Глава 9. Физиология деятельности и адаптации

 

В процессе взаимодействия организма со средой его обитания неизбежно возникают противоречия, которые требуют более или менее срочного разрешения. Для этого существуют всего два пути: либо организм должен измениться таким образом, чтобы уменьшить негативное воздействие среды на его структуру и функции, и тогда мы говорим, что произошла адаптация', либо организм воздействует на среду и изменяет ее в соответствии со своими потребностями, и тогда речь идет о деятельности. Таким образом, адаптация и деятельность — две стратегии взаимодействия организма с окружающей его средой. Конечно, никакая деятельность невозможна без адаптации, точно так же, как многие виды адаптации включают в себя и активную деятельность. Однако эти процессы, имеющие много общих черт, физиологически организованы по-разному. Они различаются хотя бы тем, что адаптация — процесс полностью автоматизированный, происходящий без контроля сознания, а иногда даже вовсе без участия центральных нервных структур, и в этом смысле — «пассивный». В отличие от этого деятельность — всегда процесс «активный», целенаправленный, даже если он не осознается как таковой (например, инстинктивные виды деятельности). В отличие от адаптации любой вид деятельности непременно проявляется через работу скелетных мышц и перемещение в пространстве звеньев тела или предметов. Даже если это сугубо «мыслительная» деятельность, происходящая, казалось бы, только в нервных структурах, ее результаты станут видны только после того, как будут «обнародованы» словом или делом. В отличие от деятельности всех других живых существ деятельность человека гораздо активнее и разнообразнее, что ослабляет давление на него среды и позволяет минимизировать физиологические затраты на непрерывную адаптацию.

Физиология деятельности

 

Адаптивный смысл деятельности. Всякая деятельность адаптивна, т.е. она осуществляется ради достижения какой-то цели, которая, по мнению осуществляющего ее субъекта, поможет ограничить или вовсе исключить физиологические затраты, связанные с неизбежной в любом другом случае адаптацией. Так, например, люди, строящие дома, шьющие одежду или создающие транспортные средства, своей деятельностью предотвращают необходимость адаптации человека к изменяющимся погодным условиям, перепадам температуры, дальним перемещениям людей и грузов, и т.п. Часто адаптивный смысл деятельности в человеческом обществе утрачен, поскольку он завуалирован более значимым для личности экономическим или социальным смыслом, однако вне всякого сомнения, каждый вид человеческой деятельности в своем основании несет глубокий физиологический адаптивный смысл. Первым это понял З.Фрейд, который пытался свести все многообразие проявлений человеческой психики к небольшому набору инстинктивных императивов. Однако деятельность человека в отличие от деятельности животных не только обеспечивает минимизацию адаптивных физиологических затрат, но и расширяет сферы возможного жизнеобитания, т. е. ареал распространения вида Homo sapiens. Животные организмы только на основе адаптивных перестроек способны осваивать новые территории, новые среды обитания. Человек делает то же самое почти безгранично, осуществляя свою деятельность. Наглядное тому подтверждение: человек, являясь наземным существом, осваивает воздушное, водное и космическое пространства и в то же время, будучи по своей биологической природе теплолюбивым существом, осваивает Крайний Север и Антарктиду.

Моделирование ситуации и уровни принятия решений. В начале деятельности человек сознательно или бессознательно обязательно создает модель той ситуации, которая сложилась к текущему моменту и вызвала необходимость совершения действий, а также той ситуации, которая возникнет после того, как действие (или комплекс действий) будет завершено. В зависимости от характера тех сигналов из внешнего мира или внутренней среды, которые привели к необходимости деятельности, в нервной системе человека могут формироваться совершенно различные по сложности и внутренней организации модели. Однако вне зависимости от этого результат деятельности всегда сопоставляется с этой моделью, и степень его адекватности модели как раз и является критерием успешности деятельности. При этом действия, подобные рефлексам, могут и не затрагивать высших нервных центров, а решения об осуществлении действия могут приниматься на периферическом уровне — скажем, на уровне спинномозговых центров. Например, если человек дотронулся до раскаленного утюга, он рефлекторно мгновенно отдергивает руку и только потом осознает, что произошло. Решения могут приниматься на уровне стволовых структур мозга, управляющих активностью вегетативных систем. Так, при недостатке кислорода в воздухе возникает возбуждение дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге, и человек инстинктивно пытается своими действиями устранить те причины, которые ограничивают приток кислорода (открывает дверь или окно, снимает с лица противогаз и т. п.). В более сложных ситуациях в принятие решений вовлекаются высокоорганизованные нервные центры, включая кору больших полушарий. В этом случае возрастает роль умственной деятельности, поскольку принятие решений на уровне центральной нервной системы — это также одна из форм деятельности.

Умственная и мышечная деятельность: физиологические сходства и различия. Как уже было сказано, результат любой деятельности, в том числе умственной, проявляется в виде каких-то двигательный действий. Однако мы все же обычно различаем эти два вида деятельности, и это не случайно. В случае умственной деятельности основные физиологические затраты связаны с обеспечением работы нервных центров, которые составляют очень небольшую долю от массы тела человека. Весь мозг не превышает у взрослого человека 2—3 % от массы тела. По расчетам биохимиков, метаболическая активность мозга может возрастать в условиях активной деятельности в 4 раза. Это означает, что процессы метаболизма даже при самой напряженной умственной деятельности могут ускоряться примерно на 10—15 %, соответственно на эту же величину возрастает активность и всех вегетативных систем организма. Мышечная деятельность — совсем другая по своей физиологической организации. Масса мышц взрослого достигает 40 %, а в период максимальной активности их метаболическое 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 метаболизма при интенсивной мышечной деятельности взрослого человека составляет 100—500 % от уровня покоя, соответственно этому активизируется функция и всех вегетативных систем.

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 у них существенно выше (результат генерализации активации нервных центров). Напротив, мышцы у детей по сравнению с мышцами взрослых значительно меньше по массе (28 %) и метаболически гораздо менее активны. Поэтому в процессе умственной деятельности у детей скорость метаболизма может увеличиваться примерно на 50%, а при мышечной деятельности — не более чем в 4—5 раз (400—500 %).

Умственная и физическая деятельность различается не только по уровню метаболизма, но и по уровню и характеру вегетативного обеспечения.

