В литературе пока нет четких формулировок, определяющих экстремальность состояния организма, не проанализированы причины, условия и механизмы возникновения такого состояния, не разработаны критерии его оценки. Все эти вопросы еще должны стать предметом глубоких аналитических и экспериментальных исследований, начиная с определения понятий и разработки теории об экстремальных состояниях и заканчивая созданием комплексной системы прогнозирования состояния человека в различных условиях его деятельности.
И. Т. Демченко (1994) предлагает использовать разные подходы к определению понятия экстремального состояния.
1. Один из них исходит из того, что формирование такого состояния определяется в основном спецификой внешних раздражителей. При этом многочисленные факторы окружающей среды, действующие на организм и вызывающие соответствующие реакции, разделяются на адекватные и неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма. При изменениях адекватных условий среды организм приспосабливается к своему существованию за счет механизмов срочной и долговременной адаптации. Факторы, неадекватные гено– и фенотипическим свойствам организма, представляют собой крайние, весьма жесткие условия среды, при которых не полностью реализуются адаптационные возможности организма, либо отсутствует всякая возможность адаптации в силу высокой интенсивности фактора, его новизны и специфичности действия. Отсюда и возникло понятие об экстремальных факторах среды, которые предъявляют организму требования, превышающие его физиологические возможности.
В качестве критериев экстремального состояния могут выступать такие показатели, как уровень функционирования, степень напряжения и функциональный резерв физиологических систем.
• Под уровнем функционирования обычно понимают относительно стабильную величину специфических реакций, обусловленную природой раздражителя и свойствами системы. При оценке уровня функционирования используются показатели интегративной деятельности отдельных систем, например ударный и минутный объем крови, объем легочной вентиляции, потребление кислорода, мышечная сила, скорость психомоторных актов и др. При этом важное значение приобретает оценка градаций в изменениях каждого показателя, необходимая для распознавания переходов с одного уровня функционирования на другой. Так как величина реакции или активность системы тесно связаны с деятельностью местных и центральных механизмов управления, можно полагать, что уровень функционирования физиологических систем зависит от степени централизации управления. Чем сильнее действие центрального механизма управления на местный, тем выше уровень функционирования системы в целом. Экстремальные состояния характеризуются максимальной централизацией управления, что является вынужденной мерой для сохранения целостности и выживания организма в неадекватных его существованию условиях внешней среды.
• Степень напряжения регуляторных механизмов определяется как величина затрат вещества, энергии и информации, необходимых для поддержания заданного уровня функционирования физиологической системы. Защитно-приспособительная деятельность целостного организма при смене условий окружающей среды представляет собой непрерывно следующие друг за другом переходные процессы, которые требуют для своей реализации определенного напряжения механизмов регуляции. Степень их напряжения при разных состояниях определяется текущим уровнем функционирования, характером воздействия внешних факторов и особенностями комплекса нервно-гуморальных реакций организма. Уже при нормальной жизнедеятельности человека требуется определенная степень напряжения регуляторных механизмов. Производственные, социальные и психологические нагрузки требуют более высокого уровня функционирования и более высокой степени напряжения систем управления. Воздействие экстремальных факторов требует соответственно реализации максимального напряжения регуляторных механизмов.
• Функциональный резерв определяется как готовность или способность организма или органа выполнить заданную деятельность с минимальным напряжением регуляторных механизмов и количественно характеризуется как разность между максимально достижимым уровнем специфической функции и уровнем этой функции в условиях физиологического покоя.
2. Вышеуказанные критерии не полностью определяют состояние организма при всех разнообразных условиях, поэтому была предложена иная концепция с более общими оценочными критериями, согласно которой все состояния человека, возникающие под действием факторов среды, разделяются на две группы:
– состояние адекватной стабилизации;
– состояние динамического рассогласования.
Первое из указанных состояний характеризуется полным соответствием степени мобилизации и напряжения функций требованиям, предъявляемым конкретными условиями. В случае нарушения адекватной мобилизации под влиянием внешних и внутренних факторов возникает состояние динамического рассогласования, когда ответ организма неадекватен нагрузке или же требуемый адекватный ответ превышает физиологические возможности организма.
