XVI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке. Летняя площадка 2022
ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА УТОМЛЕНИЯ НА БИОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Утомление — это состояние человека, которое является следствием напряжённой или длительной работы, проявляет себя во временном снижении работоспособности. В современном мире многие люди ежедневно сталкиваются с этим понятием, однако до конца не осознавая этого. Они замечают отсутствие концентрации и внимания, ухудшение скорости мыслительных процессов, нестабильную работу различных групп мышц, сокращение силы, уменьшение скорости и точности движений. Однако практически никто не задумывается о том, что это признаки утомления и как оно влияет на процессы в организме в целом. В наше время очень важно донести обществу влияние утомление на организм, на биохимические процессы в нем, и рассказать о способах профилактики утомления.
Методологические характеристики исследования
1.Актуальность исследования. Утомление — это состояние человека, которое является следствием напряжённой или длительной работы, проявляет себя во временном снижении работоспособности. В современном мире многие люди ежедневно сталкиваются с этим понятием, однако, до конца не осознавая этого. Они замечают отсутствие концентрации внимания, ухудшение скорости мыслительных процессов, нестабильную работу различных групп мышц, сокращение силы, уменьшение скорости и точности движений. Однако, практически никто не задумывается о том, что это признаки утомления и как они влияют на процессы в организме в целом. В наше время очень важно донести обществу влияние утомления на организм, на биохимические процессы в нем, и рассказать о способах профилактики утомления.
В связи с этим, была определена цель исследования. Объяснить влияние утомления на биохимические (внутренние) процессы в организме и рассказать о способах профилактики.
Для достижения поставленной цели были определены следующие задачи:
– проанализировать литературу по теме исследования;
– пронаблюдать за внешними и внутренними проявлениями утомления;
– объяснить влияние утомления на биохимические процессы в организме;
– провести анкетирование среди обучающихся первого курса на знания влияния утомления на организм человека и по данным опроса составить диаграммы;
– рассказать о способах профилактики утомления организма обучающимся первого курса для увеличения работоспособности;
– составить карту памяти о способах профилактики утомления, в виде постера.
В качестве методов исследованиябыли использованы: теоретический анализ литературы, сравнение, наблюдение, анкетирование, знаковое моделирование.
Объект исследования: утомление.
Предмет исследования: биохимические процессы в организме человека.
2. Биохимическая диагностика процесса утомления
2.1. Понятие утомления
Утомление представляет собой совокупность изменений в физическом и психическом состоянии человека, развивающихся в результате деятельности и ведущих к временному снижению её эффективности. Так же это естественное физиологическое явление, и проявляется оно после любой нагрузки: умственной, сенсорной. Оно делится на:
Острое-наступает во время относительно кратковременной̆ работы, когда ее интенсивность не соответствует уровню физической̆ подготовленности. Оно проявляется в резком снижении сердечной̆ продуктивности (сердечная недостаточность), расстройстве регуляторных влияний со стороны ЦНС и эндокринной̆ системы, увеличении потоотделения, нарушении водно-солевого баланса.
Хроническое утомление-является результатом не восстановления после работы. Теряется способность к усвоению новых двигательных навыков, снижаются работоспособность, естественная устойчивость к заболеваниям, аппетит, нарушается сон и т. д.
2.2. Виды утомления
Различают четыре вида утомления: сенсорное, эмоциональное, физическое и умственное. Рассмотрим основные из них.
2.2.1.Физическое утомление
При нем нагрузки могут быть статистические и динамические. Выполняемые упражнения различаются по мощности. Движения бывают циклического и ациклического характера. Отсюда и причины возникновения утомления будут различны. При динамической работе наблюдается постоянное чередование сокращения и расслабления мышц, а следовательно, возбуждения и торможения нервных клеток, поэтому утомление возникает спустя некоторое время. Статистические усилия характеризуются быстро наступающим утомлением. В данном случае утомление обуславливается непрерывным и интенсивным потоком импульсов от мышц, находящихся в постоянном напряжении.В зависимости от числа мышц, участвующих в работе, физическое утомление разделяют на два вида:
локальное-(нагрузка отдельных мышечных групп) связано не столько с центральным аппаратом управления, сколько с местными структурными элементами регуляции движений: терминалями двигательных нервов, нервно-мышечными синапсами. В пресинаптической мембране уменьшается количество ацетилхолина, вследствие чего падает потенциал действия постсинаптической мембраны. Возникает частичное блокирование эфферентного сигнала, передаваемого на мышцу. Сократительная функция мышцы ухудшается.
