1 физиология деятельности Сонькин

Умственная деятельность –физиологические затраты
Результат любой деятельности человека, в том числе умственной, проявляется в виде каких-то двигательных действий.
Однако мы все же обычно различаем умственную и физическую работу, и это не случайно.
В случае умственной работы основные физиологические затраты связаны с обеспечением деятельности нервных центров, которые составляют очень небольшую долю от массы тела человека.
Весь мозг не превышает у взрослого 2—3% от массы тела. По расчетам ученых, активность мозга может возрастать при решении сложных задач в 4 раза.
На уровне всего организма это составит примерно 10—15%, на эту же величину возрастает активность вегетативных систем организма — дыхания, кровообращения и др.

Мышечная деятельность – физиологические затраты
Мышечная деятельность совсем другая по своей физиологической организации.
Мышцы взрослого мужчины составляют 40% от массы тела, а в период максимальной мышечной активности их функциональное напряжение может увеличиваться в 100 раз.
Правда, практически никогда в деятельность не вовлечены все мышцы организма и почти никогда работающие мышцы не включаются с максимальной интенсивностью.
Поэтому в среднем активация обменных процессов при интенсивной мышечной деятельности взрослого человека составляет 1000—1500% от уровня покоя, соответственно этому активизируется функция и всех вегетативных систем.

Дети и взрослые
У детей дошкольного и младшего школьного возраста соотношение физиологических затрат на умственную и мышечную деятельность несколько иное.
Их мозг имеет относительно более крупные размеры, а степень вовлечения мозговых структур в решение любой задачи существенно выше, поскольку эти структуры еще не научились работать наиболее экономно.
Мышцы детей, напротив, значительно меньше по массе (всего около 28%) и к тому же не способны развивать такую высокую мощность, как у взрослых.

Физиологические затраты детей
Поэтому в процессе умственной деятельности дети могут примерно на 50% увеличивать скорость обменных процессов (т. е. работа мозга у детей в 4—5 раз более физиологически напряженная, чем у взрослых), а
при мышечной — не более чем в 4—5 раз (400—500%, т. е. в 2—3 раза меньше, чем взрослые). Иными словами, умственная работа для детей физиологически «дороже», чем для взрослых, а физическая, наоборот, «дешевле».
Надо подчеркнуть, что в данном случае речь идет о детях дошкольного и младшего школьного возраста.
По мере взросления эта разница между детьми и взрослыми нивелируется, и к старшему школьному возрасту она становится несущественной.

Свойства деятельности
Как умственная, так и физическая деятельность харак-теризуются некоторым набором универсальных свойств.
Во-первых, это фазность. Любая деятельность имеет, как минимум, три фазы: врабатывания, устойчивой работы, восстановления.
Во-вторых, любой вид деятельности может приводить к специфическому функциональному состоянию, которое называется утомлением.
Механизмы возникновения и способы преодоления утомления бывают весьма различны, однако в любом случае это функциональное состояние препятствует дальнейшему эффективному осуществлению деятельности.
В связи с этим для полного восстановления функциональных возможностей организма после любой утомительной деятельности необходима релаксация.

Утомление и индивидуальность
Поскольку из-за процессов утомления никакая деятельность не может продолжаться бесконечно, как в умственной, так и в мышечной деятельности принято рассматривать индивидуальные характеристики функциональных возможностей, обеспечивающих реализацию деятельности.
Эти характеристики обычно объединяют под общим названием показателей работоспособности, хотя они могут существенно различаться по своему содержанию, сущности и способам измерения.
Как умственная, так и физическая деятельность могут быть сопряжены со значительным эмоциональным фоном и мотивацией, которые способствуют (либо препятствуют) достижению целей, повышают (либо снижают) работоспособность.

