Общие принципы и механизмы адаптации

Долговременная адаптация обязательно сопровождается следующими физиологическими процессами:

а) перестройка регуляторных механизмов;

б) мобилизация и использование резервных возможностей организма;

в) формирование специальной функциональной системы адаптации к конкретной деятельности человека.

Морфофункциональной основой системы адаптации является образование в организме системного структурного следа. Даже при однократном воздействии стрессора на организм изменяется уровень реакций на все последующие аналогичные воздействия. Следы даже однократных воздействий стрессоров приводят к изменению вегетативных функций, изменяют окислительные процессы, мышечный термогенез и т.д. Эти изменения формируют в организме так называемую «вегетативную память». В основе формирования индивидуальных адаптации лежат следы предшествующих раздражителей, а хранение условных рефлексов на эти раздражители осуществляется в центральной нервной системе, что ускоряет ответную реакцию организма.

По своей физиологической и биохимической сути адаптация – это качественно новое состояние, характеризующееся повышенной устойчивостью организма к экстремальным воздействиям. Главная черта адаптированной системы – это экономичность функционирования, т.е. рациональное использование энергии. Состояние адаптации характеризуется физиологическими, биохимическими и морфологическими сдвигами, возникающими на разных уровнях организации от организменного до молекулярного.

2. ВЗАИМОСВЯЗЬ ЧЕЛОВЕКА С ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДОЙ. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Информацию о внешней и внутренней среде организма человек получает с помощью сенсорных систем (анализаторов). В соответствии с современными представлениями сенсорные систе­мы — это специализированные части нервной системы, включающие периферические рецепторы (сенсорные органы, органы чувств), от­ходящие от них нервные волокна (проводящие пути) и клетки цен­тральной нервной системы, сгруппированные вместе (сенсорные цен­тры), где проводится обработка информации. Сенсорные органы мож­но подразделить на следующие три группы.

Экстерорецепторы воспринимают раздражения, воздействующие на организм из окружающей среды: восприятие света, тепла, звука и других сигналов.

Интерорецепторы воспринимают раздражения, идущие из внут­ренней среды организма: органов, жидкостных сред, тканей.

Проприорецепторы воспринимают раздражение, возникающее вследствие изменения степени сокращения и расслабления мышц, то есть обеспечивают поступление информации о положении различных отделов тела и о положении тела в пространстве.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность рецептора, то есть способность воспринимать раздражитель. При всех видах раздражения и для всех органов чувств стимул должен до­стигнуть минимума интенсивности, чтобы вызвать минимальное ощу­щение. Эта интенсивность носит название порога ощущения или абсо­лютного порога чувствительности. Величина, на которую один сти­мул должен отличаться от другого, чтобы их разница воспринималась человеком, называют дифференциальным порогом или порогом разли­чения (по интенсивности, длительности, частоте, форме и т. д.). Вре­мя, проходящее от начала воздействия раздражителя до появления ощущений, называют латентным периодом.

Количественное определение соотношения между физической ве­личиной стимула и ощущением известно как закон Вебера-Фехнера. Закон утверждает, что при линейном увеличении интенсивности раздражителя (I) интенсивность ощущения (Е) растет логарифмиче­ски. Необходимо заметить, что закон соблюдается только при средних интенсивностях раздражителя.

Следует учитывать, что отсутствие раздражителей или низкий уровень их интенсивности может приводить к снижению ре­зистентности и адаптационных возможностей организма. Так, отсут­ствие светового раздражителя может привести к атрофии зрительного анализатора,
звукового – к атрофии слухового анализатора, отсутст­вие речевого воздействия (врожденная глухота) делает человека не­мым. В настоящее время значительная часть населения находится в состоянии гиподинамии, испытывает мышечный голод, что приводит к детренированности организма, отрицательно влияет на состояние сердечно - сосудистой системы и т. д.

Не вся сенсорная информация осознается, большей частью она нужна для многих регуляторных процессов, протекающих бессозна­тельно. Так, проприорецепция и осязание участвуют в двигательной координации, терморецепция используется для автоматической ре­гуляции температуры тела, дыхание изменяется на основе информа­ции о содержании газов в крови, а болевые стимулы вызывают за­щитные реакции.

Краткая характеристика сенсорных систем с точки зрения безопасности

Зрительная система.

Около 80% всей информации человек получает с помощью зрения. Зрительный анализа­тор позволяет получить представление о предмете, его цвете, форме, величине, о том, находится ли предмет в движении или покое, о рас­стоянии его от нас, потенциальной опасности, которую он несет.