глобальное-(вовлечены большие мышечные группы) связано с нарушением регуляторных функций со стороны ЦНС, координации двигательной̆ и регуляторной̆ функций. Общее утомление сопровождается расстройством вегетативных функций: неадекватным нагрузке ростом частоты сердечных сокращений, падением пульсового давления. Субъективно оно ощущается как резкое обессиление, усиленное сердцебиение, невозможность продолжать работу.
2.2.2.Умственное утомление
Это снижение показателей умственной активности, понижение внимания, интереса к работе, возникающее при интенсивной интеллектуальной деятельности. Умственное утомление и связанное с ним снижение работоспособности имеют свои специфические особенности. Оно, как правило, появляется при длительной и достаточно напряженной работе и связано с чрезмерным повышением или ослаблением деятельности внешних органов чувств. При умственном утомлении снижается сила памяти, вследствие чего возникает «убегание мыслей», быстрое исчезновение из памяти того, что незадолго до этого было усвоено. При умственной работе может возникать и субъективное чувство усталости (в отличие от утомления, являющегося объективным показателем).
2.3.Симптомы утомления
Если причиной дискомфортного состояния стало умственное перенапряжение, то ранний признак утомления сводится:
к ухудшению памяти;
проблемам к скорости переработки информации;
человеку сложно становится сосредоточиться;
появляется ощущение пустоты и тумана в голове;
снижения производительности труда;
констатируемые физиологические изменения в организме;
нарушение восприятия;
ускорение частоты сердечных сокращений;
учащение дыхания (оно становится поверхностным, но частым);
рост артериального давления;
изменение характера ответной моторики;
ускользания внимания;
Если профессиональная деятельность человека связана с физическими нагрузками, это может быть:
возникает желание поспать;
апатия;
человек начинает работать на автомате;
постепенно происходит сбой в координации движения и организм начинает тратить больше энергии, чтобы выполнить ту же работу;
идет потеря внимания, человеку сложнее концентрироваться на выполнении определенных действий;
повышенное потоотделение;
потребность глубже и чаще дышать;
повышенный пульс;
гиперемия кожного покрова человека;
осаждение в мышечных тканях молочной кислоты, токсинов и других продуктов обменных процессов;
торможение вегето – невралгической системы, понижение способности к работе у нервных аппаратов периферической системы;
«усталость» коркового отдела центральной нервной системы;
локальное чувство усталости (то есть, человек направлено чувствует утомление, например, в нижних или верхних конечностях);
появляется реальное желание уменьшить рабочий ритм или вовсе прекратить деятельность;
при физической работе непосредственно в конечностях появляется слабость и легкий тремор;
2.4. Влияние утомления
Физиологи с давних пор пытались дать ответ на вопрос о сущности и механизмах утомления. Утомление рассматривалось как следствие «истощения» энергетических ресурсов мышцы (глава образом обмена углеводов) или как результат недостаточного снабжения кислородом и нарушения окислительных процессов- теория «задушения», или определялась как следствие засорения тканей продуктами обмена, т.е. «отравления» ими. По одной и теорий развития утомления связывалось с накоплением в мышцах молочной кислоты.
Все эти теории были гуморально-локалистическими, определяющими утомление как процесс, происходящий только лишь в мышцах. Они не принимали во внимание координирующую роль центральной нервной системы.
Изучению роли центральной нервной системы посвятили свои работы И.М.Сеченов, И.П.Павлов, Н.Е.Введенский, А.А.Ухтомский, М.И.Виноградов.
И.М.Сеченов показал, что утомление возникает не в самом рабочем органе, не мышце, а в центральной нервной системе. «Источник ощущения усталости лежит не в мышце, а в нарушении деятельности нервных клеток мозга».
Н.Е.Введенский к трактовке феномена утомления привлекал парабиотическое торможение.
М.И.Виноградов считал необходимым различать два вида утомления-быстро наступающее, обусловленное центральным торможением, и медленно развивающиеся, связанное со снижением уровней передачи нервных импульсов в самом двигательном аппарате.