Диапазон функциональной активности
(базальный уровень)
Диапазон функциональной активности. Когда человек ничего не делает (хотя это почти теоретическая абстракция, так как бодрствующий человек практически постоянно занят какой-либо деятельностью: либо что-то мастерит, сочиняет, пишет, либо о чем-то размышляет, мечтает, что-то рассматривает, слушает, разговаривает и т. д.), организм находится на самом низком, базальном, уровне своей функциональной активности.
В этом состоянии организму нужно меньше всего энергии, низка в этом случае и активность физиологических систем. Это нижняя граница функционального диапазона. Примером этого состояния могут служить те несколько минут, которые человек нежится в постели после того, как проснулся, но еще не встал и не приступил к утренней гимнастике и водным процедурам.

Диапазон функциональной активности
(максимальный уровень)
Верхняя граница функционального диапазона соответствует самому высокому уровню двигательной активности, когда человек выполняет (по своей воле или вследствие обстоятельств) очень интенсивную мышечную работу.
Это максимальный уровень функциональной активности.
Примером может служить напряжение человека, опаздывающего на работу и бегом догоняющего уже закрывающий двери автобус.
Однако как базальный, так и максимальный уровень функциональной активности — состояния довольно редкие и притом короткие.

Диапазон функциональной активности
(зона оптимума и резервная)
Большую часть жизни человек проводит в состояниях промежуточных, при которых уровень функциональной активности существенно выше, чем базальный, и существенно ниже, чем максимальный.
Это не какой-либо постоянный уровень, а некая зона привычных, обыденных для данного человека уровней его функциональной активности. Чаще всего при таком уровне активности наблюдается наибольшая эффективность и наименьшая физиологическая напряженность деятельности.
Эта часть функционального диапазона может быть названа зоной оптимума.
Зона, которая расположена между верхней границей зоны оптимума и верхней границей функционального диапазона, отражает резервные возможности организма, которые используются только в нестандартных ситуациях, когда результат деятельности намного важнее ее физиологической «цены».
Человек может использовать свои резервные возможности, но эффективность деятельности в этом случае резко падает, а ее физиологическая цена соответственно возрастает.

Диапазон функциональной активности
(сравнение: дети взрослые)
Важно подчеркнуть, что с возрастом функциональный диапазон сильно меняется как по своей величине, так и по структуре.
У детей существенно выше базальный уровень функциональной активности, поскольку у них выше интен-сивность обменных процессов.
Однако уровень максимальной функциональной активности у детей намного ниже, чем у взрослых.
Зона оптимума, которая у взрослых находится на уровне примерно 30% от максимума, у детей младшего школьного возраста расположена значительно выше — на уровне 40—50% от максимума.
Поэтому объем резервных возможностей взрослого человека примерно в 2 раза больше, чем ребенка 7—8 лет.

Вывод
Из сказанного ясно, что организм ребенка в процессе деятельности постоянно находится в гораздо большем относительном напряжении, чем организм взрослого, при этом его максимальные и резервные возможности существенно ниже.
Это необходимо учитывать, и с этим надо считаться, особенно в дошкольном и младшем школьном возрасте, а также в период полового созревания, когда параметры функционального диапазона временно вновь становятся похожими на те, которые были характерны для младшего возраста.
Ребенок, как и взрослый, может использовать свои резервные возможности, но если это повторяется регулярно и в неадекватно больших объемах, то ценой таких перегрузок может стать его здоровье.

Структура функционального
дипазона

Стационарные состояния и переходные процессы (материальная основа)
Как уже говорилось выше, любая деятельность (работа) носит фазный характер.
Это связано с тем, что все процессы в организме связаны с перемещением в пространстве веществ и структур, т. е. материальных объектов.
Перемещается кровь по сосудам, воздух по воздухоносным путям, перемещаются части скелета под воздействием мышечных сокращений, белковые нити актина и миозина, благодаря чему осуществляется сокращение мышц, и т. п.
Все эти материальные объекты имеют массу, а следовательно, согласно 1-му закону Ньютона, подвержены инерции.
На преодоление сил инерции необходимо время, а также внешняя сила.
Поэтому от покоя к устойчивой работе невозможно перейти мгновенно.

Врабатывание
Время, в течение которого все процессы в организме переходят на новый, более высокий уровень функциональной активности, называется периодом врабатывания.
Обычно он длится несколько (2—5) минут, в течение которых физиологические системы постепенно достигают такого уровня активности, который соответствует тяжести производимой работы.
Врабатывание обязательно присутствует как при физической работе, так и при умственной.

