2015-06-10
1633Функциональные состояния оператора
Функциональное состояние оператора – это комплекс наличных характеристик тех функций и качеств человека, которые прямо или косвенно обусловливают выполнение трудовой деятельности. Это определение проводит грань между состоянием человека и состоянием его отдельных физиологических и психофизиологических функций. Получив сведения об этих функциях, мы еще не можем судить о состоянии оператора, не зная условий взаимодействия и взаимовлияния этих функций в процессе деятельности.
Вторая сторона этого определения заключается в его практической направленности – важно то изменение, которое сказывается на рабочей деятельности. В связи с этим вводится еще два понятия: сдвиг состояния и изменения состояния.
Под сдвигом понимается любое отклонение изучаемых интегральных или частных характеристик от состояния, принятого за начало отсчета. Эти изменения могут быть количественно различны и обусловливаться как внутренними (флюктуация, биологический ритм), так и внешними причинами. В тех случаях, когда независимо от количественных характеристик сдвиг состояния ведет к изменению качества деятельности, говорят об изменении состояния.
Определение термина «функциональное состояние» позволяет дать и классификацию состояний, основанную на указанном выше критерии важности для выполнения рабочих реакций.
Исходным в такой классификации является состояние оперативного покоя, под которым понимается такой комплекс характеристик оператора, который обеспечивает его включение в непосредственный рабочий процесс. При включении оператора в трудовую деятельность состояние оперативного покоя сменяется рядом других состояний, зависящих как от самой деятельности и внешних факторов среды, так и от исходных физиологических и психологических характеристик человека (Генкин А.А., Медведев В.И. Прогнозирование психофизиологических состояний. Л., «Наука», 1973; Эргономика. Принципы и рекомендации. Вып. I, II, III. 1967, 1968, 1970, М., ВНИИТЭ).
Динамика изменений функционального состояния во время работы и развитие утомления
Изменения функционального состояния оператора в процессе выполнения им рабочей деятельности проходит несколько фаз, или этапов, которые обозначаются как фазы и изменения работоспособности: 1) мобилизация, 2) первичной реакции, 3) гиперкомпенсации, 4) компенсации, 5) субкомпенсации, 6) декомпенсации, 7) срыва или перенапряжения. Кроме этих фаз, можно выделить стоящую несколько особняком фазу конечного порыва.
Такое разделение на фазы обусловлено тем, что каждая из них характеризуется закономерными изменениями физиологических функций и различием в оценке этих фаз в зависимости от успешности выполнения работ.
Фаза мобилизации называется предстартовой. Организм мобилизуется еще до начала работы, когда условнорефлекторным путем происходит повышение тонуса центральной нервной системы и усиление функциональной активности ряда органов и систем. Как было установлено Л.А. Орбели, это усиление осуществляется благодаря адаптационно-трофическим влияниям центральной нервной системы как на сами исполнительные органы, так и на их регулирующие центры. Такое повышение тонуса связано как с неспецифическим усилением активности сердечно-сосудистой и дыхательной систем, ряда эндокринных органов и усилением процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе, так и со специфическими сдвигами, облегчающими функционирование тех систем, которые будут непосредственно участвовать в работе.
Характер специфических сдвигов определяется ранее выработанными навыками в работе и степенью тренированности организма теми временными связями, которые существуют у человека. Непосредственным выражением фазы мобилизации является некоторое возрастание силы сердечных сокращений, подъем максимального артериального давления, усиление и углубление дыхания. Субъективно эта фаза выражается в некотором отвлечении от внешних посторонних раздражителей, во внутренней собранности, обдумывании особенностей предстоящей работы и т.п.
Фаза первичной реакции характеризуется небольшим снижением почти всех показателей функционального состояния. Физиологический механизм этой фазы связан с внешним торможением, возникающим в результате изменения характера раздражителей, поступающих в центральную нервную систему. Эта фаза кратковременна и длится всего несколько минут. Ее длительность зависит в первую очередь от степени тренированности специалиста, его опыта и знания характера выполняемой работы. Существует определенное соотношение между фазой мобилизации и фазой первичной реакции. Если специфическая сторона фазы мобилизации выражена достаточно отчетливо, то фаза первичной реакции может вообще не наблюдаться и сразу же наступает третья фаза.
