Профессиональное утомление: фундаментальные и прикладные проблемы

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.

В связи с изменениями характера профессиональной деятельности специалисты в области психотехники, психофизиологии, психологии, физиологии, гигиены труда стали уделять всевозрастающее внимание проблемам умственной работоспособности и утомлению. Естественно, что изучение умственного утомления в определенной степени основывалось на ранее разработанных теоретических положениях о сущности утомления, природе его возникновения, механизмах регуляции состояния физического утомления, профессиональной и биологической обусловленности развития утомления, индивидуальных особенностях этого процесса, путях и методах профилактики физического утомления и коррекции этого состояния.

Возрастание роли умственной деятельности и количества профессий соответствующего профиля характеризуется уменьшением в трудовом процессе физической и увеличением удельного веса и значимости умственной нагрузки, которая может стать причиной развития утомления. Следует отметить, что все виды умственной деятельности в той или иной степени сопровождаются физическим напряжением в результате воздействия нагрузок статического или динамического характера (вынужденная и напряженная рабочая поза, работа со штурвалами, рычагами, педалями и т. п., непрерывное перемещение в течение смены при осуществлении контроля за работой различных приборов и т. д.). Именно в связи с указанными особенностями, когда речь идет о развитии утомления при умственной деятельности следует иметь в виду лишь относительно преобладающий характер умственного утомления.

Тесная взаимосвязь умственного и физического утомления проявляется в ряде случаев и в общих подходах к изучению механизмов развития этих состояний, в основных чертах их нейрогуморально-гормональной регуляции, в факторах индивидуальной переносимости рабочих нагрузок, в характере вегетосоматической, эмоциональной, поведенческой реакции на нагрузку, в аналогичных показателях нарушения эффективности деятельности при утомлении и т. д. Именно поэтому изучение умственного утомления во многом основывается на принципах и результатах многочисленных исследований физического утомления.

В дальнейшем вопросам умственного утомления (управленческой, творческой, операторской, врачебной, педагогической и других видов деятельности) были посвящены работы ряда отечественных авторов: М.И. Виноградова, С.А. Косилова, В.В. Розенблата, К.К. Платонова, Ф.П. Космолинского, Е.А. Деревянко, В.И. Медведева, А.И. Киколова, И.А. Кулака, В.П. Загрядского, А.С. Егорова, В.А. Бодрова, А.Б. Леоновой, И.А. Бойко, В.П, Зинченко, А.С. Солодкова, И.А. Сапова, В.И. Рождественской, А.О. Навакатикяна, А.О. Комендантова, И.Д. Заваловой, И.И. Фролова и др.

1.4. Современный этап развития учения об утомлении

Исследование проблемы утомления в течение последних 50 лет направлено на дальнейшее изучение механизмов регуляции этого состояния и, в частности, системный анализ этого процесса, включающий регуляторные функции центральной нервной системы, гуморальной и эндокринной систем, а также других функций организма и психики, обеспечивающих трудовой процесс.

Одной из работ, в которой представлены результаты физиологических исследований трудовой деятельности человека, является книга М.И. Виноградова «Физиология трудовых процессов» (1958). В ней развиваются взгляды автора, главным образом в направлении изучения общих физиологических закономерностей, характеризующих деятельное состояние организма человека, его физическую и умственную деятельность. Отмечается значение работ, направленных на изучение конкретных видов производственной деятельности, с тем чтобы установить их физиологические характеристики и использовать последние для рационализации содержания, средств, условий и организации трудовой (конкретной, профессиональной) деятельности с целью обеспечения эффективности, качества, безопасности труда и профессионального здоровья работающих.