Устойчивое состояние.
После завершения врабатывания наступает новая фаза, которая характеризуется устойчивым состоянием.
Уровень обменных процессов и уровни активности физиологических систем на протяжении этой фазы остаются почти неизменными, а значит, в организме устойчиво поддерживается внутренний баланс.
Физиологические измерения показывают, что при работе в устойчивом состоянии все функции работают ритмично, в постоянном темпе, с одинаковым напряжением.
Устойчивое состояние может длиться многие минуты или даже часы — все зависит от уровня нагрузки, которая выполняется организмом.

Утомление
Однако рано или поздно наступает третья фаза — утомление.
В этой фазе обнаруживается разбалансировка в деятельности отдельных физиологических систем,
снижается экономичность и эффективность работы,
человек ощущает желание прекратить работу и отдохнуть.

Восстановление.
После того как работа прекращается, организм не может мгновенно перейти на базальный уровень функционирования — в силу законов инерции, а также законов физиологии требуется время на то, чтобы органы и системы снизили свою активность, а вредные вещества, образовавшиеся в процессе работы, были удалены из организма или обезврежены.
Этот период, когда работа уже не выполняется, а функции организма еще не вернулись к исходному минимальному уровню, называется периодом восстановления.
Длительность периода восстановления самым существенным образом зависит от интенсивности, объема и характера выполненной работы и может составлять от 2—3 мин до нескольких часов.
Чем более напряженной и длительной была работа, чем сильнее отклонились от нормы параметры внутренней среды организма, тем дольше продолжается период восстановления.

Переходные процессы
Фаза врабатывания и фаза восстановления представляют собой ситуации временной несбалансированности физиологических процессов, связанной с переходом от одного уровня функциональной активности к другому.
Поэтому обе данные фазы вместе называют переходными состояниями или переходными процессами.
Наличие переходных процессов — кардинальное свойство любой деятельности, которое необходимо учитывать при планировании и организации деятельности детей.

Реальность
Например, в начале каждого урока происходит врабатывание, длящееся несколько минут. Причина в том, что любая школьная перемена — это смена вида деятельности, и она представляет собой почти сплошной переходный процесс, в течение которого дети отдыхают от умственной нагрузки на предыдущем уроке и одновременно совершают какие-то активные физические действия.
От них они будут отдыхать уже в начале следующего урока. Невозможно требовать от детей полной отдачи, пока не завершились переходные процессы в период врабатывания, и так происходит на каждом уроке, т. е. после каждой перемены.
Обычно врабатывание в начале урока занимает почти всю его вводную часть, так как длится около 5—7 мин. Только к этому моменту нервная система становится готовой концентрировать внимание, обеспечивать устойчивое восприятие любой информации, в общем, поддерживать все познавательные функции на уровне, необходимом для эффективной учебы.

Возрастные особенности переходных процессов
Возрастные особенности переходных процессов заключаются в том, что у детей они, как правило, короче, чем у взрослых.
Это связано с целым рядом причин. Во-первых, у детей меньше размеры тела и всех органов, а значит, и меньше инерция.
Во-вторых, у детей выше тонус тех отделов нервной системы, которые «заведуют» обеспечением рабочих возможностей. Не случайно у них в самом обычном случае напряженность физиологических процессов выше, чем у взрослых,— вот и переходят они с более низкого на более высокий уровень функциональной активности быстрее, чем взрослые.
В-третьих, детский организм не предрасположен к использованию своих резервных возможностей, поскольку это может значительно нарушить внутреннюю среду организма, а это, в свою очередь, повредит процессам роста и развития.

