Определение физической работоспособности человека

Основные положения исследования и коррекции физической работоспособности человека

Источник: "Методы исследования и фармакологической 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 [Рудный Н. М., Бодров В. А., 1983]. 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 [Новиков В. С. и др., 1998]. 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 [Аулик И. В., 1979]. Некоторые исследователи считают необходимым в зависимости от длительности работы раздельно оценивать краткосрочную и долгосрочную работоспособность [Новакатнкян А. О., 1982, и др.]. 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. [Бобков Ю. Г., Виноградов В. М., 1982]. 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 [Рудный Н. М., Бодров В. А., 1983, и др.]. 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 [Загрядский В. П., 1972]. 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 [Невзоров В. П., Калина Т. С.,1985], 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 [Бузунов В. А., 1985]. 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 [Агаджанян Н. А., Шабатура Н. Н., 1989]. 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 [Нетудыхатка О. Ю. и др., 1990, и др.].

Высокая устойчивая работоспособность формируется в ходе индивидуальной адаптации организма человека, 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» [Меерсон Ф. 3., 1981]. 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 [Попов А. К., 1985]. 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.

У разных лиц развитие отдельных компонентов физической работоспособности может резко отличаться в зависимости от наследственности, профессии, уровня и характера физической активности, занятий различными видами спорта и т. д. Корреляция между отдельными факторами, обусловливающими работоспособность, варьирует в широких пределах. Наиболее важное значение при проведении физических нагрузок имеет состояние аэробной и анаэробной мощности организма.