Фаза гиперкомпенсации – одна из наиболее сложных фаз изменения работоспособности, занимающая весь начальный период работы. Она является как бы логическим продолжением первой фазы и отражает процесс мобилизации организма и повышение тонуса центральной нервной системы. Однако между ними имеется существенная разница. Первая фаза характеризует процесс подготовки организма к работе вообще, в то время как здесь на фазе гиперкомпенсации происходит приспособление человека к наиболее экономному, оптимальному режиму выполнения данной конкретной работы. При этом процессы генерализации, доминирующие в период приспособления, постепенно сменяются вырабатываемым четким ограниченным динамическим стереотипом.
В этой фазе нет еще точного соответствия реакций организма характеру работы, величине нагрузки: организм реагирует на данную величину нагрузки с большей силой, чем это необходимо. В двигательных реакциях участвует большее, чем требуется, число функциональных мышечных единиц. Происходит как бы поиск оптимального режима работы, когда, используя систему обратной связи, путем проб и ошибок организм вырабатывает наилучшее соответствие своих реакций требуемым условиям.
Внешним проявлением этой фазы является начальное повышение всех показателей функционального состояния систем, обеспечивающих работу, особенно резко выраженное в двигательной сфере. Длительность и выраженность этой фазы также определяются степенью тренированности человека к данной работе. В отличие от второй фазы эта фаза всегда присутствует, однако у хорошо тренированных людей длится короткое время.
Чтобы отличить эту фазу от следующей нужно помнить, что третья фаза является динамической, ее показатели нестабильны, они довольно резко изменяются на протяжении коротких отрезков времени.
Фаза компенсации. В этой фазе происходит установление оптимального режима работы органов и систем организма и вырабатывается определенная стабилизация показателей. Физиологический уровень активности систем и органов является оптимальным, необходимая мобилизация основных реакций и компенсаторных уже осуществлена, режим работы наиболее экономен. Эти особенности характеризуют фазу компенсации. Она называется так потому, что возникшее в результате мобилизации организма некоторое расхождение в функционировании систем здесь компенсируется.
Показатели функционального состояния организма в этой фазе становятся стабильными и несколько превышают исходный уровень или же равны ему. Эффективность труда в этот период максимальна. В процессе подготовки специалистов и их тренировки следует стремиться к тому, чтобы длительность этой фазы была максимальной.
Фаза субкомпенсации. При определенной интенсивности и длительной работы высокий уровень физиологических реакций начинает несколько снижаться, показатели функционального состояния ухудшаются. Происходит своеобразная перестройка организма: необходимый уровень работы поддерживается за счет ослабления менее важных функций.
Качественно меняется характер компенсаторных реакций: компенсация осуществляется за счет процессов, менее выгодных энергетически и функционально. Например, в сердечно-сосудистой системе обеспечение необходимого кровоснабжения органов осуществляется не за счет преимущественного увеличения силы сердечных сокращений, а за счет возрастания их частоты. Такое включение дополнительных форм компенсации поддерживает относительно стабильное функциональное состояние рабочих систем организма, однако уровень их значительно снижен. Эффективность труда при этом понижается. Наиболее слабо реагирует организм в этой фазе на увеличение интенсивности труда, которое приводит к наступлению следующей фазы.
Фаза декомпенсации. В этой фазе происходит неуклонное ухудшение функционального состояния организма, причем изменяются и наиболее важные для данного труда функции. Эта фаза характеризуется как выраженными вегетативными нарушениями – тахикардией, учащением дыхания, так и нарушением точности координации движений, появлением большого количества ошибок в работе и т.д. Эффективность труда понижается. При продолжении работы фаза декомпенсации может довольно быстро перейти в фазу срыва.
Фаза срыва. В этой фазе наблюдается значительное расстройство регулирующих механизмов, ярко выраженная неадекватность реакций организма на сигналы внешней среды, резкое падение работоспособности, вплоть до невозможности продолжения работы. Нарушение деятельности внутренних органов, осуществляющих вегетативные функции, может привести к коллаптоидному состоянию и обморокам. В литературе имеются указания и на смертельные исходи при чрезвычайно напряженных и длительных физических нагрузках. Возникшие изменения требуют длительного отдыха и даже лечения.
В литературе вторую и третью фазы нередко объединяют в одну фазу, называемую фазой втягивания или врабатываемости, а фазы пятую и шестую – в фазу утомления.
В том случае, когда длительная работа приводит только к появлению четвертой или пятой фазы, перед окончанием работы возникает специфическое состояние, называемое периодом или стадией конечного порыва. Сущность этой стадии заключается в срочной мобилизации через вторую сигнальную систему всех дополнительных резервных сил организма и резком повышении работоспособности.