Объяснение
Поэтому в детском организме, в отличие от взрослого, есть некоторые дополнительные «аварийные клапаны» — особые нейрогормональные «ограничители» (механизмы утомления), не позволяющие чрезмерно перегружать организм.
Благодаря этому процессы восстановления после работы протекают у детей обычно быстрее.
Следует отметить, что если под воздействием внешнего влияния, например психологического давления со стороны учителей и родителей, ребенок все же дойдет до столь значительных, как у взрослого, отклонений внутренней среды, то процессы восстановления у него будут идти намного медленнее.
Это означает, что организм ребенка хорошо сопротивляется чрезмерной нагрузке, но под давлением взрослых его можно заставить что-то сделать «через силу», и чаще всего это приводит к тяжелым для здоровья последствиям.

Резюме
Соблюдать меру нагрузки для ребенка гораздо более строгое требование, чем для взрослого, поскольку запас прочности детского организма примерно вдвое ниже, чем взрослого

Возрастные особенности поддержания устойчивых состояний
Для поддержания любого устойчивого состояния необходим определенный уровень зрелости мозга и других физиологических систем.
Ребенок раннего возраста может поддерживать такое состояние только на минимальном (базальном) уровне функциональной активности, т. е. в состоянии покоя.
Ребенок первые 3—4 года живет в непрерывных переходных процессах, ни о какой устойчивой деятельности говорить не приходится.
Первые и очень короткие, не более 10—12 мин, эпизоды устойчивого состояния могут наблюдаться при умственной деятельности у ребенка старше 4 лет.
К 6 годам у большинства детей уже вырабатывается способность сохранять работоспособность в течение 20—30 мин.

Возрастные особенности поддержания устойчивых состояний
Отсутствие к способности устойчивого состояния означает функциональную незрелость ребенка и является абсолютным противопоказанием к началу систематического обучения в школе.
По-настоящему устойчивое состояние при умственной работе формируется только к 10—11 годам, когда созревают важнейшие мозговые центры, регулирующие умственную деятельность.
Затем, с наступлением подросткового периода, ситуация вновь ухудшается, и только после завершения пубертатных процессов подростки вновь выходят на уровень высокой работоспособности.

Устойчивое состояние мышечной деятельности
до 10 летнего возраста
Для мышечной деятельности характерно отсутствие устойчивых состояний у детей до завершения полуростового скачка, т. е. до 6—7 лет.
Это обусловлено спецификой работы управляющих нервных центров, а также организацией обменных процессов в самих скелетных мышцах.
Только с 7 лет можно постепенно приучать ребенка к выполнению достаточно длительной мышечной работы в том случае, если эта работа по своей интенсивности соответствует зоне оптимума.
При таких условиях ребенок к 8—9 годам способен обучиться устойчиво выдерживать нагрузку в течение десятков минут (умеренный бег, езда на велосипеде, лыжи и т. п.).
10-летние дети иногда участвуют в марафонских забегах наравне со взрослыми и показывают неплохие результаты.

Особенности мышечной деятельности деятельности с 12 летнего возраста
К 12 годам (у девочек даже раньше) происходит связанный с половым созреванием спад физической работоспособности, который длится 2—3 года.
После этого периода физические возможности вновь быстро возрастают, и уже к 16 годам хорошо натренированный подросток часто не уступает взрослым в самых трудоемких видах спорта.
Однако созревание мышц на этом не заканчивается, оно продолжается до 21 года, а иногда и дольше. Вместе с уровнем зрелости мышц растет и физическая работоспособность.
Надо отметить, что если в умственной работоспособности между мальчиками и девочками почти нет различий, то в физической — есть, и начинают они проявляться уже в младшем школьном возрасте, а к концу обучения в школе становятся очевидными для всех. Обычно мальчики намного сильнее девочек, но иногда девочки бывают более выносливыми, особенно если они занимаются спортом или фитнесом.

Утомление.
Возрастные особенности
Длительное выполнение работы неизбежно ведет к утомлению. Это состояние знакомо каждому человеку с детства. Слово «устал» — одно из первых, появляющихся в лексиконе детей уже в 2—3 года.
Устал — значит «не могу больше делать это дело», а вовсе не «ничего не могу делать».
Переключение на другой вид деятельности — одна из лучших форм преодоления утомления, о чем писал еще в XIX в. выдающийся физиолог И. М. Сеченов.
Утомление — процесс фазный, как и многие другие процессы в организме человека.
На первой фазе возникает некоторое напряжение в деятельности физиологических систем.
Устойчивое состояние может еще не нарушиться, но его поддержание дается уже значительно большей ценой, чем в начале работы.
Человек в это время чувствует приближение утомления, но еще продолжает трудиться в полную силу.

