах утомления были известны давно, но создать цельное представление о центрально-корковой природе утомления стало возможным благодаря работам И.М. Сеченова, И.П. Павлова, Н.Е. Введенского, А.А. Ухтомского.
Известно, что работа является мощным стимулятором, фактором совершенствования соматических и вегетативных функций, обеспечивающих тренированность организма и повышение его резервных возможностей. В частности, В.М. Виноградов в 1958 г. писал: «Для всех локалистических теорий… характерно пренебрежение ролью той системы, которая согласует, координирует работу частей и функций организма, – ролью нервной системы. И нельзя сказать, что в распоряжении физиологии не было достаточно убедительных фактов, говорящих об исключительном значении центральной нервной системы в развитии утомления» (Виноградов, 1958, с. 343). При этом он ссылается на работы итальянского физиолога А. Моссо (1893), который отмечал, что существует единая в своем проявлении усталость, а именно нервная, потому что она является во всех случаях преобладающим и определяющим явлением. Даже мышечная усталость в основе своей обусловливается истощением нервной системы.
Когда в конце 1980-х годов А. Моссо предложил свой эргограф, в связи с чем стали широко проводиться исследования на человеке, толкование получаемых данных шло по тому же гуморально-локалистическому руслу. Наибольшее распространение имела «периферическая» теория Дж. Иотейко (Joteyko, 1920), который считал, что в ходе работы утомляются нервные центры, хотя в первую очередь страдают периферические аппараты. Падение их работоспособности вызывает необходимость более сильных нервных импульсов, в результате чего вторично могут истощаться двигательные нервные центры.
Сторонником «периферической» теории был и датский физиолог Д. Линдгард (Lindhard, 1920), много работавший в области физиологии физических упражнений. Он развил представления о том, что общеизвестная наибольшая «утомительность» статических напряжений по сравнению с динамической работой обусловлена быстрым накоплением в непрерывно сокращающихся мышцах молочной кислоты из-за пережатия вен напряженными мышечными волокнами.
1.2. Исследования роли ЦНС в развитии утомления
С началом исследований проблемы утомления стали возникать представления о роли в этом процессе нервной системы. Основоположником этих представлений иногда считают А. Моссо. Зарубежные авторы часто говорят о борьбе «центральной» теории А. Моссо и «периферической» теории Дж. Иотейко, однако позиции первого были все же недостаточно последовательными.
В отличие от зарубежных исследователей большинство отечественных авторов в вопросе об утомлении ориентировались на два основополагающих методологических принципа: изучение утомления на человеке и выявление роли центрально-нервных механизмов развития этого состояния.
С большой определенностью высказался в пользу центрально-нервной природы утомления И.М. Сеченов, когда он подводил итоги своим исследованиям активного отдыха, значения перерывов в работе, длительности рабочего дня, природы утомления (1935, 1945, 1952). Направление исследований с позиций нервизма было положено работами И.П. Павлова, Н.Е. Введенского, А.А. Ухтомского, В.О. Бугославского, П.А. Конопасевича, которые послужили И.М. Сеченову предпосылкой для обоснования взгляда о центральной природе утомления.
Так, Н.Е. Введенским (1885, 1952) было показано, что угнетение работоспособности может представлять не только обычное утомление, но и реакцию типа торможения, которое быстро наступает при слишком частых или сильных раздражениях.
Основываясь на теоретических взглядах классиков отечественной физиологии, Л.Л. Васильев с соавт. (1926) и М.И. Виноградов (1935) показали большую роль центрального торможения в механизме утомления при мышечной работе. В.А. Левицкий (1922, 1926) выдвинул идею о двух компонентах сознательно-волевой мышечной деятельности – корковом и вегетативном. На значение параметра лабильности, доминантных состояний и координационных отношений в центральной нервной системе в генезе утомления указал А.А. Ухтомский (1934, 1936). К.Х. Кекчеев (1949) подчеркнул значение нарушения адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы в развитии утомления. Наука накопила громадное количество экспериментального материала, доказывающего центрально-корковую природу утомления.
В противовес гуморально-локалистическим теориям рядом физиологов были развиты оригинальные представления в области центрально-нервной теории, которые можно представить в виде четырех основных направлений.