Определение понятия экстремального состояния должно базироваться как на использовании оценочных критериев такого состояния, так и на причинах и условиях его возникновения. Общие подходы к определению рассматриваемого состояния представлены в работах В. В. Парина, В. П. Казначеева, О. Г. Газенко, В. И. Медведева, Р. М. Баевского, Ф. З. Меерсона и др.
Действие факторов внешней среды на организм является одним из непременных условий возникновения экстремального состояния. Однако очевидно, что формирование такого состояния включает в себя ряд стадий, на которых организм пытается приспособиться к новым для него условиям путем изменения функций отдельных систем и напряжения соответствующих регуляторных механизмов. Другое дело, что гомеостатические нарушения в организме, возникающие под действием экстремальных факторов, в одном случае могут компенсироваться за счет максимального напряжения функций, а в другом полная компенсация не достигается или вообще невозможна. Тем не менее при всех названных условиях организм предпринимает попытки восстановить развившиеся гомеостатические нарушения путем включения различных защитных и приспособительных механизмов. Сказанное дает основание заключить, что экстремальные состояния следует рассматривать как следствие полностью нереализованных приспособительных реакций, а механизмы развития такого состояния необходимо рассматривать с общих позиций адаптивных процессов в организме.
3.2. Этапы адаптации
3.3. Психофизиологическая адаптация
3.4. Гравитация
3.4.1. Механизмы действия ускорений (перегрузок)
И. Т. Демченко (1994) предлагает использовать разные подходы к определению понятия экстремального состояния.
1. Один из них исходит из того, что формирование такого состояния определяется в основном спецификой внешних раздражителей. При этом многочисленные факторы окружающей среды, действующие на организм и вызывающие соответствующие реакции, разделяются на адекватные и неадекватные врожденным и приобретенным свойствам организма. При изменениях адекватных условий среды организм приспосабливается к своему существованию за счет механизмов срочной и долговременной адаптации. Факторы, неадекватные гено– и фенотипическим свойствам организма, представляют собой крайние, весьма жесткие условия среды, при которых не полностью реализуются адаптационные возможности организма, либо отсутствует всякая возможность адаптации в силу высокой интенсивности фактора, его новизны и специфичности действия. Отсюда и возникло понятие об экстремальных факторах среды, которые предъявляют организму требования, превышающие его физиологические возможности.
В качестве критериев экстремального состояния могут выступать такие показатели, как уровень функционирования, степень напряжения и функциональный резерв физиологических систем.
• Под уровнем функционирования обычно понимают относительно стабильную величину специфических реакций, обусловленную природой раздражителя и свойствами системы. При оценке уровня функционирования используются показатели интегративной деятельности отдельных систем, например ударный и минутный объем крови, объем легочной вентиляции, потребление кислорода, мышечная сила, скорость психомоторных актов и др. При этом важное значение приобретает оценка градаций в изменениях каждого показателя, необходимая для распознавания переходов с одного уровня функционирования на другой. Так как величина реакции или активность системы тесно связаны с деятельностью местных и центральных механизмов управления, можно полагать, что уровень функционирования физиологических систем зависит от степени централизации управления. Чем сильнее действие центрального механизма управления на местный, тем выше уровень функционирования системы в целом. Экстремальные состояния характеризуются максимальной централизацией управления, что является вынужденной мерой для сохранения целостности и выживания организма в неадекватных его существованию условиях внешней среды.
• Степень напряжения регуляторных механизмов определяется как величина затрат вещества, энергии и информации, необходимых для поддержания заданного уровня функционирования физиологической системы. Защитно-приспособительная деятельность целостного организма при смене условий окружающей среды представляет собой непрерывно следующие друг за другом переходные процессы, которые требуют для своей реализации определенного напряжения механизмов регуляции. Степень их напряжения при разных состояниях определяется текущим уровнем функционирования, характером воздействия внешних факторов и особенностями комплекса нервно-гуморальных реакций организма. Уже при нормальной жизнедеятельности человека требуется определенная степень напряжения регуляторных механизмов. Производственные, социальные и психологические нагрузки требуют более высокого уровня функционирования и более высокой степени напряжения систем управления. Воздействие экстремальных факторов требует соответственно реализации максимального напряжения регуляторных механизмов.