Вторая и третья фазы утомления
На второй фазе уже отчетливо видны нарушения устойчивого состояния. При мышечной деятельности это проявляется в несогласованном снижении одних показателей и повышении других, в первую очередь падает эффективность работы.
При умственной работе эта фаза обычно проявляется в увеличении числа ошибок, т. е. опять же в снижении эффективности, хотя скорость работы еще сохраняется.
Третья фаза — срыв устойчивого состояния.
Разбалансировка в работе физиологических систем быстро нарастает, их эффективность резко падает, и вслед за этим наступает отказ от работы («не могу!»).
Умственная работа, не требующая столь больших энергетических ресурсов, как физическая, может при этом не прерываться, однако ее неэффективность делает ее продолжение совершенно бессмысленным.
Бесполезно ругать или стыдить ребенка в такой ситуации — его физиология поставила предел его рабочим возможностям. Дальше вся работа будет идти только во вред.

Факторы утомления детей
Особенности утомления у детей исследованы мало, и это понятно, если учесть, сколь сложны и небезопасны для здоровья могли бы быть подобные исследования.
Тем не менее известно, что пределы колебаний разнообразных физиологических характеристик у ребенка существенно более узкие, чем у взрослого, и это первый фактор большей утомляемости детей.
Второй фактор — незрелость нервных центров.
Третий фактор — незрелость периферических органов и тканей, осуществляющих деятельность.
По крайней мере это твердо установлено для скелетных мышц, которые морфологически и функционально созревают до уровня, способного противостоять утомлению при умеренных нагрузках, не раньше 6—6,5 лет, а утомление от нагрузок большой мощности у детей младшего школьного возраста наступает в 20 раз быстрее, чем у старшеклассников, хотя и у тех и у других выполняемая при этом работа одинаково пропорциональна массе тела.

Признаки утомления детей
Являются потливость рук и лица, покраснение лица, появление различных жалоб на самочувствие («болит голова», «болит живот» и т. п.).
В тяжелых случаях (переутомление) могут наблюдаться вегетативные расстройства, бледность, тошнота и рвота, обмороки.
Одним из факторов утомления может быть гипогликемия (снижение концентрации сахара в крови),
При физической работе — обезвоживание организма, поэтому в такой ситуации рекомендуется предложить ребенку теплое сладкое питье.

Утомление
(определение - энциклопедия)
Состояние организма человека, возникающее в процессе интенсивной или длительной работы и приводящее к заметному снижению ее эффективности.
Проявляется в снижении выносливости, скорости и силы, в ухудшении точности и координации движений, в возрастании энергозатрат при выполнении одной и той же работы, в ухудшении памяти и внимания
Субъективные ощущения утомления называется усталостью

От чего зависит работоспособность
labor est etiam ipse voluptas
Труд уже сам по себе наслаждение (лат.).
Несмотря на интуитивно очевидный смысл слова «работоспособность», точного общепринятого определения этого понятия не существует.
Ясно, что это слово означает способность выполнять работу, причем главным образом длительную и объемную.
Чтобы измерить работоспособность, обычно используют стандартные задания, которые надо выполнить за определенное время.
Кто выполнил за это время больше работы, у того выше работоспособность.

Работоспособность – объем и качество
Однако не все так просто. Чем интенсивнее человек работает, тем быстрее он устанет.
Но что такое усталость? Это в первую очередь снижение экономичности и эффективности. Усталый человек может работать быстро, но при этом совершать много ошибок. Поэтому, наряду с объемом, важно знать, с каким качеством выполнил человек заданную работу. Вот почему гигиенисты, которые проводят оценку умственной работоспособности школьников, учитывают как объем, так и качество их работы.
Работоспособность зависит от множества факторов, как внутренних, так и внешних. Так, на фоне эмоционального подъема человек способен «горы свернуть», а в состоянии депрессии у него «все из рук валится».
Работоспособность напрямую связана с состоянием здоровья и функциональной зрелостью организма.