Восприятие визуальной информации ограничено пределами так называемого поля зрения. Поле зрения — это пространство, обозре­ваемое человеком при неподвижном состоянии глаз и головы.

Для переработки световых сигналов любого вида важно, чтобы зри­тельный анализатор обладал способностью приспосабливаться к внеш­ним условиям. Поэтому главной особенностью человеческого глаза является способность к аккомодации (способность зрения приспосаб­ливаться к расстоянию до обозреваемого предмета) и адаптации (спо­собность зрения приспосабливаться к световым условиям окружаю­щей среды). Другими важными свойствами зрительного анализатора являются: острота зрения (способность глаза различать наимень­шие детали предмета), контрастная чувствительность (способность глаза различать минимальную разность яркостей рассматриваемого предмета и фона), скорость узнавания (наименьшее время, необходи­мое для различения деталей предмета).

В диапазоне воспринимаемого зрением спектра происходит качественная оценка зрительного ощуще­ния, обусловленного цветом. Цвет — это результат аналитической оцен­ки зрением светового потока. У людей наблюдаются отклонения от нормального восприятия цвета. К этим отклонениям относятся: цветовая слепота (человек восприни­мает все цвета как серые), дальтонизм (человек не различает отдель­ные цвета, обычно красный и зеленый), «куриная слепота» (человек с наступлением темноты теряет зрение). Цветовое зрение может меняться под влиянием приема некоторых лекарственных препаратов и под действием химических веществ. Например, прием барбитуратов (снотворных и седативных средств) вызывает временные дефекты в желто-зеленой зоне; кокаин — усиливает чувствительность к синему цвету и ослабляет к красному; кофеин, кофе, кока-кола — ослабляет чувствительность к синему, усиливает красный цвет; табак — вызывает дефекты в красно-зеленой зоне, особенно в красной (дефекты могут быть постоянными).

Глаз, обеспечивая безопасность человека, и сам снабжен естествен­ной защитой. Рефлекторно закрывающиеся веки защищают сетчатку глаза от сильного света, а роговицу от механических воздействий. Слез­ная жидкость смывает с поверхности глаз и век пылинки, убивает мик­робы благодаря наличию в ней лизоцима. Защитную функцию вы­полняют и ресницы. Однако, несмотря на совершенство, естественная защита для глаз оказывается недостаточной. Поэтому при опасных для глаз условиях следует обязательно применять искусственные средст­ва защиты.

Зрительное восприятие цвета, переработка получаемой зрительной информации в большой мере зависят от освещения. Поэтому необходи­мо уделять особое внимание формированию светового климата.

Слуховая система.

Мир наполнен звуками. Они доставляют человеку многочислен­ную информацию. Одни звуки приятны, другие отрицательно влияют на здоровье человека. Некоторые звуки выполняют роль сигналов, предупреждая об опасности. Оценить мир звуков человек может с по­мощью органа слуха.

Ухо человека состоит из трех «основных» частей: наружного уха, среднего уха и внутреннего уха. Звуковые волны направляются в слуховую систему через наружное ухо к барабанной перепонке, ко­лебания которой механическим путем через среднее ухо передаются внутреннему уху, где преобразуются в нервный импульс. Возбуждение нервных окончаний слухового нерва доходит до коры головного мозга и вызывает восприятие звука. Акустические колебания, способные восприниматься органом слуха находятся в диапазоне часто­ты 16-20000 Гц. При увеличении интенсивности звука возможно появление неприятного ощущения, а затем и боли в ухе.

Слуховой анализатор обладает высокой чувствительностью, позво­ляет человеку воспринимать широкий диапазон звуков окружающей среды и анализировать их по силе, высоте тона, окраске, отмечать из­менения по интенсивности и частотному составу, определять направ­ление прихода звука.

Одна из особенностей слуховой сенсорной системы, имеющей прямое отношение к безопасности — ее способность распознавать местонахождение источника звука. Это явление называется бинауралъным эффектом. Физическая основа та­кой способности в том, что звук достигает более удаленного уха позже и с меньшей силой.

Бинауральный слух имеет и иную, более важную, чем ориентация в пространстве, функцию: он помогает анализировать акустическую информацию в присутствии посторон­них шумов.

Вестибулярная система.

Данная система обеспечивает поддержание нужного положения тела и соответствующие глазодвигательные реакции. Равновесие под­держивается рефлекторно, без принципиального участия в этом соз­нания.