• Функциональный резерв определяется как готовность или способность организма или органа выполнить заданную деятельность с минимальным напряжением регуляторных механизмов и количественно характеризуется как разность между максимально достижимым уровнем специфической функции и уровнем этой функции в условиях физиологического покоя.
2. Вышеуказанные критерии не полностью определяют состояние организма при всех разнообразных условиях, поэтому была предложена иная концепция с более общими оценочными критериями, согласно которой все состояния человека, возникающие под действием факторов среды, разделяются на две группы:
– состояние адекватной стабилизации;
– состояние динамического рассогласования.
Первое из указанных состояний характеризуется полным соответствием степени мобилизации и напряжения функций требованиям, предъявляемым конкретными условиями. В случае нарушения адекватной мобилизации под влиянием внешних и внутренних факторов возникает состояние динамического рассогласования, когда ответ организма неадекватен нагрузке или же требуемый адекватный ответ превышает физиологические возможности организма.
Определение понятия экстремального состояния должно базироваться как на использовании оценочных критериев такого состояния, так и на причинах и условиях его возникновения. Общие подходы к определению рассматриваемого состояния представлены в работах В. В. Парина, В. П. Казначеева, О. Г. Газенко, В. И. Медведева, Р. М. Баевского, Ф. З. Меерсона и др.
Действие факторов внешней среды на организм является одним из непременных условий возникновения экстремального состояния. Однако очевидно, что формирование такого состояния включает в себя ряд стадий, на которых организм пытается приспособиться к новым для него условиям путем изменения функций отдельных систем и напряжения соответствующих регуляторных механизмов. Другое дело, что гомеостатические нарушения в организме, возникающие под действием экстремальных факторов, в одном случае могут компенсироваться за счет максимального напряжения функций, а в другом полная компенсация не достигается или вообще невозможна. Тем не менее при всех названных условиях организм предпринимает попытки восстановить развившиеся гомеостатические нарушения путем включения различных защитных и приспособительных механизмов. Сказанное дает основание заключить, что экстремальные состояния следует рассматривать как следствие полностью нереализованных приспособительных реакций, а механизмы развития такого состояния необходимо рассматривать с общих позиций адаптивных процессов в организме.
3.2. Этапы адаптации
Начальный этап развития рассматриваемого состояния связан со стресс-реакцией, обозначенной Гансом Селье как общий адаптационный синдром, основной смысл которого состоит в мобилизации энергетических и структурных ресурсов организма.
И наконец, формирование механизмов долгосрочной адаптации к жестким факторам среды «не страхует» организм от развития экстремального состояния, особенно в условиях пролонгированного действия факторов, изменений их интенсивности и истощения физиологических резервов организма.
Следовательно, экстремальное состояние может развиваться на фоне различных форм адаптационных процессов как следствие исчерпания их возможностей и неспособности реализовать жесткие требования, предъявляемые организму факторами внешней среды.
Физиологической мерой воздействия условий окружающей среды является возможность адаптации организма к этим условиям. Если существует множество разнообразных по своим свойствам экстремальных раздражителей во внешней среде, значит, существует и множество разнообразных путей, механизмов их влияния на живые системы.
Физиологические механизмы реакций человеческого организма на экстремальные условия среды традиционно исследуют в трех направлениях. Как правило, оценивают:
– функциональное состояние;
– физиологические резервы организма;
– индивидуальные тенденции развития адаптационного процесса.
Названные аспекты являются основой для диагностики и прогнозирования функциональных возможностей организма, его работоспособности и отбора лиц для работы в экстремальных условиях. В результате такого отбора из группы людей выделяются кандидаты, которые при прочих равных условиях способны обеспечить наибольшую эффективность в выполнении стоящих перед ними задач, сохранить здоровье и надлежащий уровень работоспособности, а также безопасность производства окружающей сферы деятельности. Поэтому важным прогностическим критерием, оценивающим качество проведенного отбора, является высокий показатель степени допустимого риска в напряжении функциональных систем организма, выступающий как один из критериев надежности функционирования системы в целом. К сожалению, до сих пор среди исследователей нет единого мнения, какие критерии можно использовать при прогнозировании функционального состояния организма. Предлагаются разные группы критериев надежности функционирования организма.