М.И. Виноградов считает, что утомление следует рассматривать как этап в развитии упражнения, т. е. в достижении высокой дееспособности. По его мнению, это на первый взгляд парадоксальное объединение процессов, противоположных по своему рабочему эффекту, имеет, однако, глубокое основание – им определяется место утомления не как изолированного явления, а как участника в протекании целостного процесса жизнедеятельности, в котором ведущее и прогрессивное начало составляет упражнение. «Упражнение – в форме начальной врабатываемости, то есть повышении работоспособности, – есть первая и непосредственная реакция организма на раздражение, стимулирующее рабочую деятельность, – на это справедливо было указано Ухтомским. По его представлению, присущие живому веществу процессы ассимиляции проявляются настолько сильно, что при возбуждении органа они не только компенсируют текущие траты, но и ведут к накоплению рабочих потенциалов сверх того уровня, который имелся перед работой» (Виноградов, 1958, с. 333). Но достижение высокой работоспособности на длительное время обязательно связано с преодолением развивающегося на определенном этапе утомления и на основе этого преодоления происходит расширение функциональных возможностей организма. Утомление и упражнение различны и даже противоположны по внешним проявлениям, но объединены в решении общей задачи – совершенствования рабочей деятельности человека.

Соглашаясь с мнением автора о наличии тесной взаимосвязи и взаимовлияния категорий «упражнение» и «утомление», следует, однако, отметить, что позитивное влияние на эффекты упражнения имеют те уровни утомления, которые связаны с рациональной степенью напряжения функциональных ресурсов, с возможностью компенсации энергетического потенциала для преодоления рабочих нагрузок. Если же эти нагрузки являются значительными и требуют чрезмерной по интенсивности и длительности мобилизации функциональных ресурсов, то развиваются дезинтеграционные процессы в регуляции функционального состояния, снижается его потенциал, нарушается работоспособность человека, т. е. его возможности выполнять конкретную работу с определенным уровнем ее эффективности (продуктивности, качества) в течение заданного времени. Таким образом, можно говорить о наличии тесной связи между утомлением и работоспособностью человека, – утомление возникает на определенном этапе реализации работоспособности, когда функциональные возможности (усилия, мобилизация ресурса на выполнение трудовых задач) перестают соответствовать требованиям (нагрузкам, условиям) трудового процесса к человеку. (О связи работоспособности и утомления см. главу 3.)

Следует отметить, что М.И. Виноградов показал роль лабильности нервных процессов как характеристики потенциально скоростных возможностей физиологической системы, их инерционности, активности состояния во времени, способности освобождаться от однажды начавшегося возбуждения. Он определил ряд условий обеспечения дееспособности физиологической системы, т. е. ее возможности обеспечивать реализацию трудового процесса, а именно: а) оптимальный уровень лабильности с характерной срочностью и полнотой протекания физиологических интервалов; б) соразмерность скоростей нервных процессов по всем звеньям рефлекторной дуги; в) сдвигаемость ритмов деятельности в соответствии с меняющимися рабочими заданиями, г) срочность, полнота и уместность торможений и т. д. М.И. Виноградов отмечает, что в целом дееспособной физиологической системе свойственны быстрая реактивность и приспособляемость к заданным условиям деятельности, а нарушения этой дееспособности в силу перечисленных условий ведет к развитию утомления.

Таким образом, следует считать, что М.И. Виноградов внес существенный вклад в развитие теории утомления, которое он рассматривает как расстройство координационной функции центральной нервной системы. С точки зрения поведения фактора лабильности оно может иметь два крайних выражения: во-первых, в виде неравномерных сдвигов лабильности компонентов системы, что грозит срывом гармонического единства процесса и образованием экстренных очагов торможения, не предусмотренных в нормальном ходе деятельности; во-вторых, в виде прогрессирующего затягивания физиологических интервалов более или менее равномерно по всей системной цепи с возможным изменением самих структур, на которых совершаются метаболические процессы возбуждения.

Существенный вклад в изучение теоретических и прикладных вопросов проблемы утомления внес К.К. Платонов (1960, 1970), который, возглавляя психофизиологическую лабораторию Горьковского автозавода, в 1934 г. опубликовал в журнале «Советская психотехника» результаты исследования функционального состояния рабочих, обслуживающих конвейерное производство, и, в частности, обосновал использование показателей их утомления как критериев для регламентации деятельности. В последующие годы он связал свою научную деятельность с авиацией и значительное внимание уделял изучению проблем психической напряженности в полете, содержанию летных способностей, регламентации деятельности авиационных специалистов и многим другим проблемам.