В то же время как умственная, так и физическая деятельность характеризуются некоторыми универсальными свойствами. Во-первых, это их фазность. Любая деятельность имеет, как минимум, три фазы: врабатывания, устойчивой работы, восстановления. Временные и вегетативные компоненты этих фаз для мышечной и умственной деятельности существенно различаются, но само по себе их наличие принципиально важно для физиологического описания. 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. 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 может быть сопряжена с определенным эмоциональным фоном, который способствует либо препятствует достижению целей.

Диапазон и уровни функциональной активности. При отсутствии деятельности (хотя теоретически это почти абстракция, так как бодрствующий человек практически постоянно занят какой-либо деятельностью: либо что-то мастерит, либо о чем-то размышляет) организм находится на самом низком, базальном, уровне своей функциональной активности. При этом организму нужно меньше всего энергии, низка в этом случае и активность вегетативных систем. Это нижняя граница функционального диапазона (ФД), т.е. той зоны, в которой могут находиться уровни функциональной активности (рис. 30). Примером этого состояния могут служить те несколько минут, в течение

 

Оптимальный

Обычный (типичный)

Базальный (минимальный)

 

Рис. 30. Схематическое сопоставление уровней функциональной активности взрослого и ребенка

 

которых человек нежится в постели после того, как проснулся, но еще не встал и не приступил к утренней гимнастике и водным процедурам. Верхняя граница ФД 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 активность спортсмена, выполняющего забег на короткую дистанцию или поднимающего штангу с рекордным весом. В бытовых ситуациях примером этого может быть напряжение человека, опаздывающего на работу и догоняющего уже закрывающий двери автобус. Однако как базальный, так и максимальный уровень функциональной активности — состояния довольно редкие, кратковременные. Большую часть жизни человек проводит в состояниях промежуточных, при которых уровень функциональной активности существенно выше базального уровня и значительно ниже максимального. Это не какой-либо постоянный уровень, это некая зона привычных, обыденных для данного человека уровней его функциональной активности. Чаще всего, при таком уровне активности наблюдается наибольшая эффективность и наименьшая вегетативная напряженность деятельности. Эта часть функционального диапазона может быть названа зоной оптимума. Зона, которая расположена между верхней границей зоны оптимума и верхней границей ФД, 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.

Возрастные изменения функционального диапазона. С возрастом ФД сильно меняется как по своей величине, так и по структуре. У детей существенно выше базальный уровень функциональной активности, поскольку у них выше основной обмен. Однако уровень максимальной функциональной активности у детей намного ниже, чем у взрослых. Зона оптимума, которая у взрослых находится на уровне примерно 10 % от величины ФД, у детей младшего школьного возраста расположена значительно выше — на уровне 30—40 % от величины ФД. Поэтому объем резервных возможностей взрослого человека примерно в 2 раза больше, чем аналогичный показатель у ребенка.

Из приведенных сопоставлений ясно, что организм ребенка в процессе деятельности постоянно испытывает гораздо более сильное напряжение, чем организм взрослого, при этом максимальные и резервные возможности детского организма существенно меньше. Это необходимо осознавать во всех случаях, когда регламентируется учебная и физическая нагрузка для детей, особенно в дошкольном и младшем школьном возрасте, а также в период полового созревания, когда параметры ФД временно вновь становятся близкими тем, что 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 ухудшение здоровья ребенка.

Стационарные состояния и переходные процессы. 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, перемещается воздух по воздухоносным путям, перемещаются части скелета под воздействием мышечных сокращений, перемещаются 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 необходимы время и внешняя сила. Такой силой служат мышечные сокращения.

Врабатывание. Время, в течение которого все процессы в организме переходят на новый уровень функциональной активности, называется периодом врабатывания (рис. 31). Обычно он длится несколько (2—5) минут, в течение этого времени активность вегетативных систем постепенно достигает такого уровня, который соответствует тяжести производимой работы.

Устойчивое состояние. После этого наступает новая фаза, которая характеризуется устойчивым состоянием. Это означает, что уровень метаболизма и связанные с ним уровни активности вегетативных систем на протяжении этой фазы остаются почти неизменными, а значит, гомеостаз в организме устойчиво поддерживается благодаря взаимосогласованному действию соответствующих физиологических механизмов. Если в этой фазе неоднократно проводить измерения уровня активности физиологических функций, то результат неизменно будет один и тот же; физиологические функции как бы застывают на одном, постоянном уровне. Потребление кислорода, частота пульса, минутный объем дыхания и кровотока — эти и многие другие показатели почти не изменяются на протяжении всей этой фазы. Устойчивое состояние может длиться минуты или даже часы — все зависит от уровня нагрузки, которая выполняется организмом.

 

 

Рис. 31. Динамика потребления кислорода в процессе циклической мышечной работы умеренной мощности

 

Примером такого состояния могут служить разнообразные циклически выполняемые действия: ходьба, умеренный бег, ходьба на лыжах, плавание, езда на велосипеде и т.п. Если интенсивность этих действий не слишком велика, то их циклическая организация (регулярное многократное повторение одних и тех же фаз) способствует установлению баланса между мышечной активностью и работой вегетативных систем организма. Недаром принято считать, что именно такого рода нагрузки обладают наиболее выраженным оздоровительным эффектом.

Утомление. Однако рано или поздно наступает третья фаза — утомление. В этой фазе выявляется разбалансировка в деятельности отдельных вегетативных систем и систем, непосредственно обеспечивающих выполнение работы. Снижается экономичность работы, в крови накапливаются вредные метаболиты, нарушается гомеостаз, человек ощущает желание прекратить работу и отдохнуть.

Восстановление. После того как работа прекратилась, организм не может мгновенно перейти на базальный уровень функционирования. Согласно законам инерции и физиологии, для того чтобы активность органов и систем снизилась, а также для удаления или обезвреживания вредных метаболитов и восстановления параметров гомеостаза требуется время. 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 гомеостаза, тем дольше продолжается период восстановления.

Переходные процессы. Фаза врабатывания и фаза восстановления представляют собой ситуации временной несбалансированности метаболических и вегетативных процессов, связанной с переходом от одного уровня функциональной активности к другому. Поэтому обе эти фазы вместе называют переходными, а процессы постепенной сонастройки метаболических и вегетативных систем во время этих фаз — переходными процессами. Переходные процессы обязательно присущи любой деятельности, что необходимо учитывать при планировании и организации труда и отдыха детей. Например, каждая школьная перемена — это смена вида деятельности, и она представляет собой почти сплошной переходный процесс, который продолжается и с началом 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.