1. В. П. Грибняк и др. из более чем 25 показателей, характеризующих состояние сердечно-сосудистой, дыхательной систем и системы крови, отобрали 10 особенно информативных. Наибольшая прогностическая значимость была выявлена по показателям, отражающим упруговязкие свойства стенок сосудов эластического типа, уровня среднединамического АД и механической мощности сердца, щелочного резерва крови и концентрации гемоглобина, объема легочной вентиляции и др.
Но для целей массового отбора и динамического прогноза состояний человека в необычных условиях среды наиболее оптимальными все-таки являются критерии на основе сердечно-сосудистой системы. При этом ведущее место занимают критерии, разрабатываемые на основе изучения сердечного ритма. По-видимому, особую роль здесь играет тот факт, что сама частота пульса несет большую и объективную информацию о состоянии организма. Важно отметить, что изучение частоты сердечных сокращений стало обширным полигоном применения математических методов, дающих возможность получать прогностическую информацию о физиологических процессах. Значительное количество работ в этом плане указывает на перспективность данного направления.
При оценке и прогнозировании функционального состояния организма некоторые исследователи рекомендуют использовать показатели функциональной асимметрии полушарий мозга. Изучение особенностей мозговой нейродинамики медленного волнового диапазона, так называемых сверхмедленных колебаний, открывает новые возможности для оценки и прогнозирования функционального состояния человека.
Поиск простых общедоступных методов прогнозирования функционального состояния организма – важная проблема медико-биологической прогностики. При этом имеет значение не только простота проведения исследований, но и применимость методов при массовой диспансеризации и донозологической диагностике с характеристикой информативности используемых методик, объективно отражающих функциональное состояние организма. Конечной целью исследований должна быть разработка таблиц, номограмм или компьютерных программ, которые позволят в короткое время вычислять физиологические резервы, прогнозировать уровень работоспособности и на основе этого строить оценку состояния организма при перемещении его в экстремальные условия среды.
2. Н. И. Моисеева и А. С. Сурков предложили 10 критериев, позволяющих оценить физиологические резервы организма:
– индивидуальные пределы физиологических напряжений;
– стабильность функциональных ответов организма на тестовые воздействия;
– оценка пропорциональных отношений и взаимосвязанных признаков;
– конституциональные;
– основанные на оценке числа и резистентности эритроцитов;
– оценка функциональных возможностей ЦНС по динамике медленного электрического потенциала;
– оценка пластичности нейродинамических процессов;
– биоритмологические;
– энергетических возможностей организма;
– прогнозирование функциональных возможностей ЦНС человека-оператора, основанное на оценке объективности и продуктивности познавательной деятельности.
С. И. Сороко показал, что способность человека к адаптации в экстремальных условиях внешней среды определяется адаптивной пластичностью и устойчивостью нейродинамических процессов, отражающих свойства центральных механизмов саморегуляции, их возможностью к направленным перестройкам функций соответственно потребностям организма в данных конкретных условиях. Автор полагает, что указанные свойства нервной системы в большинстве своем генетически детерминированы, что пластичность и устойчивость нейродинамических процессов относятся к основным индивидуально-типологическим свойствам нервной системы человека и могут быть одним из прогностических критериев адаптоспособности человека к экстремальным условиям внешней среды.
Эколого-физиологические аспекты индивидуально-типологических различий адаптации, с использованием физиологических (нервных, соматических, вегетативных), психологических и социометрических показателей, изучались Н. Н. Василевским (1991). Им предложено несколько вариантов индивидуально-типологических различий по критерию адаптивности: низко-, средне– и высокоадаптивные варианты.
Основными типологическими критериями являлись: пластичность биоритма функций, соотношение между специфическими и неспецифическими компонентами адаптационных реакций, работоспособность, заболеваемость и др., что позволило определить дополнительные подтипы, раскрывающие важные особенности реагирования на экстремальные факторы.