Выделяют статические и статокинетические рефлексы. Статиче­ские рефлексы обеспечивают адекватное взаиморасположение конеч­ностей, а также устойчивую ориентацию тела в пространстве, то есть позные рефлексы. Статокинетические рефлексы – это реакции на двигательные стимулы, самовыражающиеся в движениях, например, движения человека, восстанавливающего равновесие после того, как он споткнулся.

Сильные раздражения вестибулярного аппарата часто вызывают неприятные ощущения: головокружение, рвоту, усиленное потоотде­ление, тахикардию и т. д. Скорее всего, это результат воздействия не­обычных для организма раздражений: вращательного ускорения или расхождения между зрительными и вестибулярными сигналами. Воз­никающие вследствие этого сенсорные иллюзии часто приводят к ава­риям. Например, пилот перестает замечать вращение или его останов­ку, неправильно воспринимает его направление и соответственно не­адекватно реагирует.

У современных людей статокинетическая устойчивость снижает­ся вследствие изменения структуры их труда. Труд современного че­ловека становится все более умственным, а физическая его доля не­удержимо уменьшается. Человек стал значительно меньше активно передвигаться в пространстве. В этих условиях статокинетическая ус­тойчивость у современных людей снижается и актуальными стано­вятся такие явления, как гиподинамия и гипокинезия.

При нарушении функций вестибулярного аппарата в той или иной мере снижается работоспособность человека, а, следовательно, снижа­ется и безопасность движения, если речь идет о водительском составе (пилоты, водители, моряки, космонавты). Если речь идет о пассажи­рах, то это состояние лишает их комфорта, а при наличии у них забо­леваний, особенно сердечно - сосудистой системы, может привести к тяжелым осложнениям.

Тактильная, температурная, болевая системы.

Кожа является тем органом, который отделяет внутреннюю среду человека от внешней, надежно охраняя ее постоянство. Ощущения, обес­печиваемые кожей, создают связь с внешним миром. Посредством ося­зания (тактильных ощущений) мы узнаем о трехмерных особенностях нашего окружения; с помощью терморецепции воспринимаем тепло и холод; с помощью ноцицепции (процесс восприятия повреждения) ощу­щаем боль, распознаем потенциально опасные стимулы.

Снаружи кожа покрыта тонким слоем покровной ткани – эпи­дермисом, состоящим из нескольких слоев довольно мелких клеток, постоянно обновляемых. За эпидермисом следует собственно кожа – дерма. Здесь находятся многочисленные рецепторы, воспринимающие давление (прикосновение), холод и тепло, боль.

Первая функция кожи – механическая. Она предохраняет лежа­щие глубже ткани от повреждений, высыхания, физических, химиче­ских и биологических воздействий и, как уже отмечалось, выполняет барьерную функцию.

Вторая функция кожи связана с процессами терморегуляции, бла­годаря которым сохраняется постоянная температура тела. В коже че­ловека находятся два вида анализаторов: одни реагируют только на холод (около 250 тысяч), другие – только на тепло (около 30 тысяч). Температура кожи несколько ниже температуры тела и различна для отдельных участков. Продолжительное ощущение тепла при темпера­туре кожи выше 36°С тем сильнее, чем выше эта температура. При температуре около 45°С чувство тепла сменяется болью от горячего. Когда обширные области тела охлаждаются до температуры ниже 30°С, возникает ощущение холода. Боль от холода возникает при темпера­туре кожи 17°С и ниже. Если охлаждение идет очень медленно, чело­век может не заметить, как обширные участки кожи стали совсем хо­лодными (при одновременной потере тепла телом), особенно, если его внимание отвлечено чем-то другим. Предположительно этот фактор действует, когда человек простужается.

Под тактильной чувствительностью понимают ощущение прикос­новения и давления. В среднем на 1 см² кожи находится около 25 ре­цепторов. Абсолютный порог тактильной чувствительности определя­ется по тому минимальному давлению предмета на кожную поверхность, при котором наблюдается едва заметное ощущение прикосновения.

Характерной особенностью тактильного анализатора является бы­строе развитие адаптации, то есть исчезновение чувства прикоснове­ния или давления. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосно­вения одежды к телу.

Ощущение боли воспринимается специальными рецепторами. Они рассеяны по всему нашему телу, на 1 см² кожи находится около 100 та­ких рецепторов. Чувство боли возникает в результате раздражения не только кожи, но и ряда внутренних органов. Часто единственным сиг­налом, предупреждающим о неблагополучии в состоянии того или дру­гого внутреннего органа, является боль.