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 их органов, а значит, и меньше инерция. Во-вторых, у детей относительно выше тонус активирующего симпатического отдела вегетативной нервной системы и, наоборот, снижен тонус парасимпатического отдела. Благодаря этому дети быстрее переходят с более низкого на более высокий уровень функциональной активности. В-третьих, детский организм не предрасположен к масштабному использованию своих резервных возможностей, поскольку это может значительно нарушить гомеостаз. Системы поддержания гомеостаза у детей работают с несколько большим напряжением, поэтому в их организме имеются своего рода нейрогормональные «ограничители» (механизмы утомления), не позволяющие чрезмерно перегружать организм. Поэтому отклонения в гомеостазируемых параметрах у детей обычно бывают намного меньше, чем у взрослых. Благодаря этому процессы восстановления после окончания работы протекают у них обычно быстрее. (Следует отметить, что если внешнее воздействие, например психологическое давление со стороны учителей и родителей, вызовет у ребенка столь же значительные, как и у взрослого, отклонения гомеостаза, то процессы восстановления у него будут идти намного медленнее).

Возрастные особенности поддержания устойчивых состояний. Следует отметить, что ребенок раннего возраста может поддерживать такое состояние только на минимальном (базальном) уровне функциональной активности. Ребенок первые 3—4 года живет в непрерывных переходных процессах, ни о какой устойчивой деятельности здесь говорить не приходится. Первые, очень короткие, не более 10—12 мин, эпизоды устойчивого состояния могут наблюдаться при умственной деятельности у ребенка старше 4 лет. 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 метаболических процессов в самих скелетных мышцах. Только с 7 лет можно постепенно приучать ребенка к выполнению достаточно длительной мышечной работы и только в том случае, если интенсивность работы оптимальна. При этих условиях ребенок к 8—9 годам способен обучиться устойчиво выполнять нагрузку в течение десятков минут (умеренный бег, езда на велосипеде, лыжи и т.п.).

Утомление, его стадии, проявления и механизмы. 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. наш выдающийся физиолог И.М.Сеченов.

До настоящего времени не прекращаются споры о том, где в организме то «место», в котором накапливается утомление. Одни физиологи убеждены, что все дело в нервных центрах, которые истощаются и не могут более продолжать посылать управляющие импульсы к органам-исполнителям. Другие настаивают на том, что утомить нервную клетку крайне трудно, а причина утомления лежит исключительно в сдвигах гомеостаза, несовместимых с продолжением работы. Третьи считают, что утомление — процесс периферический, означающий истощение тех клеток и тканей, которые несут на себе основные тяготы выполняемой деятельности.

В последние годы стало складываться представление о том, что все эти три утверждения по-своему верны, но применить их для объяснения феномена утомления можно лишь с учетом конкретного вида деятельности и параметров нагрузки: ее интенсивности, объема, а также от условий, в которых происходит деятельность.

Утомление — процесс фазный, как и многие другие процессы в организме человека. В первой фазе возникает некоторое напряжение в деятельности физиологических систем. Устойчивое состояние может еще не нарушиться, но поддерживать его становится все труднее. Только современные математические приемы обработки результатов физиологических исследований с помощью компьютеров позволили «увидеть» эту фазу утомления.

Во второй фазе уже отчетливо видны нарушения устойчивого состояния (рис. 32). При мышечной деятельности это проявляется в несогласованном снижении одних показателей и повышении других. Например, потребление кислорода может начать снижаться, а объемная скорость дыхания при этом возрастать. Это явный признак снижения эффективности и разбалансировки в деятельности вегетативных систем, характерный для утомления.

 

Рис. 32. Различие в динамике частоты сокращений сердца при легкой и тяжелой работе

 

При этом работа по-прежнему выполняется в том же объеме, с прежней интенсивностью: компенсаторные механизмы все еще справляются с удержанием необходимых функциональных свойств мышц. При умственной работе эта фаза обычно проявляется в увеличении числа ошибок, т. е. опять же в снижении эффективности, при сохранении скорости работы.

Третья фаза — срыв устойчивого состояния. Разбалансировка в работе вегетативных 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, может при этом и продолжаться, однако ее неэффективность делает ее продолжение совершенно бессмысленным.

Таким образом, чем дольше не наступает утомление при определенном уровне нагрузки либо чем выше уровень нагрузки, при котором наступает утомление, тем выше работоспособность человека.

Особенности утомления у детей исследованы мало, и это понятно, учитывая, сколь сложны и небезопасны для здоровья могли бы быть подобные исследования. Тем не менее известно, что пределы колебаний разнообразных характеристик гомеостаза у детей существенно уже, чем у взрослых, и это — один из факторов большей утомляемости детей. Второй фактор — незрелость нервных центров. Третий фактор — незрелость периферических органов и тканей. По крайней мере установлено, что скелетные мышцы морфологически и функционально созревают до уровня, при котором организм способен противостоять утомлению при умеренных нагрузках, когда возраст ребенка достигает 6—6,5 лет, а утомление от нагрузок большой мощности у детей младшего школьного возраста наступает в 20 раз быстрее, чем у старшеклассников.

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

Работоспособность и факторы, ее определяющие. 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. Измерение объема выполненной работы за фиксированное время служит достаточно надежным и широко используемым способом оценки работоспособности.

В то же время столь же очевидно, что чем интенсивней человек работает, тем быстрее он устает. Сумеет ли он при этом выполнить больший объем работы, чем тот, кто работает в более спокойном темпе, если не ограничивать время испытания? Точные измерения, проведенные физиологами спорта, показали: нет, не сумеет. Менее интенсивная работа позволяет человеку выполнить значительно больший ее объем. Таким образом, наряду с объемом выполняемой работы для оценки работоспособности важно знать, какими резервами интенсивности обладает человек.

Некоторые исследователи предлагают определять работоспособность как способность противостоять утомлению. Однако главным критерием утомления при этом может выступать лишь качество (для умственной) и экономичность (для мышечной) работы. Поэтому третий параметр, который необходимо учитывать, — это качество, эффективность работы. Можно сделать очень много ненужной продукции, брака, но это не будет показателем высокой работоспособности. Чем быстрее, интенсивнее производится работа, тем большее количество ошибок допускает человек, тем менее экономично работают его физиологические системы, во всяком случае, за пределами зоны оптимума.