От чего зависит работоспособность
Дети младшего школьного возраста гораздо менее работоспособны, чем старшеклассники и взрослые. Падает работоспособность также в период пубертата. Любое функциональное неблагополучие, стресс и хроническое переутомление крайне негативно сказываются на работоспособности.
Твердо установлено, что в течение дня работоспособность циклически изменяется, причем это зависит от внутренней настройки биоритмов человека. Много пишут о том, что все люди делятся на «сов» и «жаворонков».
Первые обладают вечерним пиком работоспособности, а вторые — утренним.
На самом деле это не так. Большая часть людей относится к третьему типу — «голуби»: их работоспособность максимальная не ранним утром или поздним вечером, а в середине рабочего дня. То, что это именно так, доказывается, например, следующими данными, полученными гигиенистами при исследовании школьников (рис. 5).

Суточная динамика умственной работоспособности

Суточные колебания работоспособности
Наиболее высокие показатели работоспособности отмечаются в 8—9 ч утра, когда дети начинают занятия в школе, а затем около 19 ч, когда школьники работают над домашними заданиями.
Пессимум (самый низкий уровень) работоспособности отмечен в середине ночи — в 3 часа.
Таким образом, в нормальных условиях уровень работоспособности человека поддерживается на достаточно высоком уровне в течение почти 15 ч.
Образ жизни и характер работы оказывают большое влияние на суточную динамику работоспособности, но в любом случае наблюдаются циклические ее изменения: подъем в начале суток, некоторое снижение в середине, вновь небольшой подъем к вечеру и падение ночью. «Совы» и «жаворонки» различаются только тем, что у первых сильнее выражен вечерний пик, а у вторых — утренний. Кстати, истинных «сов» в популяции встречается около 15%, а «жаворонков» — немного более 20%, остальные ближе к «голубям».

Практические советы
Не менее характерные изменения работоспособности у школьников выявлены в течение учебной недели: наиболее высокий ее уровень в среду, а пессимум в пятницу. Полезно учитывать это при планировании учебного процесса.
В частности, не стоит давать ученикам трудную контрольную на первых уроках в понедельник. Ведь они еще не пришли в себя после выходных, им требуется врабатывание, и их работоспособность будет не оптимальна, а значит, и результат будет не самым лучшим.
Точно так же не стоит устраивать ответственные контрольные в конце недели: дети устали и также не смогут проявить себя с самой лучшей стороны. .
Считается, что самыми трудными школьными предметами являются математика и физика, поэтому занятия именно по этим предметам гигиенисты рекомендуют ставить на 2—4-й часы, а первые и последние уроки в течение учебного дня отводить другим, менее трудоемким предметам.

Работоспособность детей в учебном году
В течение учебной четверти или триместра динамика работоспособности также выражена вполне отчетливо: она растет первые 2—3 недели после начала четверти, затем некоторое время удерживается на достаточно высоком уровне, а к концу четверти накапливается утомление, и работоспособность падает.
Дети становятся менее внимательными, менее дисциплинированными, труднее включаются в работу и переключаются с одного предмета на другой. Чувствуется, что им нужен отдых.
Но и сразу после каникул они все еще разболтанные, должен пройти период врабатывания, который займет 1,5—2 недели, только тогда ученики выйдут на уровень стабильной работоспособности.

Времена года и работоспособность
Особенно заметно снижение работоспособности в конце зимы — начале весны, т. е. в феврале — марте. С одной стороны, в это время сказывается авитаминоз, поскольку в овощах и фруктах количество витаминов резко падает.
С другой стороны, в это время отмечается самый низкий уровень солнечной активности, что угнетающе действует на организм.
Крепкие здоровые молодые люди обычно не слишком чувствительны к таким воздействиям, а вот старики и дети вполне ощущают эти слабые влияния, и их физиологические процессы в такой ситуации замедляются, что и ведет к падению работоспособности.