И.П.Павлов считал, что торможение, возникающее при утомлении в ЦНС, носит охранительный характер-ограничивая работоспособность корковых центров мозга, оно охраняет нервные клетки от перенапряжения и гибели.
А.А.Ухтомский отмечал, что рабочая домината (очаг возбуждения в определенной группе нервных клеток) при утомлении угасает. В основе утомления лежит расстройство координационных функций ЦНС и снижение функциональной подвижности основных нервных процессов.
В настоящее время наиболее популярной является центрально-нервная теория утомления. Однако общепризнанной теорией утомления, объясняющих это явление во всем его многообразии не существует.
Современная концепция центрально-корковой теории утомления не исключает возможного влияния местных процессов, происходящих в мышцах и других работающих органах, на формирование процессов утомления (недостаток кислорода, истощение питательных веществ, накопление метаболитов и др.). Они могут ускорять утомление, а за счет обратных связей изменять функциональное состояние ЦНС. Во всяком случае утомление-целостный процесс, в биологической сущности которого существенное значение имеет корковая защитная реакция, проявляющиеся в физиологических механизмах ограничения работоспособности.
Физиологическая картина физического и умственного утомления сходна. Умственное и физическое утомление влияют друг на друга. Так, при тяжелом физическом утомлении умственная работа мало продуктивна, и, наоборот, при умственном утомлении падает мышечная работоспособность. Принято считать, что эти явления обусловлены иррадиацией торможения из наиболее утомленных центров на соседние. При умственной деятельности постоянно наблюдаются элементы мышечного утомления: длительное пребывание в определённой позе приводит к значительному утомлению соответствующих звеньев двигательного аппарата(4).
При умственной, как нередко и при физической работе, наблюдается значительное эмоциональное напряжение, сопровождающиеся различными реакциями вегетативной нервной системы.
При умственном утомлении отмечены более выраженные функциональные сдвиги со стороны ЦНС, высшей нервной деятельности, анализаторов и психической деятельности.
Утомление опасно для здоровья человека. При утомлении организм не может отдохнуть даже ночью, ослабевает и не может сопротивляться внешним воздействиям, а в сложных случаях может спровоцировать заболевания нервной системы. Происходит исчерпание энергетических субстратов, нарушение гомеостаза внутренних сред организма, угнетение ферментативной активности продуктами «рабочего» обмена, нарушение пластического обеспечения функций, изменения нервной и гормональной регуляции.
2.5.Здоровый сон
Сон – показатель физического и психического здоровья человека. Еще в древности говорили: «Сон – лучшее благо на пиру природы». Многие поэты воспевали сон, который приносит покой усталому человеку, снимает волнение, облегчает горе. Ф. Тютчев писал: «Дневные раны сном лечи».
Сон ничем нельзя заменить. От недосыпания страдает весь организм, и прежде всего мозг, в результате ослабевают память, сообразительность и общая работоспособность.
Сколько же нормально нужно спать? Продолжительность и глубина сна зависят от характера человека, возраста, работы, привычек, степени утомления. В среднем взрослый человек должен спать 8 часов.
Некоторые люди сохраняют нормальную работоспособность и хорошо себя чувствуют, хотя спят всего 5 – 6 часов в сутки.
Свежий воздух, прогулки ускоряют наступление сна, увеличивают его продолжительность и глубину. Вот почему так полезно в свой режим ввести регулярные вечерние прогулки перед сном, отдохнуть от напряженного умственного труда, настроит себя на отдых.
Рис.1. Фазы сна человека в течение одной ночи
Синим - показана различная глубина сна. На схеме видно: подобно различным морским глубинам, различна и степень глубины сна. Фазы парадоксального сна (1) почти всегда сопровождаются сновидениями. «Сонные веретена» электроэнцефалограммы (2). Электроэнцефалограмма биотоков мозга, типичная для глубокого сна без сновидений (3).
Если всегда спать в установленное время, сон наступит быстрее, и как говорил И.П. Павлов, настойчивее. Несомненно, в этом проявляется влияние ритма - четко заведенного порядка в смене видов деятельности, чередовании труда и отдыха. Человек, приучивший себя к режиму, овладевает очень выгодной для труда и здоровья формой деятельности. Безалаберность ведет к значительным потерям времени, к более быстрому утомлению и изнашиванию организма.
