Утомление и процессы восстановления

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Автономная некоммерческая организация

дополнительного профессионального образования

«Межрегиональный институт развития образования»

Урок 5. Утомление и процессы восстановления, обмен веществ

Любая деятельность сопровождается процессами утомления и восстановления. Утомление – это нормальное функциональное состояние организма, возникающее вследствие работы при недостаточности восстановительных процессов. При утомлении наблюдается торможение в коре головного мозга, биологически необходимое для предупреждения истощения организма. Физическая работа приводит в первую очередь к мышечному утомлению, а усиленная или монотонная умственная нагрузка вызывает преимущественно утомление центральной нервной системы. Обе формы утомления проявляются как при физической, так и при умственной деятельности, совсем отделить одну от другой нельзя. В случае сильного физического утомления ухудшается также и умственная деятельность, и наоборот, после напряженного умственного труда снижается способность к выполнению работы, требующей больших физических усилий.

Состояние обеих форм утомления связано с изменением активности нервных центров, нарушениями процессов передачи нервных импульсов, с истощением энергетических запасов и др. В результате, уменьшается сила и выносливость мышц, ухудшается координация движений, замедляется скорость переработки информации, ухудшается память, затрудняется усвоение теоретического материала и т.д. Величина этих изменений зависит от степени напряженности и продолжительности выполняемой работы – физической или умственной. Утомление зависит и от специфики труда: оно наступает быстрее при выполнении работы, протекающей в неблагоприятных условиях (вибрация, интенсивный шум и др.), в одной и той же позе, сопровождающейся нервно – эмоциональным напряжением, высокой ответственностью за результаты и т.д.

Проявлениями утомления могут быть общая слабость, нежелание выполнять свою работу и даже определенные изменения в поведении человека – раздражительность, подавленность или апатия.

Но утомление – это еще и стимулятор, мобилизующий как резервы организма, так и восстановительные процессы. Физическое или умственное напряжение приводят к увеличению возможностей организма. Это трудовая тренировка. После прекращения работы в организме происходят процессы восста- новления, Трудоспособность восстанавливается постепенно, доходит до уровня, предшествующего работе, поднимается за- тем несколько выше него и после этого снова понижается до исходного уровня. Такая кривая восстановления трудоспособ- ности показывает, что наиболее целесообразно вновь начинать работать в период наибольшей трудоспособности. И слишком короткое и слишком продолжительное время отдыха не способствует росту производительности труда.

Утомление связано с чувством усталости. Усталость – субъективное состояние. Иногда человек может ощущать усталость, не будучи утомленным (например, при монотонной работе или в случае недостаточной мотивации к выполнению той или иной деятельности). И, наоборот, в состоянии утомления может не замечать усталости, например, если он прибывает в веселом, радостном настроении.

Недостаточный по времени отдых, выполнение работы на фоне недовосстановления, систематическое перенапряжение, непродуманная организация труда, непланомерная неритмичная работа, плохой психологический микроклимат в рабочем коллективе или в семье могут привести к переутомлению, а значит к перенапряжению нервной системы, сердечно-сосудистым нарушениям, снижению защитных свойств организма. Переутомление может развиться и на фоне какого- либо малозаметного хронического заболевания, когда обычная нагрузка окажется не по силам.

Переутомление, возникающее в результате умственной или физической деятельности, всегда граничит с заболеванием. Появляются на первый взгляд беспричинные физические недомогания: головная боль, нарушение сна и аппетита, боли в области сердца, чрезмерная потливость, дрожание рук, обостряются хронические заболевания. Переутомление не устраняется обычным отдыхом. Иногда не помогает даже более продолжительный и хорошо организованный отдых. Требуются специальные меры восстановления.

Специфика умственного труда состоит в том, что его трудно дозировать. Наступление нервного (умственного) утомления, в отличие от мышечного (физического), не приводит к автоматическому прекращению работы. Физическое утомление проявляется, прежде всего, снижением работоспособности мышц, которое не дает возможности эффективно продолжать работу, поэтому человек вынужден делать достаточные перерывы, чтобы отдохнуть. Тем самым, предупреждая наступления переутомления. Кроме того, после прекращения физической работы человек сразу отключается от нее. Творческую же деятельность трудно произвольно прекратить. Она продолжается и в послерабочее время и даже во сне. Часто оптимальные результаты могут быть достигнуты при длительной и упорной сосредоточенности на решении какой-либо задачи. В связи со способностью ЦНС длительное время работать с перегрузкой, начальные признаки утомления легко игнорируются. Процесс торможения может быть подавлен волевым усилием, человек продолжает работу. В этом случае само утомление не ликвидируется, а лишь отдаляется по мере исчерпания волевого напряжения. Если во время не отдыхать, то такая постоянная работа с перегрузкой вызовет перевозбуждение, невротические сдвиги, которые, накапливаясь и углубляясь, приведут к пере- утомлению и заболеванию человека. Умственное переутомление особенно опасно для психического здоровья и имеет более длительный период восстановления.