Выраженность и длительность этой стадии во многом определяется характером раздражителей второй сигнальной системы. Наибольший эффект достигается в том случае, когда они связаны со стимулами большого социального значения – соревнованием, чувством ответственности перед коллективом, сознанием важности решаемых задач.
Таким образом, начиная с фазы субкомпенсации, возникает специфическое состояние утомления. Время наступления этой фазы различно и зависит от ряда причин (Ломов Б.Ф. Человек и техника. Очерки инженерной психологии. М., «Сов. радио», 1966; Крылов А.А. Человек в автоматизированных системах управления. Л., изд. ЛГУ, 1972).
Фаза или состояние врабатываемости имеет очень большое значение для обеспечения заданной эффективности системы, поэтому необходимо остановиться на некоторых факторах, влияющих на длительность и выраженность этой фазы.
Наиболее общее значение имеет уровень тренированности оператора: чем он выше, тем короче период врабатываемости, тем меньше колебание эффективности; сюда же относится и исходное состояние оператора, определяемое характером отдыха перед работой.
Среди ряда частных факторов следует отметить следующие:
- уровень сложности алгоритма: чем он сложнее, тем больше время врабатываемости;
- ритм работы: при равномерном ритме врабатываемость осуществляется быстрее;
- число перерывов в работе и их продолжительность; при очень больших перерывах в процессе дежурства может быть несколько периодов врабатываемости;
- наличие информационного шума, оказывающего такое же влияние, как и сложность алгоритма.
Факторы деятельности, вызывающие утомление
Основным фактором, вызывающим утомление, является интегральная экстенсивностная напряженность деятельности (нагрузка). Помимо абсолютной величины нагрузки на степени развития утомления сказывается еще ряд факторов, среди которых необходимо выделить следующие:
- статистический или динамический характер нагрузки;
- интенсивность нагрузки, т.е. ее распределение во времени;
- постоянный и ритмический характер нагрузки.
Статистическая физическая нагрузка при прочих равных условиях ведет к большему развитию утомления, чем динамическая, причем субъективное ощущение усталости в этом случае выражено особенно отчетливо.
Время наступления утомления и его выраженность зависят от степени интенсивности нагрузки следующим образом: при увеличении интенсивности нагрузи утомление наступает раньше, при уменьшении – время наступления утомления не изменяется (в последнем случае производительность труда значительно снижается, что не выгодно). Существует определенная оптимальная интенсивность нагрузки, при которой утомление развивается медленнее всего.
Помимо величины нагрузки существует ряд дополнительных или способствующих развитию утомления факторов. Сами по себе они не ведут к развитию утомления, однако, сочетаясь с действием основного фактора, способствуют более раннему и выраженному наступлению утомления. Эти факторы можно разбить на три большие группы: 1) микроклимат, 2) использование техники, 3) нарушение режима труда и отдыха.
К первой группе относятся: пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, повышенное содержание углекислого газа, высокая температура среды, повышенная влажность, изменение барометрического давления и т.п.
Наибольшим разнообразием характеризуется вторая группа. Среди причин, входящих в эту группу, следует назвать изменение состава воздуха – загрязненность его различными газами (например, продуктами неполного сгорания топлива и др.); действие механических сил, ведущих к вибрации, тряске, ускорениям, воздействие электромагнитных колебаний, шумов и ультразвука, изменение освещенности, неудобство рабочей позы и многие другие.
Наконец, к третьей группе относятся факторы, связанные в основном с нарушением режима труда и отдыха: недостаточность времени для восстановления сил после утомления, неправильное использование перерывов между работой, непродуманное планирование работы и отдыха.
На развитие утомления сильно влияют эмоциональные факторы. Выраженность и время наступления утомления зависят от исходного функционального состояния человека, его общего и специального физического развития, тренированности и т.п.
Среди видов утомления следует специально указать на один специфический вид, возникающий при отсутствии деятельности. Оно довольно часто встречается в современном производстве у специалистов, деятельность которых связана с приемом нерегулярно и неожиданно поступающей информации, т.е. работающих в режиме ожидания. Этот вид утомления занимает промежуточное место между общим и умственным утомлением. Чувство усталости у этих специалистов частично обусловлено статической рабочей позой, хотя в основном определяется развитием сенсорной напряженности.
Сказанное позволяет считать, что описанные фазы определяются сочетанием физических и информационных характеристик работы. Но существует еще одна специфическая форма изменения функционального состояния оператора, в меньшей степени связанная с физическими характеристиками. Это в основном реакция организма оператора на информационную структуру системы. Такая форма измененного функционального состояния называется специфической напряженностью (см. гл.1).