Ложась спать, нужно, как говорят, вместе с одеждой скинуть с себя и все дневные заботы. Трудно уснуть, когда мозг возбужден. Обычно разыгравшиеся перед сном дети не могут быстро заснуть: возбуждение широко охватило кору их мозга. Неожиданное известие, сильный раздражитель разрушают сон. Спокойная обстановка, привычный порядок подготовки ко сну хорошо настраивают мозг к наступлению охранительного торможения, чем меньше посторонних раздражителей, чем легче заснуть.
Мешают спать плотный ужин перед сном, крепкий чай или кофе. Они являются сильными возбудителями нервной системы, снимают торможение коры головного мозга, активизирует на некоторое время его деятельность. Это особенно нежелательно для молодого организма.
Слишком длительный сон вреден здоровому человеку. Об этом красноречиво написал великий русский педагог К.Д. Ушинский. В своем труде отмечает: «Излишний сон усиливает растительный процесс больше, чем того требует деятельность животного организма, и делает человека вялым, мало впечатлительным, тупым, ленивым, увеличивает объем его тела. Вот почему должны управлять сном».
Практическая работа
Анкетирование
Рис.2. Диаграмма о самооценивания утомления организма
Вывод: Исходя из диаграммы, большинство респондентов (65%) считают, что в целом утомляются. 20% в этом уверенны, 10% предполагают, что не утомляются и лишь 5% уверенны, что нет.
Влияние утомления на организм.
Рис.3.Диаграмма влияния утомления на организм
Вывод: исходя из диаграммы, большинство респондентов скорее задумываются о влиянии утомления. 40% уверены, что утомление сказывается внешне на их организме, по 25% выбрало неточные ответы, что, скорее всего, свидетельствует о недостаточной осведомленности людей в этом вопросе, а 10% уверены, что утомление на их внешности не отражается. Что касается изменений в организме в целом, 55% респондентов замечали изменения, 25% в них уверены, 10% думают, что нет и 5% уверенно отрицают.
Считаете ли, что утомление может пагубно отразиться на вашем здоровье?
Рис.4. Диаграмма о пагубном воздействии утомления на организм
Вывод: Все респонденты считают, что утомление может пагубно отразиться на здоровье. 60% уверены в этом, 40% считаю скорее да, чем нет.
Знаете ли вы про способы профилактики утомления организма?
Рис.5.Диаграмма способов профилактики утомления организма
Вывод: 25% респондентов знают способы профилактики, 20% скорее знают, чем нет. 45% скорее не знают, 10% уверены, что не осведомлены о способах профилактики утомления организма.
Моделирование брошюры
Рис.6.Брошюра о способах профилактики переутомления
2.7.Выводы
Утомление представляет собой совокупность изменений в физическом и психическом состоянии человека, развивающихся в результате деятельности и ведущих к временному снижению её эффективности.
Сон - специфическое состояние мозга и всего организма в целом, характеризующееся расслаблением мышц, слабой реакцией на внешние раздражители и рядом других признаков.
Излишне продолжительный сон так же вреден, как и недосыпание. Чередование сна и бодрствования заложено в природе человека, и всякое отклонение от природного ритма ведет к заболеваниям.
Если разрушить центральную часть среднего мозга и уменьшить содержание серотонина в мозге, то человек лишается возможности спать.
В течение ночи обычно наблюдаются 4-6 полных циклов сна.
Усталые мышцы и усталый мозг требуют отдыха. Лучший отдых получается во время сна.
Во сне сознание окончательно теряется; пропадает способность к самопроизвольным движениям и воля. Если спящему человеку пощекотать руку или ногу, он отдергивает их, но делает это рефлекторно, т.е. совершенно бессознательно, как отдергивает лапу обезглавленная лягушка, если ее ущипнуть.
Главным образом под кожей, происходит застой крови; в руках, ногах и на лице получаются отеки. Поэтому всякому, кто укладывается спать, необходимо принять меры к тому, чтобы ничто не препятствовало свободному кровообращению.
Во время сна происходит обескровливание головного мозга, что, собственно, и является причиной сна. Напротив, прилив крови к голове вызывает пробуждение.
Зевота служит сигналом, дающим нам знать, что пора если не ложиться спать, то прекратить работу.
Полезное значение имеет и потягивание. Вследствие утомления в разных местах тела могут происходить застои крови. При потягивании эти застои разгоняются, и кровь распределяется по телу более равномерно.