Пластичность функций является фундаментальным параметром, гибким элементом функциональных систем, определяющим кратко– и долгосрочные перестройки функций. Она рассматривается как механизм адекватных перестроек функций в процессе контакта с адаптогенными факторами.
Важно при этом отметить, что стресс не только мобилизует резервные возможности организма, но и играет действенную роль в формировании специфических реакций различных органов за счет усиления их функций, эффективно реагирующих на конкретные факторы среды. Стресс-реакция может быть ведущей в развитии экстремального состояния, и особенно в тех случаях, когда действующие на организм факторы носят чрезвычайный характер, а специфические механизмы срочной и долговременной адаптации не формируются.На начальных этапах пребывания организма в экстремальных условиях приспособление к ним осуществляется за счет компенсаторных механизмов как первичных рефлекторных реакций, направленных на устранение или ослабление гомеостатических сдвигов, вызванных жесткими параметрами среды. Обладая высокой эффективностью, такие реакции могут поддерживать необходимый уровень гомеостаза до развития устойчивых форм адаптации. Однако уже в этой ситуации организм находится в состоянии напряжения, которое может перейти в декомпенсацию с последующим развитием патологических процессов.
И наконец, формирование механизмов долгосрочной адаптации к жестким факторам среды «не страхует» организм от развития экстремального состояния, особенно в условиях пролонгированного действия факторов, изменений их интенсивности и истощения физиологических резервов организма.
Следовательно, экстремальное состояние может развиваться на фоне различных форм адаптационных процессов как следствие исчерпания их возможностей и неспособности реализовать жесткие требования, предъявляемые организму факторами внешней среды.
Физиологической мерой воздействия условий окружающей среды является возможность адаптации организма к этим условиям. Если существует множество разнообразных по своим свойствам экстремальных раздражителей во внешней среде, значит, существует и множество разнообразных путей, механизмов их влияния на живые системы.
Физиологические механизмы реакций человеческого организма на экстремальные условия среды традиционно исследуют в трех направлениях. Как правило, оценивают:
– функциональное состояние;
– физиологические резервы организма;
– индивидуальные тенденции развития адаптационного процесса.
Названные аспекты являются основой для диагностики и прогнозирования функциональных возможностей организма, его работоспособности и отбора лиц для работы в экстремальных условиях. В результате такого отбора из группы людей выделяются кандидаты, которые при прочих равных условиях способны обеспечить наибольшую эффективность в выполнении стоящих перед ними задач, сохранить здоровье и надлежащий уровень работоспособности, а также безопасность производства окружающей сферы деятельности. Поэтому важным прогностическим критерием, оценивающим качество проведенного отбора, является высокий показатель степени допустимого риска в напряжении функциональных систем организма, выступающий как один из критериев надежности функционирования системы в целом. К сожалению, до сих пор среди исследователей нет единого мнения, какие критерии можно использовать при прогнозировании функционального состояния организма. Предлагаются разные группы критериев надежности функционирования организма.
1. В. П. Грибняк и др. из более чем 25 показателей, характеризующих состояние сердечно-сосудистой, дыхательной систем и системы крови, отобрали 10 особенно информативных. Наибольшая прогностическая значимость была выявлена по показателям, отражающим упруговязкие свойства стенок сосудов эластического типа, уровня среднединамического АД и механической мощности сердца, щелочного резерва крови и концентрации гемоглобина, объема легочной вентиляции и др.
Но для целей массового отбора и динамического прогноза состояний человека в необычных условиях среды наиболее оптимальными все-таки являются критерии на основе сердечно-сосудистой системы. При этом ведущее место занимают критерии, разрабатываемые на основе изучения сердечного ритма. По-видимому, особую роль здесь играет тот факт, что сама частота пульса несет большую и объективную информацию о состоянии организма. Важно отметить, что изучение частоты сердечных сокращений стало обширным полигоном применения математических методов, дающих возможность получать прогностическую информацию о физиологических процессах. Значительное количество работ в этом плане указывает на перспективность данного направления.