Еще один из подходов к оценке работоспособности — выявление возможности длительного удержания устойчивого состояния. Широко распространены также способы оценки работоспособности на основании изменения функциональной активности вегетативных систем, например, по характеру реакции частоты пульса на стандартную нагрузку или по прибавке частоты пульса в ответ на увеличение интенсивности работы. Эти подходы больше касаются мышечной работоспособности, поскольку при выполнении умственной работы труднее выявить значительные изменения в деятельности физиологических функций.

 

Рис. 33. Суточная динамика умственной работоспособности

 

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. 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 сказывается на работоспособности. По этой причине измерение и оценка разнообразных показателей работоспособности — важный и широко распространенный прием в возрастной физиологии, школьной гигиене, валеологии. Простейшие способы оценки работоспособности (умственной и мышечной) было бы полезно освоить учителям и родителям, это могло бы помочь им подбирать для детей адекватную их возможностям учебную и физическую нагрузку. На рис. 33 представлена типичная динамика работоспособности в течение суток.

Нейроэндокринная регуляция функций в процессе деятельности. Умственная деятельность и учебная нагрузка. Физиологические эффекты умственной деятельности, в том числе изменения гормональной ситуации в организме, исследованы пока очень мало. Специальные измерения активности симпатоадреналовой системы у школьников младших классов в течение учебного года позволили установить, что адаптация к условиям обучения в школе приводит к довольно значительным сдвигам гормонального статуса организма, особенно в 1-м классе, когда дети попадают в совершенно новую для них среду. Функциональное напряжение нарастает у детей от 1-й к 3-й четверти, а затем снижается почти до исходного уровня. Связано ли это с успешно прошедшей адаптацией или является результатом истощения катехоламиновых резервов организма — утверждать сложно. Однако, судя по тому, что дети продолжают нормально учиться и болеют к концу учебного года не чаще, чем обычно, а также по тому, что с каждым следующим годом указанная реакция повторяется, но все менее выражено, можно считать, что речь должна идти об успешной адаптации школьников к режиму обучения.

Очень важно отметить, что по-разному организованный учебный процесс приводит к различным симпатоадреналовым эффектам: если учтены все гигиенические требования, включая длительность уроков, физкультминутки на переменах, режим занятий и отдыха, организовано качественное питание, а учебная нагрузка соответствует функциональным возможностям детей, сдвиги в уровне катехоламинов выражены значительно меньше и быстрее приходят к норме. Если же учебная нагрузка чрезмерна либо неправильно организован режим дня школьников, это может вызвать повышенное напряжение механизмов нейроэндокринной регуляции и соответственно весьма негативно сказаться на состоянии здоровья учащихся. К сожалению, учителя и родители редко соизмеряют объем и интенсивность учебной нагрузки с функциональными возможностями детского организма, ошибочно полагая, что эти возможности безграничны.

Мышечная деятельность. Значительно лучше изучены нейроэндокринные процессы, участвующие в регуляции мышечной деятельности. Правда, данных, касающихся детского организма, почти нет, так как большая" часть таких исследований связана с решением задач спортивной подготовки.

Под воздействием мышечной работы усиливается активность гипоталамуса, что приводит к увеличению количества выделяемых гипофизом кортикотропного и тиреотропного гормонов, а также гормона роста. В то же время секреция гонадотропинов тормозится. Таким образом, гипофиз при физической работе вырабатывает дополнительные гормоны для стимуляции энергетических и пластических обменных процессов, но тормозит активность половой сферы. Задняя доля гипофиза усиливает продукцию вазопрессина, что необходимо для предотвращения обезвоживания организма. Если работа приводит к утомлению, то стимуляция гипофизом коры надпочечников прекращается, — это и понятно: организму требуется отдых для восстановления, а избыточная стимуляция в такой ситуации была бы неуместной.

В ответ на воздействие со стороны гипофиза щитовидная железа при мышечной работе может несколько повысить свою активность, выбрасывая в кровь добавочные порции тироксина, что обеспечивает активацию тканевого дыхания. Параллельно возрастает уровень кальцитонина, который способствует укреплению костной ткани, поэтому детренированность и гиподинамия нередко ведут к появлению хрупкости костей. Гормоны щитовидной железы бывают особенно активны в тех случаях, когда организм попадает в условия пониженной температуры: тироксин необходим для нормальной регуляции температуры тела в холодных условиях, так как усиливает продукцию тепла мышечными клетками и печенью.

Вилочковая железа (тимус), основная роль которой — участие в иммунных реакциях организма, под влиянием напряженной мышечной деятельности обычно уменьшается в размерах, но при этом ее эндокринная активность даже повышается. Поскольку этот орган с возрастом уменьшается и замещается соединительной тканью, его функция особенно важна для детского организма с неустановившимися еще иммунными реакциями.

Поджелудочная железа реагирует на физические нагрузки фазно: сначала ее активность растет и содержание инсулина в крови увеличивается — соответственно увеличивается использование глюкозы тканями организма. Затем уровень инсулина снижается, и с этим связан переход на использование жиров в качестве питания для работающих мышц. Эта реакция чрезвычайно целесообразна, так как жиры представляют собой гораздо более экономичное «топливо» для мышц, чем углеводы.

Стимуляция со стороны гипофиза заставляет кору надпочечников вырабатывать дополнительные количества глюкокортикоидов. Благодаря этому мобилизуются белковые и углеводные ресурсы организма, активизируются многие приспособительные реакции организма, в том числе со стороны сердечно-сосудистой системы. Однако чрезмерные нагрузки приводят к перерасходу и исчерпанию ресурсов глюкокортикоидов. Это защитная реакция организма, но проявляется она иногда в форме синдрома переутомления, сопровождается головной болью, расстройством вегетатики, неприятными ощущениями в области солнечного сплетения и т. п. Мозговой слой надпочечников первым реагирует на мышечную нагрузку резкой активацией продукции адреналина. Биологическую целесообразность такой реакции мы уже обсуждали выше. Уровень катехоламинов в крови увеличивается пропорционально мощности нагрузки. При значительном утомлении содержание адреналина и норадреналина во всех тканях тела, включая кровь, заметно снижается. Введение адреналина и его аналогов извне существенно стимулирует возможности организма, в том числе мышц, дыхания, сердца и других систем. На этом принципе работают многие препараты, относящиеся к разряду допингов и поэтому запрещенные в спорте.