К первому направлению следует отнести работы, в которых обосновывается большая роль процессов центрального торможения в механизме утомления при мышечной работе. Развивая положение о том, что центрально-нервный механизм трудовых процессов есть доминанта Ухтомского, Л.Л. Васильев с соавт. (1926) экспериментально обосновали положение о торможении как факторе утомления. По Л.Л. Васильеву, торможение наступает вследствие затухания доминанты, воздействия центростремительных импульсов работающих мышц, влияния на нервные центры биохимических сдвигов в крови при работе.
Второе направление связано с работами В.А. Левицкого (1922, 1926), который строит свою концепцию центрального утомления, исходя из того бесспорного факта, что сознательно-волевая мышечная деятельность человека несравненно более утомительна, чем аналогичная деятельность без контроля сознания. Этот факт, по В.А. Левицкому, может послужить ключом для понимания центрального механизма утомления.
Теория В.А. Левицкого была подвергнута критике за умозрительность, за утверждение автора о полной автономности коры головного мозга и вегетативной нервной системы в механизмах утомления. Однако его заслугой явилось утверждение о роли сознательно волевой, т. е. сугубо корковой, в регуляции мышечной деятельности и о защитной биологической роли утомления.
Третье направление работ отечественных физиологов в области теории утомления связано с именем А.А. Ухтомского (1927, 1934, 1936). Он самым решительным образом протестовал против отождествления утомления с торможением. По его мнению, утомление есть не защитная реакция и вообще не нормальное состояние, а «дефектное состояние» ткани. Он утверждал, что нельзя локализовать утомление в одном определенном звене и выдвинул положение о роли расстройства координации различных процессов и, в частности, о значении изменения лабильности нервных процессов в развитии утомления.
Данное направление стало ведущим у отечественных исследователей, занимающихся проблемой утомления. О наличии многообразных механизмов утомления при доминирующей роли центральной нервной системы свидетельствуют работы Д.И. Шатенштейна (1936, 1939) и его учеников, а также Г.П. Конради, А.Д. Слоним и B.C. Фарфель (1935).
Четвертое направление исследований в области центрально-нервной теории мышечного утомления и отдыха было развито К.Х. Кекчеевым (1947, 1949), который рассматривал механизм утомления как проявление понижения адаптационно-трофических влияний на центральную нервную систему в силу диффузного вегетативного рефлекса. Причиной такого рефлекса автор считал длительный поток центростремительных импульсов от проприорецепторов работающих мышц.
Таким образом, отечественными физиологами был создан ряд оригинальных направлений в области центрально-нервной теории утомления. Глубокий анализ этих работ и результаты исследований утомления с позиций нервизма представлены в трудах М.Е. Маршака (1934, 1946), B.C. Фарфеля (1948), Д.Е. Розенблюма (1947), А.Н. Крестовникова (1951), И.А. Кулака (1953) и В.В. Розенблата (1958, 1961, 1975).
Большое значение для понимания механизмов утомления имеют работы П.К. Анохина (1975), посвященные обоснованию теории функциональных систем, позволившей объяснить физиологическую сущность произвольной деятельности человека, установить основные принципы регуляции физиологических функций. В соответствии с теорией функциональных систем стало возможным понять сущность работоспособности человека как одного из видов саморегулирующихся процессов. Работоспособность можно рассматривать как своеобразную индивидуальную «физиологическую константу», которая отражает, в частности, процессы восстановления энергетических ресурсов, израсходованных во время работы. В этой связи, по мнению Н.И. Фролова с соавт. (1992), утомление следует рассматривать как своеобразный регулятор расхода энергетических веществ и катализатор восстановительных процессов функциональной системы.
Обычно в процессе трудовой деятельности человека функциональные системы организма находятся в состоянии тесного взаимодействия, особенно с системой восстановления энергетического потенциала. В ряде случаев слаженность их функционирования нарушается и они вступают в своеобразное противоборство друг с другом. Некоторые авторы называют этот процесс нейрофизиологическим конфликтом. Он может приводить к дискоординации в деятельности нервной системы, нарушению взаимодействия между отдельными функциональными регуляторами (нервными центрами) в деятельности головного мозга.