Правильно организованный режим дня, послерабочий отдых, физкультурные занятия, спортивные увлечения создают положительный эмоциональный фон, увеличивают работоспособность, помогают снять усталость и предупредить переутомление.

2.Обмен веществ и энергии

Живой организм и окружающая среда образуют единую систему, между ними происходит беспрерывный обмен веществами и энергией.

В обмене веществ принимают участие питательные вещества – белки, жиры и углеводы, а также вода и минеральные вещества. Кроме того, организм нуждается в особых веществах

– витаминах. Все эти вещества должны регулярно поступать в организм в составе пищи (см. п. 5.1). Питательные вещества необходимы для построения тканей и являются источниками энергии. Белки, жиры и углеводы пищи представляют собой сложные органические вещества и в таком виде организмом не усваиваются. Пища, поступившая в организм, подвергается в пищеварительной системе механическим и химическим воздействиям, в результате которых сложные вещества превращаются в более простые. Они всасываются во внутреннюю среду, а затем используются клетками организма.

Белки используются в организме преимущественно в качестве пластического материала, т.е. идут на построение живого вещества. В этом отношении они не могут быть заменены другими питательными веществами. В силу того, что в состав белков входит азот, их называют азотсодержащими веществами. Белки, принятые в составе пищи, в пищеварительной системе расщепляются на аминокислоты и всасываются в кровь. Кровь разносит аминокислоты по всему организму. В различ- ных органах из аминокислот происходит образование свойственных человеку белков. Белки составляют три четверти плотной массы тела. Белки в организме в запас не откладываются, излишки аминокислот превращаются в жиры или углеводы.

Часть белков самого организма, а также белки, поступившие в организм, но не использованные в качестве пластического материала, подвергаются окислению (соединение с кислородом), особенно при недостатке углеводов и жиров. Окисление белков сопровождается высвобождением энергии, которая используется организмом. Продукты распада белков, как и других питательных веществ, выводятся из организма через органы выделения.

Жиры являются источником энергии и участвуют в пластических процессах, являясь структурной частью клеток и тканей. В процессе пищеварения жиры пищи расщепляются на глицерин и жирные кислоты. Во время всасывания глицерин и жирные кислоты превращаются в специфический для человека жир. В тканях, поступившие из кишечника жиры, подвергаются окислению, при этом освобождается энергия. Как энергетический материал жир используется в состоянии покоя, при выполнении длительной малоинтенсивной мышечной работы, при которой не образуется кислородный долг, так как для окисления жиров требуется больше кисло- рода, чем при окислении углеводов. Излишек жира откладывается в виде запаса, например, в подкожном слое. Жир в организме может образовываться из белков и углеводов, при их избыточном поступлении. Особенно эффективно этот процесс происходит при избытке углеводов.

Углеводы являются главным источником энергии в организме и входят в состав тканей. Для окисления углеводов требуется меньше кислорода, чем для окисления жиров и белков, что делает углеводы более предпочтительными источниками энергии, особенно в условиях недостаточного снабжения организма кислородом. Углеводы в пищеварительной системе расщепляются на простые сахара, преимущественно глюкозу. Глюкоза всасывается в кровь, из крови она поступает в клетки. В клетках глюкоза используется для образования энергии. При недостаточном поступлении углеводов с пищей они могут образовываться из белков и жиров.

Излишки глюкозы накапливаются в виде гликогена, особенно в печени и мышцах. При уменьшении концентрации глюкозы в крови гликоген превращается в глюкозу, которая поступает в кровь. Таким образом, в крови поддерживается постоянная концентрация глюкозы (гомеостаз). Запасы углеводов интенсивно используются при кратковременных интенсивных физических нагрузках, но полностью они никогда не исчерпываются. При уменьшении запасов гликогена его дальнейшее расщепление прекращается, что приводит к уменьшению содержания глюкозы в крови. Это является одним из факторов, способствующих развитию утомления. Через некоторое время напряженной мышечной деятельности в связи с истощением запасов гликогена начинают окисляться жиры. У недостаточно подготовленных людей при напряженной работе содержание сахара в крови может упасть вдвое по сравнению с нормой. У тренированных подобного падения не происходит, так как у них усиливается способность использовать жиры в качестве источника энергии.

Работоспособность значительно снижается и во время занятий натощак. Поэтому для успешного выполнения длительной напряженной работы необходимо пополнять углеводные запасы организма.