Особое место в его творчестве занимала проблема «летного утомления» (утомление летного состава. – В.Б.). К.К. Платоновым выделены три группы факторов, вызывающих утомление летчиков: 1) основные – летная нагрузка (ее интенсивность, длительность, значимость и т. д.); 2) дополнительные – физическая или умственная нелетная нагрузка, сильные и частые переживания, нарушение режима сна и т. п.; 3) способствующие – влияние неблагоприятных факторов среды, нарушение режима питания, заболевания, вредные привычки и т. п. Им определены симптомы летного утомления в сенсорной сфере (снижение чувствительности различных анализаторов, ухудшение устойчивости ясного видения и т. д.), в двигательной сфере (ухудшение координации движений, снижение скорости и точности сенсомоторных реакций и мышечной силы и т. д.), в познавательной сфере (снижение устойчивости и распределения внимания, затруднения в запоминании, ухудшение пространственной ориентировки и т. д.).

Эмоциональные сдвиги, по его мнению, является одним из наиболее ранних и характерных симптомов переутомления. Он определил положительную, стеническую роль некоторого эмоционального возбуждения. В годы Великой Отечественной войны он изучал особенности зарождения, проявления и последствия состояния переутомления, включая развитие некоторых вегето-соматических расстройств. Хорошо известна разработанная им классификация утомления по видам, формам и стадиям (степеням) развития (Платонов, 1944).

К.К. Платонов был первым исследователем, который проявил стойкий интерес к проблеме психического (умственного) утомления, показал значение особенностей психической деятельности в развитии этого состояния и обратил внимание на взаимосвязь воздействия психологических и физических факторов трудовой деятельности при формировании утомления летного состава.

Глубокое изучение проблемы утомления и, прежде всего, механизмов регуляции этого состояния проведено В.В. Розенблатом (1953, 1961, 1975). Основным направлением его исследований явилось аналитическое и экспериментальное обоснование центрально-нервной (корковой) теории утомления. Предпринятое в его работах рассмотрение фактических материалов многих авторов и результатов собственных экспериментальных исследований позволило ему сделать вывод, что при всей их относительной разноречивости они открывают путь к успешному синтезу и оказываются созвучны друг другу, если за основу теоретических установок и выводов берутся исходные позиции И.М. Сеченова, И.П. Павлова, Н.Е. Введенского, А.А. Ухтомского. По мнению В.В. Розенблата, факты показывают, что ведущую роль в физическом утомлении играет не мышечное, а центрально-нервное – именно корковое – звено двигательного аппарата. Автор привел соответствующие факты, которые: а) опровергают утверждение о роли молочной кислоты как главной причине утомления, б) противоречат локальной, мышечной природе утомления и свидетельствуют в пользу его центрально-нервной природы, в) подтверждают ведущую роль именно коркового звена двигательного аппарата.

Проанализированные В.В. Розенблатом материалы позволяют судить и о механизме утомления, ибо выявляют: а) важную роль, которую играет здесь компонент торможения; б) наличие в корковых клетках ряда процессов, определяющих сдвиги работоспособности: истощения (расходования) функционального потенциала, восстановления и охранительного торможения; в) наличия ряда отчетливых функциональных сдвигов на периферии (изменения возбудимости, трофики мышц и пр.) при сдвигах в состоянии корковых клеток.

Излагаемая в трудах В.В. Розенблата центрально-корковая теория утомления не является, как отмечает автор, абсолютно новой, но она синтезирует, объединяет целый ряд рациональных положений о механизмах регуляции утомления, представленных в работах отечественных физиологов, а именно данные о наибольшей утомляемости коркового звена нервно-мышечного аппарата (Д.И. Шатенштейн, Г.П. Конради, А.Д. Слоним, B.C. Фарфель), о торможении как факторе утомления (Л.Л. Васильев, М.И. Виноградов), о роли дискоординации рабочих процессов (А.А. Ухтомский, Д.И. Шатенштейн), о роли симпатической нервной системы в механизме передачи установочных влияний коры (К.Х. Кекчеев), основные положения общефизиологической концепции утомления (Г.В. Фольборт).