Исследованиями установлено, что дискоординация и регресс функциональной системы тесно связаны с общим тонусом нервной системы. Оптимальный тонус центральной нервной системы обеспечивает высокую работоспособность, тонизирующая импульсация – «блокировку» всех конкурирующих рефлексов по отношению к доминантному рефлекторному акту.
1.3. Исследования умственного утомления
На первых этапах изучения проблемы утомления экспериментальные работы были посвящены исключительно утомлению от мышечной работы, что было обусловлено преимущественно физическим характером трудовых процессов на производстве. В 1947 г. К.Х. Кекчеев писал, что ему не известна ни одна серьезная попытка вскрыть и проанализировать физиологический механизм умственного утомления. Через десять лет B.C. Фарфель и С.А. Косилов (1956) также отмечали, что природа умственного утомления недостаточно изучена.
Однако еще в 1879 г. русским психиатром А.Н. Сикорским были проведены первые эксперименты по оценке умственного утомления: он предлагал ученикам диктанты до и после занятий, а степень утомления оценивал по количеству ошибок (Фролов и др., 1992).
Одной из первых отечественных работ, посвященных умственному утомлению, был сборник «Психическое утомление» под редакцией А.Н. Нечаева (1929). В этой книге были представлены результаты экспериментальных исследований педагогического и некоторых видов производственного труда.
Психологические (психофизиологические) исследования профессиональной деятельности, работоспособности и утомления человека получили систематический характер в связи с научной деятельностью В.М. Бехтерева и его школы сначала в рамках объективной психологии и прикладной психофизиологии, а позже – рефлексологии труда (1920, 1926 и др.). В работе О.Г. Носковой (1997) представлен аналитический обзор основных направлений и результатов психологического изучения профессионального утомления в первой половине XX в.
В изучении профессионального утомления, по мнению О.Г. Носковой, можно выделить два подхода. Представители статистического подхода сосредотачивали свои усилия на поиске значимых связей, зависимостей между трудовыми достижениями (продуктивностью работы) и параметрами условий труда, длительностью рабочей недели, организации (режима, нагрузки) труда. Он был ориентирован не на изучение отдельных индивидуальных случаев, а на выявление массовых зависимостей и, в частности, выявление факторов развития утомления, характерных для большинства работников, на которых действуют сходные производственные условия. Данные о таких общих закономерностях можно использовать для управления продуктивностью труда.
Поведенческий подход к изучению профессионального утомления был основан на выявлении и исследовании психологических, психофизиологических функций, лежащих в основе работоспособности человека как его свойстве, определяющем возможности выполнять конкретную работу с заданными значениями продуктивности и в течение определенного времени. Суждение о состоянии тех или иных психических функций основывалось на оценке поведенческих актов при выполнении стандартизированных заданий-тестов.
В области экспериментального исследования умственного утомления одним из первых был немецкий психиатр Э. Крепелин (1898), длительное время работавший в России. Он явился создателем теста на сложение двухзначных чисел, который выполняется в течение определенного времени с фиксацией результатов через определенные временные интервалы, что позволяло оценивать динамику продуктивности. Э. Крепелин гипотетически предположил, что получаемая кривая работы является интегральной характеристикой динамики работоспособности, которая отражает воздействие на обследуемого разных факторов, в том числе и утомления.
В области исследования умственного утомления школьников подобные тесты разрабатывал и использовал А.П. Нечаев (1926, 1929). Он применял свои тесты-задания также при изучении утомления летчиков и студентов.
О.Г. Носкова обращает внимание на то, что А.П. Нечаев разработал набор тестовых заданий, с помощью которых возможно косвенно судить об изменении функций памяти, внимания, координации движений, скорости реакций и применял этот набор заданий при исследовании разных профессий. Такой подход был оправдан тем, что, во-первых, выраженные формы утомления имеют общие проявления (симптомы) у представителей разных профессий и, во-вторых, действительно можно выявить общие закономерности в изменении когнитивных и сенсомоторных функций при утомлении.
Подобный эмпирический подход в исследовании профессионального утомления использовался и отечественными психотехниками. Выявление специфических для конкретного вида труда симптомов утомления основывалось на психофизиологическом изучении профессии, проводившемся экспериментаторами при использовании трудового метода. Применение этого метода позволяло строить гипотезы о субъективных переживаниях усталости, анализировать трудности и ошибки в работе, выявлять признаки дезавтоматизации, дезориентации, дезорганизации поведения человека, сопровождающие развитие утомления (Шпильрейн, 1930; Геллерштейн и др., 1929).