Вода и минеральные вещества не являются питательными веществами и источниками энергии, но входят в состав

тканей и принимают участие в обмене веществ и в различных физиологических процессах происходящих в организме.

Витамины – особые органические вещества, жизненно необходимые организму. Они не используются на образование тканей и не являются источником энергии, но участвуют в обмене веществ и в других процессах.

Как говорилось выше, белки, углеводы и жиры, поступившие в организм, используются не только для построения тканей, но и являются источниками энергии. При расщеплении этих веществ выделяется химическая энергия, превращающаяся в организме в другие виды энергии (биоэлектрическую, механическую, тепловую и др.), за счет которой происходят все жизненные процессы: сокращение мышц, деятельность нервной системы, кровообращение, работа желез и др.

Интенсивность обмена можно определить по количеству образовавшегося в организме тепла. При окислении питательные вещества дают следующее количество теплоты: 1 г белков – 4,1, 1 г углеводов – 4,1 и 1 г жиров – 9,3 килокалорий.

В процессе жизнедеятельности организм человека, получая энергию с пищей, тратит ее на работу внутренних органов, на поддержание гомеостаза, на умственную и физическую работу.

Количество энергии, которое используется организмом в условиях полного покоя, лежа, натощак, при температуре окружающего воздуха 16–18 градусов называется основным обменом. Величина основного обмена зависит от возраста, веса тела, эмоционального состояния и других факторов. У взрослого человека основной обмен в среднем составляет 1700 килокалорий в сутки

Во время работы, которую производит человек, происходят дополнительные затраты энергии. Дополнительный расход энергии зависит от вида и продолжительности работы. Общие затраты энергии (основной обмен плюс энергия на работу) у лиц умственного труда, не занимающихся спортом, составляют в сутки 2700–3500 килокалорий. Например, по сравнению с расходом энергии в состоянии покоя, повышаются энергозатраты на 16% при чтении сидя «про себя», на 48% при чтении вслух, на 46% при слушании лекций, при докладах и чтении лекций (стоя) – на 94%.

Затраты энергии резко возрастают у людей, занимающихся тяжелой физической работой, и могут достигать у них 5000 килокалорий и выше. Спортивная деятельность сопровождается значительным увеличением суточного расхода энергии (до 4.500 – 5000 ккалл и больше). При прочих равных условиях, чем интенсивнее и продолжительнее работа, тем больше расход энергии. После окончания мышечной деятельности расход энергии некоторое время остается повышенным. Это обуславливается, например, химическими процессами в мышце, связанными с окислением молочной кислоты.

На уровень расхода энергии влияют также эмоции и условия внешней среды: температура и влажность воздуха, сила ветра и др.

Для, поддержания нормальной массы тела, обеспечения высокой умственной и физической работоспособности, профилактики заболеваний необходимо сохранять энергетический баланс – равенство между количеством энергии, полу- чаемым организмом с пищей, и величиной энергетических затрат.

Занятия физическими упражнениями или спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие обмен веществ и энергии.

С обменом веществ тесно связаны процессы теплообразования и теплоотдачи. Средняя температура у здорового человека колеблется в пределах 36,0–36,9 градусов. Поддержание постоянной температуры тела обеспечивается системой терморегуляции. Терморегуляция заключается в поддержании опре- деленного равновесия между теплообразованием и теплоотдачей. У здорового человека между теплообразованием и теплоотдачей обычно существует равновесие: в окружающую среду выделяется столько тепла, сколько образуется в организме. Благодаря такому соответствию температура тела поддерживается на одном уровне. Эти процессы регулируется нервной системой. Теплообразование происходит при распаде химических веществ, потребляемых с пищей, при мышечной деятельности, холодовой дрожи. Теплоотдача во внешнюю среду осуществляется через кожу, органы выделения, с потом, посредством дыхания. При высокой температуре внешней среды рефлекторно расширяются кровеносные капилляры кожи, и учащается дыхание. В результате происходит усиление теплоотдачи. Понижение внешней температуры, рефлекторным путем приводит к сужению кожных капилляров, в результате чего теплоотдача уменьшается. При чрезмерно низкой или высокой температуре терморегуляция нарушается.

При мышечной работе существенно увеличивается образование тепла в сокращающихся мышцах. Одновременно увеличивается и теплоотдача, в основном за счет испарения пота и учащения дыхания. Систематическая физическая тре- нировка повышает устойчивость к перегреванию и к переохлаждению. Например, тренированные лыжники при охлаждении их тела до 35°С сохраняют высокую работоспособность. Также тренированные люди справляются с нагрузками даже тогда, когда температура их тела достигает 38°С и более.