Интенсивная мышечная нагрузка тормозит продукцию женских половых гормонов — эстрогенов. В то же время силовые нагрузки, требующие наиболее напряженных мышечных сокращений, стимулируют выработку мужских половых гормонов — андрогенов, особенно в восстановительном периоде, когда нужно реконструировать поврежденные за время работы скелетные мышцы. Эта реакция весьма адаптивна и обеспечивает рост мышц в процессе тренировок. Потому-то ее и вызывают искусственным путем с помощью синтетических анаболических стероидов, запрещенных к применению в спорте наравне с другими допингами. Использование допингов может приводить к безвозвратной утрате мужчинами потенции, а женщинами фертильности (способности вырабатывать яйцеклетки, пригодные для оплодотворения), а также к развитию сердечно-сосудистых и раковых заболеваний. Повышенный уровень андрогенов в крови мужчин, занимающихся тяжелым физическим трудом, особенно в периоды отдыха, способствует их повышенной половой активности. Умственная работа, напротив, угнетает половую функцию.

Детям до завершения полового созревания и окончания пубертатного скачка роста противопоказаны тяжелые физические нагрузки, связанные с поднятием тяжестей (спортивные единоборства, тяжелая атлетика и т.п.). Это обусловлено тем, что на фоне неустановившейся нейрогуморальной регуляции подростков негативные последствия таких нагрузок могут проявиться как в преждевременной остановке роста, так и в ускоренном завершении полового созревания, что нередко отрицательно сказывается на состоянии здоровья в дальнейшем.

Физиология адаптации

 

Адаптация: процесс и результат. Слово «адаптация» происходит от латинского слова, означающего приспособление. Процесс адаптации — это процесс морфологических и функциональных преобразований в организме, в результате которых действующий фактор среды ослабляет или вовсе прекращает свое негативное воздействие не потому, что он устранен, а потому, что организм уже не воспринимает этот фактор как нечто неблагоприятное. Результатом адаптации является способность организма нормально функционировать в новых для него условиях при сохранении важнейших параметров гомеостаза и высокой работоспособности. Здесь в полной мере вступает в силу принцип Ле Шателье, согласно которому сложная система под воздействием оказанного на нее давления изменяется таким образом, чтобы минимизировать последствия этого воздействия.

На протяжении жизни человеку неоднократно приходится переживать периоды адаптации. Первый из них — момент рождения, сразу после которого организм должен достаточно быстро приспособиться к множеству таких вновь возникших факторов, как сила тяжести, переменная температура, воздушная среда, микробные агрессии и т. п. Поскольку внешняя среда постоянно меняется и задает свои условия организму, постольку жизнь есть непрерывная адаптация к физическим, химическим, биологическим и социальным факторам окружающей среды.

Срочная и долговременная адаптация. Впервые столкнувшись с действием какого-либо фактора, способного нарушить гомеостаз или привычную деятельность физиологических систем, организм бурно реагирует, пытаясь найти выход из создавшегося положения. Бурная реакция организма проявляется в виде активации множества физиологических функций. Такая срочная адаптация базируется на том функциональном диапазоне, который характерен для каждой из участвующих в этом процессе физиологических функций. Эта порой хаотическая активность обычно позволяет решить задачу срочного приспособления, хотя его физиологическая цена может быть чрезвычайно высока. Поэтому, если такое же воздействие возникает вновь и вновь, организм переходит к другой стратегии адаптации, которая требует значительно более глубоких перестроек и во много раз больше времени, но позволяет решить возникшую задачу гораздо эффективнее. Такая долговременная адаптация обязательно включает в себя этап активации генетического аппарата клеток тех органов и тканей, которые наиболее активно участвуют в процессах срочной адаптации. Доказано, что сам процесс срочной адаптации через образующиеся при этом промежуточные продукты обмена веществ (в частности, циклический АМФ) как раз и запускает активацию клеточного генома, что необходимо для начала синтезов новых белков и других структурных и функциональных молекул в клетках адаптирующегося организма. Постепенно, по мере многократного повторения воздействия фактора, к которому приспосабливается организм, его структурные и функциональные возможности становятся все в большей мере пригодными для наиболее эффективного и экономичного реагирования на каждое такое воздействие. И наконец, наступает момент, когда организм воспринимает воздействие этого фактора как нечто совершенно обычное, не ведущее к какому-либо значительному увеличению функциональной активности. Считается, что для человека этот период обычно составляет около 6 нед.

Следует подчеркнуть, что сила действия фактора, вызывающего адаптацию, должна превысить некий порог, иначе организм не прореагирует на это воздействие. Так, если мы хотим закалить ребенка с помощью обливания его ног водой, т.е. вызвать у него температурную адаптацию, то температура воды должна быть достаточно низкой (22—24 °С), чтобы такое воздействие организм воспринял как существенное. Если вода будет близка по температуре к термонейтральной зоне (28—30 °С), то никакой адаптации не произойдет, сколько бы мы ни применяли эту водную процедуру.

Согласованность структурно-функциональных изменений, принцип симморфоза. В процессе адаптивной перестройки организма не может произойти так, что один орган изменится, а все другие останутся прежними. Любое изменение структуры и функции части организма ведет к адекватным изменениям целого, поскольку организм — это единая система, и на подобные воздействия он реагирует как одно целое. Другое дело, что не обязательно все органы или ткани должны, например, гипертрофироваться (увеличиваться в размере) — адаптация всегда протекает целесообразно, в соответствии с принципом разумной достаточности. Изучая разнообразные проявления адаптации в процессе эволюции, в условиях различной среды обитания и в онтогенезе, физиологи выдвинули принцип симморфоза, т. е. согласованных морфологических и функциональных адаптивных изменений. Согласно этому принципу, изменения в системе дыхания связаны с адекватными изменениями в системе кровообращения, а те в свою очередь — с аналогичными изменениями в системе гормональной регуляции и т.д. Таким образом, гармоничное приспособление за счет изменения только одной структуры невозможно — при этом обязательно изменится многое.