Динамика работоспособности, динамика утомления являются неспецифическими проявлениями организма, общей реакцией на интенсивность и экстенсивность рабочей деятельности, в то время как состояние специфической напряженности зависит от структуры и содержания информации в СЧМ.
В связи с этим основным критерием оценки специфической напряженности, вернее, оценки характера реакции организма на информационную структуру рабочего процесса является критерий адекватности. Исследование этого критерия позволяет выделить два типа состояния, которые были условно названы состоянием адекватной мобилизации и состоянием динамического рассогласования.
Состояние адекватной мобилизации – это состояние оператора, которое является оптимальным или близким к оптимальному для данных условий работы человека, включенного в конкретную систему управления. Симптоматика и выраженность этого состояния зависят прежде всего от объема информации, ее плотности и экстенсивности, от семантической значимости информации, характера кодирования, наличия шума, требуемых программ реализации принятой информации и особенностей управляемой системы. Чем больше требуемое состояние отличается от состояния оперативного покоя, тем больше выражена активная мобилизация.
Характерной чертой адекватной мобилизации является ее линейность, т.е. наличие прямой зависимости от субъективной трудности выполняемой работы.
Первым шагом диагностики, или прогнозирование этого состояния является количественный анализ информационной модели рабочего процесса для выяснения, какой элемент этой деятельности в первую очередь определяет степень адекватной мобилизации. В большинстве случаев отправной точкой для суждения служит положение найденных характеристик на шкале предельных возможностей человека.
Выявление ведущего элемента деятельности решает вопрос о том, какое свойство или свойства оператора определяют его выполнение, а состояние соответствующих функций и будет в первую очередь характеризовать степень адекватной мобилизации. Однако помимо этого изменяется и состояние связанных с ведущей функцией систем неспецифического обеспечения и регулирующих нервных образований. Поскольку состояние этих систем не отвлекает оператора от выполнения основных обязанностей, а сами показатели довольно тесно коррелируют с уровнем работ основной системы, то о степени напряженности часто судят именно по состоянию этих систем.
Ниже приведен пример зависимости частоты пульса у операторов-телеграфистов от увеличения числа принимаемых в минуту знаков (табл. 4.1.)
Здесь таблица № 4.1
Эти данные получены при исследовании работы первоклассных телеграфистов, для которых данная работа не представляла никаких трудностей. Отмеченные изменения пульса обусловлены необходимостью обеспечения энергией работы по скорописи знаков. Следует указать, что полученная зависимость аналогична той, которая характеризует так называемую динамическую физиологическую норму частоты пульса при разной степени физической нагрузки (табл. 4.2).
Здесь таблица № 4.2.
Аналогичные изменения можно обнаружить по показателям артериального давления и другим вегетативным функциям. Подобные изменения являются закономерной реакцией, обеспечивающей ответ организма и обусловливающей высокую надежность и точность в работе. Состояние адекватной мобилизации характеризуется минимальным числом ошибок в работе и выбором оптимального алгоритма деятельности.
Может возникнуть вопрос: поскольку внешние признаки стадии адекватной мобилизации очень близки к той стадии работоспособности, которая была описана как фаза компенсации, то не является ли такое разделение искусственным? Конечно, эти состояния во многом сходны, однако два существенных обстоятельства позволяют их разделить. Во-первых, это связь состояния адекватной мобилизации только с информационной структурой работы: при увеличении трудности работы выраженность стадии увеличивается, при уменьшении ослабевает; фаза компенсации более устойчива и мало меняется при временных колебаниях интенсивности работы. Во-вторых, она не связана со временем работы и может быть одинаково выражена как в начале, так и в конце ее.
В тех случаях, когда предъявляемые к организму требования находятся на пределе его физиологических возможностей или превышают их, наблюдается переход состояния адекватной мобилизации в состояние динамического рассогласования. Однако динамическое рассогласование может возникнуть и при небольшой информационной загрузке, когда имеются различного рода эмоциональные сдвиги, особенно связанные с малым навыком в работе.
Состояние динамического рассогласования. При динамическом рассогласовании нарушается основная закономерность предыдущей стадии – уровень работы по восприятию информации не соответствует ожидаемому физиологическому состоянию. О таком состоянии свидетельствуют большие сдвиги вегетативных реакций, появление дополнительных реакций, в частности, потоотделения, расширения сосудов кожи, нарушения мышечного баланса и др. Это состояние чрезвычайно важно для оценки работы специалиста, поскольку оно сопровождается выраженными нарушениями работоспособности и появлением большого числа ошибок, лишними действиями, увеличением времени работы, вплоть до отказа от работы или ее прекращения.