Указанный методический подход к изучению профессионального утомления определял необходимость разработки батареи методов диагностики утомления для каждой профессии (или группы профессий), что связано со специфическими проявлениями утомления в конкретных видах профессиональной деятельности и с ее особенностями в содержании, средствах, условиях и организации труда.
Несмотря на определенные достижения в разработке и применении методов изучения утомления, целых ряд ведущих специалистов (Берлов, 1930; Геллерштейн, 1929; Шпильрейн, 1931; Шатенштейн, 1931 и др.) отмечали в целом кризисное состояние проблемы профессионального утомления, прежде всего, в связи с низкой валидностью и надежностью методического аппарата его исследования и оценки. В частности, использование одного и того же метода при обследовании группы работников (однородной по возрасту, стажу, состоянию здоровья) приводило к результатам разной направленности. Данный факт отмечался З.И. Чукмаревым (1930) при изучении утомления у врачей. Изменение психических функций под влиянием трудовой нагрузки отражает, по его мнению, величину «изнашивания» личности трудом. Он обнаружил признаки разных структурных особенностей работы психических функций, варианты и компенсации, замещения, доминирования у разных профессионалов и их динамику в течение рабочего дня.
Еще в 1931 г. Л.И. Шатенштейн сделал вывод о том, что методологический и методический кризис в области исследований профессионального утомления обусловлен неадекватностью используемой исследователями теоретической модели работающего человека. Эта модель односторонняя, учитывает лишь биологические процессы в отдельных органах, без целостного представления человека. По представлению Шатенштейна, существуют общие закономерности изменений в организме человека, сопровождающие выраженное состояние утомления. Ранние же формы утомления, попытки его измерения затруднены тем, что в действительности существует много вариантов изменения функций человека в труде (в зависимости от индивидуальных свойств людей, состояния их здоровья, образа жизни, питания, от их квалификации, отношения к работе и т. д.). Поэтому общий вывод Л.И. Шатенштейна сводился к тому, чтобы изучать в прикладных целях не столько утомление, сколько работоспособность человека и учитывать итоговую продуктивность его труда как интегральный индикатор работоспособности.
Аналогичный вывод сделал и С.Г. Геллерштейн (1932), призывая психотехников и психофизиологов труда сделать предмет исследования адекватным объекту воздействия: «В решении задач рационализации труда, в которой человек выступает как деятель, процесс и результаты которого регулируются сознанием, следует исследовать работоспособность человека – субъекта труда, а не ограничиваться изучением биологических изменений в отдельных функциях, органах его организма, ибо процесс и результаты труда детерминированы социально и биологически. Причем социальная детерминация играет ведущую роль, а изменения в организме оказываются лишь факторами, содействующими или тормозящими достижению успеха в труде» (цит. по: Носкова, 1997, с. ИЗ).
В 1947 г. К.Х. Кекчеев в своей работе, обобщающей состояние исследований физической и умственной работоспособности, представил свою гипотезу о психофизиологических механизмах работоспособности и утомления человека, в которой обосновал роль не только организменного, но и личностного уровня регуляции его функциональных возможностей и поведения, что явилось существенным вкладом в теорию психофизиологических механизмов профессиональной деятельности человека.
Техническое развитие промышленности, энергетики, транспорта и других областей производства и применение сложных средств, объектов, систем управления с конца XIX – начала XX вв. существенно отразилось на характере трудовой деятельности человека в связи с появлением новых профессий умственного профиля, требующих выполнения задач планирования, прогнозирования, преобразования информации, подготовки и принятия решений, управления сложной техникой, совместной деятельности специалистов и многих других функций. Задачи проектирования (разработки, создания, испытания) и эксплуатации разнообразных средств труда требовали значительных интеллектуальных затрат, напряжения, высокой работоспособности, профессиональной и социальной ответственности, теоретической и практической подготовленности специалистов, их постоянного профессионального совершенствования. Во многих видах профессий существенно возрастала доля умственного компонента деятельности, увеличивалось количество профессий преимущественно умственного характера.