При оценке и прогнозировании функционального состояния организма некоторые исследователи рекомендуют использовать показатели функциональной асимметрии полушарий мозга. Изучение особенностей мозговой нейродинамики медленного волнового диапазона, так называемых сверхмедленных колебаний, открывает новые возможности для оценки и прогнозирования функционального состояния человека.
Поиск простых общедоступных методов прогнозирования функционального состояния организма – важная проблема медико-биологической прогностики. При этом имеет значение не только простота проведения исследований, но и применимость методов при массовой диспансеризации и донозологической диагностике с характеристикой информативности используемых методик, объективно отражающих функциональное состояние организма. Конечной целью исследований должна быть разработка таблиц, номограмм или компьютерных программ, которые позволят в короткое время вычислять физиологические резервы, прогнозировать уровень работоспособности и на основе этого строить оценку состояния организма при перемещении его в экстремальные условия среды.
2. Н. И. Моисеева и А. С. Сурков предложили 10 критериев, позволяющих оценить физиологические резервы организма:
– индивидуальные пределы физиологических напряжений;
– стабильность функциональных ответов организма на тестовые воздействия;
– оценка пропорциональных отношений и взаимосвязанных признаков;
– конституциональные;
– основанные на оценке числа и резистентности эритроцитов;
– оценка функциональных возможностей ЦНС по динамике медленного электрического потенциала;
– оценка пластичности нейродинамических процессов;
– биоритмологические;
– энергетических возможностей организма;
– прогнозирование функциональных возможностей ЦНС человека-оператора, основанное на оценке объективности и продуктивности познавательной деятельности.
С. И. Сороко показал, что способность человека к адаптации в экстремальных условиях внешней среды определяется адаптивной пластичностью и устойчивостью нейродинамических процессов, отражающих свойства центральных механизмов саморегуляции, их возможностью к направленным перестройкам функций соответственно потребностям организма в данных конкретных условиях. Автор полагает, что указанные свойства нервной системы в большинстве своем генетически детерминированы, что пластичность и устойчивость нейродинамических процессов относятся к основным индивидуально-типологическим свойствам нервной системы человека и могут быть одним из прогностических критериев адаптоспособности человека к экстремальным условиям внешней среды.
Эколого-физиологические аспекты индивидуально-типологических различий адаптации, с использованием физиологических (нервных, соматических, вегетативных), психологических и социометрических показателей, изучались Н. Н. Василевским (1991). Им предложено несколько вариантов индивидуально-типологических различий по критерию адаптивности: низко-, средне– и высокоадаптивные варианты.
Основными типологическими критериями являлись: пластичность биоритма функций, соотношение между специфическими и неспецифическими компонентами адаптационных реакций, работоспособность, заболеваемость и др., что позволило определить дополнительные подтипы, раскрывающие важные особенности реагирования на экстремальные факторы.
Пластичность функций является фундаментальным параметром, гибким элементом функциональных систем, определяющим кратко– и долгосрочные перестройки функций. Она рассматривается как механизм адекватных перестроек функций в процессе контакта с адаптогенными факторами.
3.3. Психофизиологическая адаптация
При значительном количестве работ в области авиационной, космической, морской и полярной психологии в них пока нет достаточно четкой характеристики экстремальных условий с позиций психического восприятия, а также исследований психогенного их воздействия. До сих пор не существует единой теории, которая бы охватывала особенности психической деятельности в конкретных формах необычных условий существования (космический и авиационный полет, плавание на подводной лодке, нахождение в полярной зоне). Отсутствие такой теории заметно тормозит решение задач, поставленных практикой освоения новых пространств.
Стержневой проблемой экстремальных условий является адаптация. Психическая адаптация в экстремальных условиях происходит поэтапно. Анализ этих этапов позволил выявить следующее. Независимо от того, предстоит ли человеку пройти испытание нервно-психической устойчивости в условиях сурдокамеры, или выполнить парашютный прыжок, или осуществить полет в космос и т. д., – во всех случаях четко выделяется «подготовительный этап». На этом этапе человек собирает сведения, позволяющие составить представление об экстремальных условиях, уясняет задачи, которые ему предстоит решать в этих условиях, овладевает профессиональными навыками, «вживается» в ролевые функции, отрабатывает навыки, обеспечивающие совместную операторскую деятельность, и устанавливает систему отношений с другими участниками группы.