В отличие от других сенсорных систем боль дает мало сведений об окружающем нас мире, а скорее сообщает о внешних или внут­ренних опасностях, грозящих нашему телу. Тем самым она защи­щает нас от долговременного вреда и поэтому необходима для нор­мальной жизнедеятельности. Если бы боль не предостерегала, уже при самых обыденных действиях мы часто наносили бы себе повре­ждения.

Биологический смысл боли в том, что являясь сигналом опасно­сти, она мобилизует организм на борьбу за самосохранение. Под влия­нием болевого сигнала перестраивается работа всех систем организма и повышается его реактивность.

3. УПРАВЛЕНИЕ ФАКТОРАМИ СРЕДЫ. ЧЕЛОВЕК КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ «ЧЕЛОВЕК-СРЕДА»

В последние годы медицинские аспекты изменения состояния окружающей среды приобретают все большее значение. Многие факторы окружающей среды физической, химической, био­логической или социальной природы при значительном воздействии, выходящем за пределы приспособительных возможностей человека, становятся факторами риска тех или иных заболеваний.

В зависимости от конкретных ус­ловий факторы окружающей среды могут оказывать на организм раз­дельное, комбинированное, комплексное или сочетанное действие. Раз­дельное действие характеризует влияние на организм какого-либо од­ного фактора. Действие нескольких, например химических, веществ, одновременно поступающих в организм из какого-либо одного объекта окружающей среды, называется комбинированным действием. Ком­плексное действие имеет место тогда, когда какое-то химическое веще­ство одновременно поступает в организм из различных объектов окру­жающей среды. Сочетанное действие наблюдается при одновремен­ном влиянии на организм человека физических, химических и других факторов окружающей среды.

В настоящее время важное значение при выявлении факторов рис­ка приобретает изучение влияния на здоровье населения, проживаю­щего в непосредственной близости от промышленных предприятий, факторов малой интенсивности, действующих в условиях населенных мест или на производстве.

В деле управления качеством окружающей среды и ограничения неблагоприятного влияния различных ее факторов на организм важ­ное значение имеет гигиеническое нормирование. Именно установле­ние гигиенического регламента призвано гарантировать безвредность факторов окружающей среды для здоровья.

Гигиеническое нормирование, в отличие от нормирования вооб­ще, имеет целью создание условий, обеспечивающих сохранение, ук­репление и приумножение здоровья людей, без которого немыслимо их благополучие.

Рассмотрим основные принципы нормирования.

Гарантийность. Гигиеническое нормирование и гигиенические нормативы должны гарантировать заданный уровень нормы организ­ма (популяции) в настоящее время и в будущем. Реализуется этот принцип в разработке предельно допустимых уровней (ПДУ) и концентраций (ПДК) абиотических факторов внеш­ней среды.

Дифференцированность. Гигиеническое нормирование и гигиени­ческие нормативы имеют определенное социальное предназначение. В зависимости от социальной ситуации для одного и того же фактора могут устанавливаться несколько количественных значений или уров­ней, а именно: оптимальный, допустимый, предельно допустимый, предельно переносимый и уровень выживания. Конечно, желательно, чтобы гигиеническое нормирование и соответственно гигиенические нормативы во всех случаях гарантировали максимальный уровень нормы организма или максимум здоровья. Однако социальная прак­тика показывает, что нередко выполнить это требование общество не в состоянии.

Комплексность. Гигиеническое нормирование и гигиенические нормативы должны предусматривать возможность одновременного действия нескольких факторов среды — как положительных, так и отрицательных. Величина норматива каждого из участвующих в этом действии факторов должна устанавливаться в зависимости от харак­тера их взаимного влияния друг на друга и на организм в целом.

Динамичность. Гигиеническое нормирование должно предус­матривать периодический пересмотр нормативов с целью их уточ­нения и повышения способности к обеспечению заданного уровня здоровья.

Социально-биологическая сбалансированность. Гигиеническое нормирование должно быть таким, чтобы польза для здоровья от со­блюдения норматива (а) и польза от продукта производства, к которо­му норматив относится (В), в своей сумме максимально превышали сумму ущерба здоровью, наносимого производством остаточной дена­турацией среды (с), и ущерба здоровью (d), связанного с затратами на соблюдение норматива, уменьшающими возможность удовлетворения других потребностей общества:

(а + В)- (с + d)= max.

Гигиенический контроль за факторами окружающей среды, ус­ловиями труда и быта осуществляется последовательно в несколько этапов.

Первый этап — разработка и обоснование гигиенических норма­тивов.

Второй этап — контроль за соблюдением гигиенических нормати­вов.

Третий этап включает мероприятия по коррекции влияния факто­ров окружающей среды на организм.