Адаптивные возможности и их пределы. В геноме каждого человека заключены огромные возможности реализации самых разнообразных адаптивных вариантов, однако они не беспредельны. И пределы эти установлены наследственными характеристиками, которые специфичны для каждого биологического вида. Например, человек никогда без помощи технических средств не сможет находиться под водой десятки минут, как это могут делать китообразные; не сможет пользоваться ультразвуком для ориентации в пространстве, как это умеют делать летучие мыши; не сможет впадать в спячку, как медведь, и т.п. Но и тех возможностей, которыми располагает человек благодаря его наследственности, вполне достаточно для того, чтобы приспособиться к широчайшему разнообразию экологических условий, встречающихся на Земле. Человек по своим биологическим свойствам — одно из самых выносливых существ, обладающих огромной для его размеров силой и быстротой, а уж в сфере мыслительных процессов он просто не имеет равных среди живущих на Земле организмов. Однако для того чтобы полностью реализовать любую из заложенных в генетическом коде человека потенциальных возможностей, необходима длительная и упорная тренировка, т. е. адаптация.

Непрерывность адаптации. Принципиальной особенностью биологической адаптации является ее актуальность. Если то или иное свойство, возникшее в результате адаптации, никогда больше не использовалось или долго не использовалось, это свойство утрачивается. Организм весьма расчетливо экономит свои ресурсы и не тратит их попусту на структуры и функции, на которые нет «спроса». Подтверждением этого могут служить результаты обследований космонавтов, долгое время проведших на околоземной орбите при отсутствии силы тяжести. Их мышцы теряют свои свойства и даже отчасти деградируют, из костей вымывается кальций, они становятся хрупкими и мягкими. Только с помощью специально организованных ежедневных физических тренировок на бегущей дорожке этому удается противостоять, и то не в полной мере. Точно так же невозможно раз и навсегда «проадаптироваться» к воздействию любого другого фактора. Человек, живущий в горах, адаптирован к низкому содержанию кислорода в атмосфере: у него выше уровень гемоглобина в крови, более активны окислительные ферменты и т.д. Но стоит ему спуститься с гор и прожить там несколько месяцев — все эти адаптивные особенности пропадают. Попав вновь в горы, человек вынужден адаптироваться к ним заново. Хотя в этом случае адаптация проходит обычно легче и быстрее, так как любая адаптация оставляет в организме след, который облегчает последующую нервную и гормональную перестройку.

Все это в полной мере относится к обучению, в котором роль физиологической адаптации чрезвычайно велика. Хорошо известно, что отсутствие практики приводит к утрате навыка использования иностранного языка. Однако восстановление этого навыка в полном объеме для человека обученного — задача неизмеримо более легкая, чем обучение «с нуля».

Резервы организма: мифы и физиологическая реальность. В популярной, а иногда и научной литературе периодически поднимается вопрос о необычайных возможностях, заложенных в организме человека и нереализованных лишь потому, что мы не умеем этого делать. В частности, по мнению некоторых авторов, мозг человека используется только на 2—3 % (встречаются разные оценки), а остальную часть составляют резервы, лежащие «мертвым грузом». Сказанное выше свидетельствует о том, что это не более чем миф. Никаких резервов, которые не используются и все же сохраняются, в организме человека нет. Другое дело, что с помощью грамотно построенной тренировки можно значительно улучшить многие характеристики деятельности в конкретных условиях. Надо лишь понимать, что если мы получаем выигрыш в одном направлении, то можем нечто потерять в другом направлении. Например, люди с мощной мускулатурой, много сил отдавшие тренировке своих мышц и демонстрирующие чудеса силовой подготовки, как правило, почти полностью теряют гибкость позвоночника и обладают низкой общей выносливостью, это — плата за чрезмерное развитие силовых возможностей. Разумеется, бывают всесторонне одаренные люди, которым удается довести до совершенства не одну, а несколько сторон своих способностей. Но это уникальные случаи, как уникальна многогранная гениальность Леонардо да Винчи или М.В.Ломоносова.

Специфические и неспецифические компоненты адаптационного процесса. Выдающийся физиолог XX в. Г. Селье (канадец венгерского происхождения) в середине 50-х годов разработал концепцию, согласно которой адаптация имеет два компонента — специфический и неспецифический.

Специфический компонент — это конкретные приспособления конкретных органов, систем, биохимических механизмов, которые обеспечивают наиболее эффективную работу всего организма в данных конкретных условиях. Например, у жителей горных районов, где содержание кислорода в атмосферном воздухе ниже, чем на уровне моря, отмечается целый ряд особенностей системы крови, в частности повышенная концентрация гемоглобина (чтобы можно было более эффективно извлекать кислород из проходящего через легкие воздуха). Появление пигментации (загара) на коже у людей, находящихся достаточно длительное время в условиях сильной инсоляции (солнечной радиации), — также пример структурной специфической адаптации, позволяющей снизить риск повреждений избыточной лучистой энергией тех тканей, которые расположены ниже поверхностных слоев кожи. Таких примеров можно привести множество, и они хорошо известны уже давно. Специфические приспособления в организме образуются благодаря изменению активности определенных участков генома в тех клетках, от которых такое приспособление зависит, и это происходит на протяжении довольно значительного времени. Обычно человеку необходимо 6—8 нед. на то, чтобы полностью приспособиться к воздействию нового для него фактора.

Заслуга Г. Селье состоит в том, что он обратил внимание на неспецифические компоненты адаптации, которые выявляются всегда, независимо от природы действующего фактора. Селье сумел так же разобраться в основных механизмах гормональной регуляции, формирующихся в начальный период адаптации, именуемый стресс-реакцией.

Регуляция адаптационного процесса. При воздействии любого стресс-фактора, прежде всего активируется мозговое вещество надпочечников, которое вырабатывает адреналин и норадреналин. Эта функция, находящаяся под контролем симпатического отдела вегетативной нервной системы, всегда первой активизируется в ответ на любые неблагоприятные воздействия или просто на резкое изменение окружающей среды. Даже резкое слово, приказ или упрек могут вызвать у человека стресс, в результате которого в кровь выбрасывается большое количество катехоламинов. Механизм действия катехоламинов на клетки таков: мобилизуются запасы углеводов в печени, которые могут потребоваться, если организму предстоят активные действия, а нервная ткань будет нуждаться в дополнительном питании для выполнения своей функции.