Представляются важными и интересными сформулированные В.В. Розенблатом направления дальнейших исследований для развития центрально-корковой теории утомления. К ним можно отнести следующие: 1) необходимо раскрыть биохимическую сущность понятия функционального потенциала корковых клеток и процессов его истощения; 2) найти факторы, которые могут воздействовать на восстановительные процессы в корковых клетках; 3) изучить влияние на работоспособность различных индифферентных раздражителей, которые случайно или закономерно совпадают с определенными фазами работы и определенными этапами развития утомления; 4) изучить роль ретикулярной формации в процессах, определяющих уровень работоспособности корковых клеток и изменения ее при утомлении и т. д.

В 1962 г. вышла книга Ф.П. Космолинского и Е.А. Деревянко «Утомление летного состава», в которой представлены результаты изучения этой проблемы авторами и другими исследователями (А.И. Коновалов, К.К. Платонов, Н.П. Сергеев, С.Г. Комшалюк, Н.И. Фролов и др.). Авторы отмечают те специфические факторы деятельности летного состава, которые приводят к развитию утомления, прежде всего, это летная нагрузка в форме напряженной и в ряде случаев длительной работы, а также особые условия полета (шум, вибрация, перегрузки, ответственность, опасность, сложность полетных заданий и т. д.). На основе анализа динамики продуктивности работы, уровня функциональных возможностей организма и степени эмоционально-волевого напряжения и утомления построена кривая работы, которая отражает не только взаимосвязь перечисленных параметров, но и характер их изменений в виде определенных периодов (врабатываемость, высокая работоспособность, полная и неустойчивая компенсация, прогрессивное снижение продуктивности, конечный порыв).

Рассматривая различные пути изучения работоспособности летчика, авторы приходят к заключению, что показатели эффективности выполнения полетного задания вряд ли смогут указать на ранние стадии утомления, так как летчик может сохранять высокое качество полета благодаря эмоционально-волевому напряжению. Но в результате такого напряжения у него возрастает предрасположенность к кумуляции негативных реакций, формированию хронического утомления и переутомлению (неврозоподобного состояния).

На основании анализа результатов комплексных исследований, проведенных Е.А. Деревянко, В.П. Загрядским, А.А. Куприяновым, Н.Д. Заваловой и др., было высказано и в последующем подтверждено предположение о том, что применение комплекса методик, имеющих различную чувствительность к развивающемуся утомлению, позволит количественно (постадийно) характеризовать глубину утомления.

Результаты психофизиологического исследования работоспособности в условиях монотонной деятельности изложены в монографии В.И. Рождественской (1965, 1980), которая посвящена изучению индивидуальных различий между людьми по уровню их работоспособности. Установлено, что эти различия зависят не только от скорости наступления утомления, но и от специфики самой деятельности, так, например, хорошо известно, что при однообразной деятельности работоспособность снижается раньше, чем при немонотонной, характеризующейся разнообразием трудовых задач и операций. Кроме того, проведено изучение индивидуальных различий с позиций учения о высшей нервной деятельности в русле реализации идей Б.М. Теплова об изучении свойств нервной системы как пути познания природы индивидуально-психологических различий между людьми. Б.М. Теплов (1961) подчеркивал, что «значение этого раздела психологических знаний особенно остро выступает во всех тех случаях, когда психология непосредственно обращается к жизни, к практике» (Теплов, 1961, с. 5).