Недосыпание влечет за собой чувство разбитости, слабость, дурное настроение, раздражительность, а если такое недосыпание повторяется изо дня в день в течение продолжительного времени, то все эти расстройства организма нарастают и могут перейти в настоящую болезнь, так называемую неврастению.
Содержание сновидений всегда относится к прошлому, настоящему, но никак не к будущему. Человеку не может сниться то, что не воспринималось в состоянии бодрствования.
Нередко бессонница - признак различных болезней, а сонливость - чаще результат переутомления.
Сопровождающее сон состояние общего покоя имеет большое значение для организма, способствуя восстановлению функции, в первую очередь нервной системы. Нервная система, так же как и другие органы и ткани, во время сна как бы вновь заряжается энергией. Вот почему после глубокого и здорового сна человек испытывает ощущение свежести и бодрости. Особо подчеркивается, что многие заболевания человека (в том числе психологические и психосоматические) можно лечить с помощью сна.
Способы профилактики.
Смена обстановки. Во время перерыва рекомендуется отправиться на прогулку, чтобы обеспечить приток кислорода.
Своевременный отдых. Увеличение пауз в рабочем (учебном) графике. Даже небольшой перерыв в 5-10 минут может ненадолго отвлечь и тем самым переключить внимание.
Регулярный медосмотр. Ранняя диагностика выявляет заболевание и облегчает процесс лечения, предупреждая развитие осложнений.
Также не следует забывать о правильном питании. В зимний период организм особенно нуждается в витаминах.
Работайте с новой информацией, которая поможет обеспечить активную умственную деятельность. Люди гораздо чаще переутомляются, выполняя однообразную и монотонную работу[4].
Адекватно использовать физические нагрузки. Больше ходите пешком, запланируйте прогулки по лесопарку, найдите время для занятия каким-либо видом спорта. Вы немного смените обстановку, в результате чего улучшится Ваше настроение и самочувствие. А вот заниматься ночью умственным и физическим трудом, сокращая тем самым сон, не следует, этим Вы только нанесете вред своему здоровью.
3.Заключение
Практическая значимость темы исследовательской работы: установлено, что утомление пагубно влияет на организм человека.Темп жизни настолько стремительный, что человек не успевает полноценно отдохнуть, вследствие чего, возникают негативные последствия для организма. Большое значение в профилактике утомления имеет активный отдых.
Результаты своей работы были представлены обучающимся первого курса на защите проектной работы по дисциплине ОУДП.03Проект курсовой.
В ходе написания исследовательского проекта нами были подробно рассмотрены задачи, поставленные в начале работы:
– проанализировали литературу по теме исследования;
– пронаблюдали за внешними и внутренними проявлениями утомления;
– объяснили влияние утомления на биохимические процессы в организме;
– провели анкетирование среди обучающихся первого курса на знание
об утомлении организма и по данным опроса составили диаграммы;
– изготовили карту памяти в виде постера «Способы профилактики утомления».
В процессе исследования возникли новые вопросы, предложения:
– продолжить изучение процесса утомления, разработать брошюру с рекомендациями о профилактике утомления организма. Она поможет восстановиться и набраться сил, стать увереннее в себе, повысить самооценку, почувствовать себя нужным и полезным. Прежде чем помогать другим, надо научиться помочь себе.
Каждому человеку необходимо знать и соблюдать различные способы профилактики утомления для того, чтобы повысить свою работоспособность и достичь поставленных целей.
Список литературы
Горелова, Л.В. Анатомия в схемах и таблицах [Текст] / Л. В. Горелова, И. М. Таюрская. - Изд. 2-е. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2018. – 573 с.
Куклина Е. Н. Основы учебно-исследовательской деятельности: учебное пособие для среднего профессионального образования / Е. Н. Куклина, М. А. Мазниченко, И. А. Мушкина. — 2-е изд., испр. и доп. — Москва: Издательство Юрайт, 2021. — 235 с.
Смольянникова, Н. В. Анатомия и физиология человека: учебник / Н. В. Смольянникова, Е. Ф. Фалина, В. А. Сагун. - 3-е изд., перераб. и доп. - Москва: ГЭОТАР- Медиа, 2020. – 560 с.
Интернет – источники
Вся биология. Современная биология, статьи, новости, библиотека. URL: – https://sbio.info.ru/.