Вслед за этим наступает вторая фаза эндокринной регуляции стресс-реакции. Для ее начала требуется активация гипоталамических нейромедиаторных влияний на гипофиз, в ответ на которые передняя доля гипофиза выбрасывает в кровь адренокортикотропный гормон. Этот гормон воздействует на кору надпочечников, заставляя ее выделять повышенные количества гормона кортизола — одного из важнейших глюкокортикоидов. Это название отражает тот факт, что гормоны данной группы, имеющие сходное химическое строение, участвуют в регуляции углеводного обмена в клетках организма, обладая сильно выраженным катаболическим действием. Функция кортизола и ему подобных гормонов состоит в том, чтобы усиливать образование гликогена в печени за счет использования аминокислот. Поскольку образование свободных аминокислот в организме происходит в основном за счет распада мышечных белков, в результате совместного действия гормонов надпочечников складывается такая метаболическая ситуация: мышечные белки при распаде превращаются в аминокислоты; аминокислоты под действием кортизола превращаются в гликоген; гликоген под действием адреналина высвобождает глюкозу. В итоге быстро повышается уровень глюкозы в крови, что и обеспечивает энергетические потребности нервной и других тканей в условиях стресса. Кроме того, кортизол препятствует поглощению глюкозы клетками тела (кроме нервной ткани, которая не чувствительна в этом отношении к действию инсулина и кортизола), а также усвоению мышечными клетками свободных аминокислот. Еще одно действие кортизола — усиленное расщепление жиров в клетках тела, в результате чего уровень жирных кислот в крови также повышается. Таким образом, гормональная регуляция на этом этапе стресса состоит в мобилизации всех важнейших субстратов, которые могут понадобиться любым тканям организма для срочной и напряженной деятельности.

Следует отметить, что быстрое повышение уровня кортизола в крови в ответ на стрессовое воздействие происходит только при первом столкновении с новым фактором. Если такие воздействия повторяются, то степень повышения количества кортизола снижается — наступает своего рода привыкание организма к стрессогенному воздействию.

Еще одно важное действие кортизола в условиях стресса состоит в его взаимоотношениях с адреналином. Сам по себе кортизол на сокращения гладкой мускулатуры кровеносных сосудов в мышцах не влияет, но зато в его присутствии такое влияние оказывают катехоламины — адреналин и норадреналин. Если кортизола в крови нет, т.е. ситуация не напоминает стрессовую, то и катехоламины не оказывают действия на стенки сосудов мышц. Наоборот, в условиях стресса сосуды мышц начинают сокращаться, что приводит к существенному усилению кровотока через мышцы, и обильно поступающая туда кровь приносит с собой дополнительные порции кислорода, глюкозы, жирных кислот и аминокислот, которые высвободились из тканей под воздействием тех же гормонов. Таким образом, создаются оптимальные условия для напряженной мышечной деятельности, когда предстоит борьба или бегство, — в этом и состоит биологический смысл описанных гормональных реакций.

Если процесс адаптации затягивается, и организм длительное время вынужден жить в условиях повышенного выделения гормонов мозговым и корковым слоями надпочечников, наблюдается гиперактивность желез внутренней секреции, вслед за которой может наступить гормональное истощение. Г. Селье говорил в таких случаях о «срыве адаптации». Такое состояние организма называют дезадаптацией, и если оно сохраняется достаточно долго (недели, месяцы), то может привести к развитию болезней адаптации. Это могут быть различные заболевания в зависимости от того, на каком уровне нейроэндокринной регуляции происходит истощение: на уровне гипоталамуса, гипофиза или периферического звена — надпочечников. В тяжелых случаях гормональное истощение в условиях длительного острого стресса может приводить к летальному исходу.

Болезни адаптации. Чаще других в качестве болезни адаптации выступает язвенная болезнь желудка или двенадцатиперстной кишки. Это связано с тем, что, кортизол стимулирует активность желудочной секреции (такая реакция также биологически целесообразна, так как помогает лучше переваривать и усваивать пищу, которая нужна для предстоящей адаптации организма). Если гиперфункция надпочечников продолжается долго (неделями или месяцами), т.е. организм находится в условиях продолжительного стресса, повышенная желудочная секреция приводит сначала к эрозии эпителия, а потом и к появлению язвы. Учитывая, что кортизол и другие глюкопротеиды, выделяемые надпочечниками, обладают противовоспалительным действием, развитие болезни часто протекает незаметно, так как ее симптомы приглушены из-за измененного гормонального фона. Однако, уменьшая или даже снимая симптомы воспаления, гормоны не препятствуют развитию собственно патологического процесса. В результате нередко неожиданно обнаруживаются довольно значительные поражения слизистой желудка на фоне, казалось бы, полного благополучия. У подростков в переходный период такие явления не столь уж редки, что связано и с обилием стрессогенных воздействий, и с неустойчивостью их нервной и гормональной регуляции. Поэтому соблюдение правильного режима питания в подростковом возрасте — принципиально важная задача, от решения которой во многом зависит сохранение их здоровья. Пища должна быть по возможности разнообразная, не перенасыщенная острыми и кислыми продуктами, обязательно содержащая растительный белок и мукополисахариды, а также витамины и микроэлементы.

Возрастные особенности механизмов и стратегии адаптивных перестроек. Поскольку адаптация — процесс, обязательно регулируемый нейрогуморальными механизмами, а эти механизмы с возрастом претерпевают существенные изменения и окончательно формируются практически только к моменту завершения полового созревания, ясно, что у детей адаптация протекает не совсем так, как у взрослых. Это касается как процессов срочной, так и долговременной адаптации. Следует отметить, что вопросы возрастных изменений адаптационных процессов у человека изучены мало, поскольку подобные эксперименты с детьми проводить невозможно. Однако в экспериментах на лабораторных животных (обычно это белые крысы специальных пород) удалось выявить целый ряд возрастных особенностей, которые затем были обнаружены и у человека на основании косвенных данных.

Две важнейшие особенности отличают адаптационный процесс в раннем возрасте: недостаточность ресурсов и генерализация адаптационного ответа.