Обобщенный характер динамического рассогласования приводит к тому, что ошибки и неправильные действия наблюдаются даже тогда, когда оператор должен выполнять требуемые по ходу работы не сложные для него действия, в ином состоянии выполняемые безотказно. На этом основан один из приемов оценки рассогласования, когда оператору по ходу работы предлагают выполнять ряд тестов возрастающей сложности, обычно хорошо выполняемых. Чем проще тест, при котором появилось затруднение или ошибка, тем глубже динамическое рассогласование.
В табл. 4.3. приведен пример такого испытания операторов, находящихся в состоянии различных степеней динамического рассогласования. Контрольным тестом служит количество запоминаемых цифр, которые необходимо воспроизвести сразу после их предъявления.
Здесь табл. № 4.3.
Видно, что при фоновом испытании, когда операторы находились в состоянии адекватной мобилизации, ими воспроизводилось шесть цифр. В состоянии динамического рассогласования один из них мог запомнить только четыре цифры, а другой – лишь две.
Динамическое рассогласование является более устойчивым, чем адекватная мобилизация; уменьшение интенсивности нагрузки не сразу приводит к ликвидации этого состояния и появлению адекватной мобилизации. Должно пройти известное время, прежде чем все признаки рассогласования исчезнут.
Диагностика функциональных состояний
Субъективные и объективные признаки состояния весьма многообразны и их выраженность зависит как от особенностей человека, так и от характера выполняемой работы.
Субъективные признаки. Характеристика субъективных признаков во многом определяется мотивами деятельности и, особенно при состоянии адекватной мобилизации, ряд отрицательных признаков может или не замечаться, или скрываться от экспериментатора.
В течение первых 3-4 фаз изменений работоспособности в ощущениях человека доминируют положительные мотивы: стремление к деятельности, чувство соревнования, определенное чувство ответственности за выполнение трудовых действий. По мере перехода к последующим фазам возникает постепенное смещение мотивов в сторону охраны индивудуума. Появляется чувство нежелания работать, стремление переключиться на более простые формы деятельности и т.п. Для крайних фаз и особенно для переутомления характерно появление мотива ненависти к работе, иногда с переориентацией объекта ненависти или на орудие труда или на окружающих членов коллектива.
По мере продолжения работы, даже при наличии фазы компенсации, и особенно при последующих фазах, как правило, возникает чувство усталости. Появляются боли, чувство онемения в конечностях, мышцах шеи, шум в голове, давление в висках, возникает головная боль и ряд зрительных нарушений. При выраженных явлениях утомления возникают ощущения перебоев в сердце, нехватки воздуха.
Объективные признаки состояния. При любом виде утомления детальное исследование может выявить изменение в характере функционирования любой системы организма, начиная от сердечно-сосудистой, двигательной и центральной нервной системы и кончая такими, казалось бы, не связанными с непосредственной работой системами, как пищеварительная и выделительная. Такое многообразие изменений отражает закономерности функционирования организма как единого целого и включает непосредственные реакции обеспечения функциональной нагрузки, компенсаторные реакции, комбинационные и т.п. (Генкин А.А., Медведев В.И. Прогнозирование психофизиологических состояний. Л., «Наука», 1973; Эргономика. Принципы и рекомендации. Вып. I, II, III. 1967, 1968, 1970, М., ВНИИТЭ; Ломов Б.Ф. Человек и техника. Очерки инженерной психологии. М., «Сов. радио», 1966; Крылов А.А. Человек в автоматизированных системах управления. Л., изд. ЛГУ, 1972).
Однако все эти изменения не возникают одновременно и не развиваются в одном и том же направлении. Некоторые авторы, фиксируя при утомлении изменение частоты пульса и кровяного давления, указывают, что эти изменения происходят лишь у 40-60% обследуемых лиц. Другие авторы отмечают, что у разных лиц эти показатели изменяются в разных направлениях. Динамика этих функций определяется рядом закономерностей, и, лишь обнаружив эти закономерности, мы сможем не только понять ход развития утомления, но и дать правильную оценку состоянию человека и активно воздействовать на развивающееся утомление.
Эти закономерности связаны с тем, что изменения возникают в первую очередь в тех органах и системах, которые непосредственно обеспечивают выполнение работы. При физической работе это мышечная система и двигательный анализатор, при зрительной – зрительный анализатор, при работе телефонистов – слуховой. Одновременно с этим изменения появляются в тех системах, которые обеспечивают функционирование этих основных систем – в дыхательной и сердечно-сосудистой.