Б.М. Теплов обосновывает точку зрения, согласно которой в условиях однообразной деятельности развивается специфическое тормозное состояние, сходное по внешним проявлениям с утомлением, но отличное от него по своей природе. Если в основе утомления лежит запредельное торможение (понимаемое, по И.П. Павлову, как результат истощения нервных клеток), то в основе монотонии – другой вид торможения – угасательного (по И.П. Павлову) или превентивного (по П.В. Симонову) типа. В проведенных исследованиях получены некоторые новые данные о природе и психологических проявлениях силы нервной системы. Установлено, что сильную нервную систему отличает от слабой функциональный уровень, при котором лучше сохраняется устойчивая работоспособность: для сильной нервной системы оптимальным является более высокий, а для слабой – более низкий функциональный уровень. Снижение функционального уровня, возникающее в условиях однообразной деятельности, оказывает отрицательное влияние на работоспособность людей с сильной нервной системой.

Проблемы умственного утомления и нервно-психического напряжения в процессе трудовой деятельности в некоторых исследованиях рассматриваются в причинно-следственных отношениях. Развитию утомления часто предшествует повышение функциональной напряженности, а напряженная, с точки зрения психолого-физиологического состояния, деятельность способствует более глубокому и раннему утомлению. С другой стороны, процесс развития утомления приводит к снижению необходимого для выполнения работы уровня напряжения функций организма и психики.

В процессе трудовой деятельности человек переживает успех и неудачи, радость и печаль, счастье и огорчение, бодрость и безразличие, готовность и опустошенность, боязнь, страх, печаль, удовлетворенность и другие эмоции и чувства. Очень важно отметить, что эмоциональные переживания и напряжение при разных видах работы по степени значимости, силы, яркости выражаются в широком диапазоне интенсивности, устойчивости, длительности и их проявления в выраженных формах представляют для человека своеобразную нагрузку, которая может способствовать развитию утомления.

Вопросам психического и физиологического напряжения в процессе деятельности специалистов различного профиля посвящена работа А.И. Киколова «Умственно-эмоциональное напряжение за пультом управления» (1967). Характеризуя деятельность за пультом управления режиссеров, диспетчеров аэропортов, поездных диспетчеров железнодорожного транспорта и других специалистов, автор отмечает, что основными особенностями их трудового процесса является наличие разнообразных штатных (типовых) и нештатных задач, подчас дефицит времени и информации, высокий темп работы и ее ответственность, сложность, наличие других факторов умственной деятельности, которые приводят к развитию нервно-психического напряжения (адекватной реакции на рабочую нагрузку) и напряженности (чрезмерной, неадекватной функциональной реакции).

А.И. Киколов объясняет механизм развития умственно-эмоционального напряжения взаимозависимостью функционального состояния коры и подкорковых образований, главным образом гипоталамической области, необходимостью кортико-таламических связей. Функции гипоталамуса как аппарата, регулирующего эндокринную деятельность, обмен веществ, трофику и другие вегетативные функции, а также оказывающие влияние на психическую деятельность (регуляция уровня психической активности, эмоционального тонуса) можно рассматривать как механизм регуляции процессов не только функционального напряжения, но и снижения активности функциональных систем при утомлении.

Автор подчеркивает, что особо важное значение для физиологии умственно-эмоционального труда имеет изучение адаптационных синдромов, обеспечивающих постоянство внутренней среды (гомеостаза). Имеется много данных о важной роли эндокринной системы (гипофиз – кора надпочечников) в защитно-приспособительных реакциях организма в ответ на воздействие различных неблагоприятных факторов, которые характеризуют содержание и условия умственной деятельности.

Нервная регуляция функций различных систем организма при умственной и физической работе на протяжении многих лет изучалась И.А. Кулаком. Результаты этой работы представлены в монографии «Физиология утомления при умственной и физической работе человека» (1968). Автор обратил особое внимание на соотношение процессов расходования энергетических веществ во время работы и их восстановления. Чем больше нарушается соотношение между двумя этими процессами, тем быстрее развивается утомление. В исследованиях показано, что процесс расходования энергии все время изменяется в соответствии с изменением интенсивности работы, а восстановительный процесс «отстает» от быстрых перемен. Поэтому с самого начала работы процесс расходования активных энергетических веществ идет с наибольшей интенсивностью, а интенсивность восстановительного процесса нарастает постепенно, становясь наибольшей через некоторое время, но все больше отставая от интенсивности расходования энергии.