Недостаточность ресурсов детского организма в условиях адаптации с очевидностью вытекает из рассмотренных выше особенностей структуры функционального диапазона. Любое воздействие, требующее адаптивных реакций организма, заставляет его функциональные системы активироваться до уровня резервных возможностей. Собственно говоря, если бы этого не было, то никакая адаптация бы и не понадобилась. Нижняя граница зоны резервных возможностей как раз и есть тот порог воздействия, после преодоления которого и начинается адаптация. Если же функции не выходят за границы зоны привычной активности, то об адаптации нет и речи. Поскольку у детей, как было показано выше, зона резервных возможностей существенно более узкая, постольку этих резервов чаще не хватает на решение встающих перед организмом задач, связанных с адаптацией. Таким образом, дети более склонны впадать в состояние дезадаптации даже в условиях действия «умеренных» с точки зрения взрослых функциональных нагрузок. Значимость этого обстоятельства для педагогического процесса совершенно очевидна.

Однако дело еще более осложняется другим обстоятельством, которое на первый взгляд совершенно не очевидно, но вполне понятно кибернетикам, которые занимаются «обучением» компьютерных систем (например, на основе новейшей технологии «нейронных сетей»). Организм ребенка в процессе взросления непрерывно обучается, причем это не только обучение в смысле приобретения навыков и знаний, это еще и обучение функциональных систем организма взаимодействовать между собой и подчиняться единой нейрогуморальной регуляции. На ранних этапах развития практически любое новое воздействие на организм вызывает очень бурную реакцию, в которую вовлекаются чуть ли не все органы и системы. Такого рода реакции физиологи называют генерализованными, т. е. обобщенными, всеобщими. По-видимому, эта особенность связана с тем, что нервные центры еще не умеют качественно дифференцировать стимулы и «на всякий случай» приказывают всем периферическим органам и тканям активизировать свои функции. Недостаточно дифференцированными являются в раннем возрасте и гормональные стимулы: огромное количество клеток в самых разных тканях имеют гормональные рецепторы и как бы служат органами-мишенями для широкого спектра гормонов. Кстати, в этом заключается одна из причин того, что детский организм не способен к длительному удержанию устойчивого состояния при деятельности.

Такая неспецифическая, генерализованная реакция крайне неэкономична, она вынуждает активироваться большое число органов и тканей, никак не способных помочь в решении стоящей перед организмом адаптивной задачи. При том, что резервные возможности детского организма и без того невелики, такая стратегия адаптации кажется просто абсурдной и неминуемо ведет к перенапряжению. В раннем возрасте, действительно, порой, невозможно по физиологическим реакциям понять, к какому именно фактору адаптируется организм: к пониженной температуре, к повышенной температуре, к недостатку кислорода в атмосфере или к усиленному режиму двигательной активности. Специфические компоненты адаптации почти не проявляются, а неспецифические во всех этих случаях одинаковы.

С течением времени, по мере созревания нервных структур, они дифференцируются и становятся значительно более избирательными по отношению к приходящим стимулам. Благодаря этому более адресной, прицельной становится реакция вегетативных и других исполнительных систем организма. Адаптационный ответ перестает быть генерализованным, а делается все более локальным и специфическим, т.е. строго направленным на устранение конкретного фактора, на решение конкретной и узкой адаптационной задачи.

Наиболее значимые изменения в стратегии адаптации вегетативных систем происходят в период полуростового скачка, т.е. в 5—7 лет. Лишь с этого возраста организм становится способным осуществлять прицельные, специфические, хорошо дифференцированные реакции в ходе своего приспособления. Это еще одна причина, почему начало школьного обучения должно осуществляться лишь после завершения этого важнейшего этапа развития и созревания всех морфофункциональных систем детского организма.

В период полового созревания адаптационные процессы временно утрачивают свою эффективность и вновь становятся менее специфическими. Однако это продолжается сравнительно недолго, и уже после 15—16 лет юноши и девушки имеют уровень адаптационных возможностей, практически как у взрослых.

Адаптация, тренировка и обучение. Физиологическая адаптация лежит в основе тренировки и обучения. Тренировка в спорте и физическом воспитании требует непременного применения сверхпороговых по объему и интенсивности нагрузок — иначе тренированность не повышается. Это находится в полном согласии с теорией адаптации. Кроме того, хорошо известен феномен «переноса тренированности», который проявляется в том, что при тренировке одного физического качества (свойства) совершенствуются и другие. Этот феномен особенно часто проявляется у детей младшего школьного возраста, что вполне согласуется с возрастными особенностями стратегии адаптации. Поскольку физическая тренировка представляет собой пример адаптации, при ее организации необходимо учитывать возрастные особенности детей, их меньшие резервные возможности и генерализацию адаптивных реакций, о чем не всегда знают учителя и тренеры. К тому же, как и любая другая адаптация, физическая тренировка вызывает мощнейшие нейрогуморальные сдвиги в организме, о чем также не должны забывать тренеры и родители.

Совершенно те же процессы происходят при обучении, только действующим фактором в этом случае служит обычно не столько сверхпороговая интенсивность, сколько чрезмерный объем учебной нагрузки (впрочем, завышенный объем можно выполнить только за счет резкой интенсификации ученического труда).

Адаптация к учебному процессу в школе наиболее остро протекает в 1-м классе, когда ребенок впервые попадает в совершенно новые для себя условия, затем в 5-м классе, когда он сталкивается с новой для него организацией учебного процесса в средней школе. У подростков 7—8-х классов также имеются проблемы с адаптацией, однако они скорее вызваны внутренними, чем внешними причинами. Впрочем, это еще более серьезно, поскольку эти внутренние причины невозможно ни устранить, ни хотя бы смягчить. Единственный путь — уменьшить учебные нагрузки, что могло бы способствовать более спокойному и менее болезненному в психологическом и физиологическом аспектах протеканию пубертатного процесса.

Вопросы и задания

 

1. Что общего и в чем различие между адаптацией и деятельностью?

2. Перечислите фазы деятельности и расскажите, в чем их смысл.

3. Что такое функциональный диапазон и как он меняется с возрастом?

4. Что такое устойчивое состояние и переходные процессы?

5. Каковы причины утомления и в чем оно проявляется?

6. Что такое работоспособность?

7. Как осуществляется регуляция функций в процессе деятельности?

8. Что такое срочная и долговременная адаптация?

9. Чем различаются специфические и неспецифические компоненты адаптации?

10. Как регулируется адаптационный процесс?

11. В чем заключаются возрастные особенности адаптации?

12. Как соотносятся адаптация, тренировка и обучение?