Изменения в других системах, не связанных непосредственно с обеспечением выполнения приемов работы, при утомлении имеют принципиально иной характер и являются либо вторичными, имеющими общий, неспецифический характер, либо имеют регуляторное или компенсаторное значение, т.е. направлены на сбалансирование функционального состояния организма.
Сложные функции деятельности специалиста редко осуществляются при преимущественной нагрузке только какой-либо одной системы органов. Большая нагрузка при любом виде деятельности падает на зрительный и слуховой анализаторы. Изменения этих анализаторов могут возникать и вторично в связи с изменением характера функционирования центральной нервной системы. В свою очередь, изменение состояния анализаторов может повлиять на характер выполнения работы и тем самым ускорить развитие утомления.
Изменение функционального состояния афферентных систем проявляется прежде всего в чувствительности органов чувств. В ранних исследованиях неоднократно отмечались факты снижения тактильной и слуховой чувствительности при умственном утомлении. В ряде работ констатируется снижение различных видов зрительной чувствительности при утомлении. Изучались такие показатели, как острота зрения, чувствительность периферического зрения, время устойчивости ясного видения и цветоразличения. Авторы большинства работ, в которых констатируется снижение чувствительности органов чувств при утомлении, не ставили перед собой задачи нахождения количественных показателей, а лишь отмечали самый факт снижения чувствительности. В отдельных работах можно найти сообщения о том, что чувствительность снижалась до 20-40% по сравнению с исходным уровнем.
Довольно часто измерялась чувствительность глаза при воздействии электрических раздражителей в разных условиях, вызывающих утомление. Снижение чувствительности (изменение порога ощущения света при пропускании электрического тока через глаз) отмечено у школьников после занятий, у радистов после дежурства, у операторов на суммирующих машинах. Снижение чувствительности, согласно данным некоторых из перечисленных исследований, наблюдается в размерах от 15 до 70% исходного уровня.
Широкое применение при оценке умственного утомления нашел такой показатель, как критическая частота слияния мелькающих раздражителей (КЧМ). При этом применялись электрические раздражители глаза (критическая частота слияния фосфена - КЧФ), световые и звуковые раздражители. Величина изменения этих показателей, указанная в некоторых исследованиях, колеблется в пределах 0,5-10 (для КЧМ и КЧФ) и 10-40 (для звуковых раздражений в секунду).
Наблюдающееся при утомлении уменьшение частоты слияния мельканий означает, что происходит замедление во времени каждого цикла возбуждения, в результате чего каждое следующее возбуждение попадает на след, оставшийся от предыдущего, и интервал между раздражениями не воспринимается.
О скорости возникновения возбуждения свидетельствует такой показатель, как хронаксия. В состоянии утомления наблюдается удлинение адекватной оптической хронаксии, электрической хронаксии глаза, а также хронаксии мышц.
О скорости прекращения возбуждения, о длительности следа, остающегося после прекращения действия раздражителя, можно судить, в частности, по длительности зрительных последовательных образов. В литературе есть данные также и об увеличении длительности зрительных последовательных образов при утомлении.
Признаки изменения состояния ряда структур центральной нервной системы могут быть обнаружены также в увеличении длительности латентных периодов двигательных реакций на световые и звуковые раздражители. Удлинение латентных периодов отмечено у школьников после занятий, у диспетчеров на железной дороге, у операторов-вычислителей, у телефонисток, у летчиков.
Распространенные в последние годы ЭЭГ-методики позволило получить еще ряд показателей утомления: удлинение времени восстановления альфа-ритма после засвета, падение напряжения альфа-ритма, увеличение числа как быстрых, так и медленных волн ЭЭГ, а также увеличение коэффициента усвоения мозгом мелькающих световых раздражений.
Какие же показатели должны выбираться исследователем при изучении процесса развития утомления в тех системах, которые были признаны при анализе основными для выполнения работы? Для анализа физиологических реакций используются десятки и сотни различных показателей и методик. Конечно, все методики невозможно применить в конкретном случае. Решая этот вопрос, необходимо исходить из двух основных положений.