Чем ближе наступление заранее известных экстремальных условий, тем сильнее психическая напряженность, выражающаяся в тягостных переживаниях, в субъективном замедлении течения времени, в нарушениях сна и вегетативных изменениях (этап стартового психического напряжения). В числе причин нарастания психической напряженности при приближении к указанному барьеру четко прослеживаются информационная неопределенность, предвидение возможных аварийных ситуаций и умственное проигрывание соответствующих действий при их возникновении.
При преодолении барьера, отделяющего обычные условия жизни от измененных, возникают положительные эмоциональные переживания, сопровождающиеся повышенной двигательной активностью. В появлении этих состояний участвуют как психологические, так и физиологические механизмы. При этом устраняется информационная неопределенность, и человек оказывается избыточно информированным.
На рубеже преодолеваемого психологического барьера человек находится в состоянии психического напряжения, обусловливаемого необходимостью волевым усилием подавлять эмоции. Преодоление психологического барьера, особенно сопряженного с угрозой для жизни, влечет за собой состояние эмоционального разрешения, в основе которого лежит снятие тормозящего влияния коры на подкорку и индуцирование в ней возбуждения. При каждом повторном преодолении психологического барьера эмоциональные реакции сглаживаются и стенизируются. Это обусловливается достаточно полной информационной обеспеченностью.
Исследования отечественных физиологов и психологов показали, что успешная психическая деятельность обеспечивается не отдельными корковыми образованиями и нижележащими подкорковыми структурами, а функциональными объединениями (ансамблями).
На этапах острых психических реакций «входа» и «выхода» при воздействии измененной афферентации возникают дереализационные феномены, сопровождающиеся выраженными эмоциональными реакциями. Нарушается также координация движения. В основе этих нарушений лежит рассогласование функциональных систем психофизиологической организации человека, сложившихся в процессе онтогенеза или длительного пребывания в измененных условиях существования.
Этап острых психических реакций входа сменяется этапом психической адаптации, показателем которого служит устойчивая система взаимоотношений в изолированной группе. Одной из особенностей этапа психической адаптации является формирование новых функциональных систем в центральной нервной системе, позволяющих адекватно отражать реальную действительность в необычных условиях жизни. Другой особенностью этого этапа является актуализация необходимых потребностей и выработка защитных механизмов, обеспечивающих реакции на воздействие психогенных факторов.
При жестком и длительном воздействии психогенных факторов, а также при отсутствии мер профилактики, этап психической адаптации сменяется этапом неустойчивой психической деятельности. На этом этапе появляется ряд необычных психических состояний, характеризуемых эмоциональной лабильностью и нарушениями ритма сна и бодрствования. Необычные психические феномены, оставаясь в границах психологической нормы, в то же время расцениваются как препатологические. С другой стороны, необычные психические состояния, возникающие на этапе неустойчивой деятельности, позволяют раскрыть особенности протекания психических процессов на границе между психической нормой и психопатологией.
Стержневой проблемой экстремальных условий является адаптация. Психическая адаптация в экстремальных условиях происходит поэтапно. Анализ этих этапов позволил выявить следующее. Независимо от того, предстоит ли человеку пройти испытание нервно-психической устойчивости в условиях сурдокамеры, или выполнить парашютный прыжок, или осуществить полет в космос и т. д., – во всех случаях четко выделяется «подготовительный этап». На этом этапе человек собирает сведения, позволяющие составить представление об экстремальных условиях, уясняет задачи, которые ему предстоит решать в этих условиях, овладевает профессиональными навыками, «вживается» в ролевые функции, отрабатывает навыки, обеспечивающие совместную операторскую деятельность, и устанавливает систему отношений с другими участниками группы.
Чем ближе наступление заранее известных экстремальных условий, тем сильнее психическая напряженность, выражающаяся в тягостных переживаниях, в субъективном замедлении течения времени, в нарушениях сна и вегетативных изменениях (этап стартового психического напряжения). В числе причин нарастания психической напряженности при приближении к указанному барьеру четко прослеживаются информационная неопределенность, предвидение возможных аварийных ситуаций и умственное проигрывание соответствующих действий при их возникновении.