Первое заключается в том, чтобы выбранный показатель отражал наиболее полно функциональное состояние исследуемой системы, т.е. чтобы он был адекватен той работе, которую должна выполнять эта система. Этот метод не должен быть слишком грубым, способным уловить изменения лишь тогда, когда они будут слишком явно выражены, в противном случае мы рискуем просмотреть, не уловить начальных явлений утомления, не сможем проследить за его динамикой. В то же время избранный метод не должен быть слишком чувствительным, чтобы не принять небольшие функциональные колебания за явления утомления.
Второе основное положение связано с тем, чтобы любая система весьма многогранна в проявлении своей деятельности, своих свойствах. При развитии явлений утомления различные свойства системы изменяются по-разному. Так, исследуя работу зрительного анализатора, можно изучить остроту зрения, контрастную чувствительность абсолютные и дифференциальные пороги световой и цветовой чувствительности, зрачковый рефлекс, аккомодацию, мышечный баланс, частоту слияния световых мельканий и т.п.
Определить наиболее важную сторону деятельности системы не так просто. Исходя из общих положений теории утомления, утомление прежде всего связано с изменением состояния центральной нервной системы. Казалось бы, можно в любом случае исследовать только динамику основных нервных процессов в центральной нервной системе, изучить взаимоотношение возбуждения и торможения в коре и надсегментарных отделах мозга. Однако это не так. Дело в том, что в центральной нервной системе характер такого взаимоотношения чрезвычайно сложен и определяется наличной функциональной мозаикой. Мы можем при одном и том же состоянии утомления получить различные, противоположные по своему значению данные в зависимости от того, как мы исследуем центральную нервную систему. Результаты исследования связаны: а) с сигнальным значением применяемого раздражителя или системы раздражителей; б) с функциональным состоянием той афферентной системы, на которую подается раздражитель; в) с биологическим значением и ролью того органа, по реакции которого мы судим о состоянии центральной нервной системы, и с целым рядом других факторов.
Так, если исследовать для изучения состояния центральной нервной системы совокупность пищевых и оборонительных рефлексов, то при ряде воздействий результаты оказываются противоположными или несовместимыми во времени. Такие же различия наблюдаются, если исследовать центральную нервную систему с помощью индифферентных раздражителей, которым в процессе опыта придается условное значение, и раздражителей, которые помимо сигнального действия, характеризуются еще и большим непосредственным действием на организм (например, свет и болевой раздражитель).
Если применять систему раздражителей, адресованных к функционально и территориально различным отделам коры головного мозга, то здесь наиболее выраженные изменения возникают в тех отделах, которые функционально связаны с системой, наиболее активно участвующей в осуществлении работы, т.е. в этом случае мы вновь приходим к необходимости выбора наиболее важной функции системы.
Как же выбрать эту систему и ту сторону ее работы, которую необходимо положить в основу изучения процесса утомления? Для этого необходимо прежде всего исходить из психофизиологического анализа того вида деятельности, который мы изучаем.
Следует отметить разнообразие видов деятельности, на основании изучения которых устанавливались перечисленные закономерности. Сюда относится деятельность стенографисток, телефонисток, радистов, диспетчеров, операторов и т.д. Весьма вероятно, что для одних видов деятельности могут оказаться наиболее значительными одни показатели, для других – другие.
Кроме того, разные виды деятельности отличаются также и по тем требованиям, которые предъявляются к личности работающего, по степени ответственности за качество выполнения работы и связанного с этим нервного напряжения. Можно думать, например, что нервное напряжение диспетчера, от правильности и безошибочности работы которого зависит жизнь людей, больше, чем у корректора и телефонистки.
В некоторых видах деятельности, в силу особых условий, могут быть получены даже некоторые противоречащие установленным закономерностям результаты. Так, при изучении утомления у диспетчеров были получены следующие результаты. После дежурства у диспетчеров обнаружено удлинение периода восстановления альфа-периодов двигательных реакций на световые раздражители. Все эти изменения свидетельствуют об утомлении. Наряду с этим у тех же диспетчеров зарегистрировано стойкое повышение слуховой чувствительности. Последний результат как бы противоречит общей тенденции к снижению чувствительности сенсорной сферы коры при утомлении (наличие утомления у исследуемых лиц не вызывало сомнения). Это объясняется спецификой работы диспетчера, которая протекает в очень напряженной обстановке. Напряжение создается ограниченностью времени для принятия ответственных решений, от которых зависит безопасность многих людей. При этом информацию о том, что происходит на участке, диспетчер получает по селектору, т.е. на слух, и свои распоряжения отдает также устно; хронометрически установлено, что на переговоры уходит значительная часть времени дежурства диспетчера.
Таким образом, вряд ли следует стремиться к установлению единых для всех видов деятельности критериев утомления. Правильнее устанавливать критерии применительно к каждому виду деятельности, опираясь на точный анализ всех условий этой деятельности.
Диагностика состояний. На основе описанных признаков различных состояний оператора должна быть построена рациональная система их диагностики. Исходя из целей диагностики и контроля состояния (надежности) системы, нормирования работы оператора и параметров обитаемости, регламентации времени отдыха, контроля тренировки и обучения, экспериментальной оценки и испытаний системы в период государственных испытаний и т.д., можно выделить шесть задач, решаемых диагностикой состояния:
1. Определить готовность человека к предстоящей деятельности.
2. Зарегистрировать момент изменения состояния.
3. Найти переход в стадию динамического рассогласования.
4. Определить способность оператора выполнить работу при заданном уровне деятельности.
5. Определить переход оператора в определенное заранее состояние.
6. Сравнить состояние человека до и после выполнения определенной деятельности или действия.
Различие этих задач определяет и уровень решаемой проблемы. На одном уровне задачей является контроль наличного состояния и определение момента перехода его в другое состояние (иногда даже независимо от знака реакции), не диагностируя это новое состояние, т.е. основной задачей здесь является дифференциация изменения от сдвига.
На другом уровне диагностируется переход в иное состояние отрицательного знака при различных заданных уровнях. И, наконец, возможна задача точных определений состояния. Следует подчеркнуть еще раз, что практически важным является не столько возможность зафиксировать то или иное состояние, сколько прогнозировать его появление.
Несомненно, наиболее сложной является проблема поиска критериев, которая до сих пор не решена положительно. Даже в таком вопросе, как диагностика состояний утомления, несмотря на большую предысторию, имеется много различных предложений, методик, по которым разные авторы имеют резко противоположные мнения. Основой диагностики состояния, как это и сделано в определении, является интегральная оценка ряда функций.
Какие же правила существуют для выбора изучаемых функций? Следуя разработанной нами схеме, все функции организма условно делятся на две группы – базовые и специфические функции.
Под базовыми понимаются такие функции, которые, даже не участвуя непосредственно в рабочем процессе, обеспечивают уровень изменения специфических рабочих реакций и характеризуют общую направленность регуляторных процессов в организме. В первую очередь это ряд вегетативных функций, некоторые биохимические и даже морфологические показатели, а также ряд электрофизиологических явлений. При некоторых состояниях, например физическом утомлении, сочетание изменений этих функций само по себе может служить достаточным для диагностики, но, как правило, корреляция уровня деятельности с состоянием указанных функций весьма мала. Их состояние более прогностично для определения наличных резервов организма и позволяет предсказывать скорость последующего изменения рабочей деятельности.
Промежуточное место между этими и следующими функциями занимает ряд показателей ЭЭГ, постоянный потенциал и такие общие психологические характеристики, как внимание, бодрствование и др. В одних видах деятельности они имеют специфическое значение, а в других относятся к базовым функциям.
Специфические функции включают все те физиологические и психологические функции и качества, которые непосредственно связаны с данным видом деятельности. Перечень этих функций достаточно четко определяется из анализа алгоритма работы оператора и информационной модели, с которой он работает.
Однако определение такого перечня еще не решает проблему выбора. Дело в том, что функции характеризуются различной устойчивостью, причем динамика одних функций может быть компенсирована динамикой других. Основываясь на очень устойчивой функции (например, острота зрения), мы рискуем пропустить состояние; опираясь на лабильные, зашумленные функции, можно обнаружить изменение состояния при наличии лишь сдвига (например, КЧСМ).
Поэтому выбор функции из полученного при анализе деятельности перечня определяется не степенью важности, а степенью устойчивости функции. Подытоживая сказанное, можно выделить как самостоятельную проблему определение информативности показателя.
Проблема регистрации функции не является простой даже при современном развитии техники. Она должна удовлетворять по крайней мере трем условиям: на заданном уровне точности определять изменения регистрируемого показателя (сюда относятся вопросы помехоустойчивости, временной задержки, амплитудных и фазовых искажений и т.п.), не отвлекать субъекта от выполнения непосредственной работы и не вызывать непроизвольного изменения функционального состояния.
Наконец, остается одна из ключевых проблем: каким образом извлечь максимум необходимой информации из тех показателей функционального состояния, которые получаются при изучении состояний, т.е. проблема математического аппарата и общих правил поиска и определения признаков, приемов и методов самой диагностики (Косилов С.А. Очерки физиологии труда. М., «Медицина», 1965).