При преодолении барьера, отделяющего обычные условия жизни от измененных, возникают положительные эмоциональные переживания, сопровождающиеся повышенной двигательной активностью. В появлении этих состояний участвуют как психологические, так и физиологические механизмы. При этом устраняется информационная неопределенность, и человек оказывается избыточно информированным.
На рубеже преодолеваемого психологического барьера человек находится в состоянии психического напряжения, обусловливаемого необходимостью волевым усилием подавлять эмоции. Преодоление психологического барьера, особенно сопряженного с угрозой для жизни, влечет за собой состояние эмоционального разрешения, в основе которого лежит снятие тормозящего влияния коры на подкорку и индуцирование в ней возбуждения. При каждом повторном преодолении психологического барьера эмоциональные реакции сглаживаются и стенизируются. Это обусловливается достаточно полной информационной обеспеченностью.
Исследования отечественных физиологов и психологов показали, что успешная психическая деятельность обеспечивается не отдельными корковыми образованиями и нижележащими подкорковыми структурами, а функциональными объединениями (ансамблями).
На этапах острых психических реакций «входа» и «выхода» при воздействии измененной афферентации возникают дереализационные феномены, сопровождающиеся выраженными эмоциональными реакциями. Нарушается также координация движения. В основе этих нарушений лежит рассогласование функциональных систем психофизиологической организации человека, сложившихся в процессе онтогенеза или длительного пребывания в измененных условиях существования.
Этап острых психических реакций входа сменяется этапом психической адаптации, показателем которого служит устойчивая система взаимоотношений в изолированной группе. Одной из особенностей этапа психической адаптации является формирование новых функциональных систем в центральной нервной системе, позволяющих адекватно отражать реальную действительность в необычных условиях жизни. Другой особенностью этого этапа является актуализация необходимых потребностей и выработка защитных механизмов, обеспечивающих реакции на воздействие психогенных факторов.
При жестком и длительном воздействии психогенных факторов, а также при отсутствии мер профилактики, этап психической адаптации сменяется этапом неустойчивой психической деятельности. На этом этапе появляется ряд необычных психических состояний, характеризуемых эмоциональной лабильностью и нарушениями ритма сна и бодрствования. Необычные психические феномены, оставаясь в границах психологической нормы, в то же время расцениваются как препатологические. С другой стороны, необычные психические состояния, возникающие на этапе неустойчивой деятельности, позволяют раскрыть особенности протекания психических процессов на границе между психической нормой и психопатологией.
3.4. Гравитация
Вся эволюция животного мира на Земле является историей активного преодоления организмом силы тяжести. «Тяжесть – самое неизбежное и постоянное поле, от которого ни одно существо никогда на Земле не освобождается», – справедливо заметил А. А. Ухтомский. К настоящему времени накоплено значительное количество фактов, свидетельствующих о тесной зависимости живых организмов от действия гравитационных сил. Все многообразие возникающих при этом эффектов может быть сведено к трем группам:
1) эффекты, связанные с влиянием гравитационных сил на процессы онтогенеза;
2) эффекты, связанные с влиянием гравитационных сил на процессы филогенеза, в частности на развитие антигравитационных функций и структур организма;
3) влияние гравитационных сил на конечные размеры и массу тела организмов.
Считается, что жизнь на Земле зародилась в водной среде. Это означает, что на первых этапах развития жизни действие силы тяжести на живые организмы было не столь значительным, как после перехода живых существ к земноводному и наземному образу жизни. Влияние силы тяжести на живые организмы в дальнейшей эволюции увеличивалось параллельно изменению положения тела животных в пространстве от горизонтального к полувертикальному и стало максимальным при прямохождении. Особенно усилилось влияние силы тяжести на внутренние среды организма (гидростатический эффект). У наземных позвоночных сформировались мощный скелет и мышечная система, обеспечивающие опору, а также позную и двигательную активность в гравитационном поле Земли. Сильно развились и дифференцировались гравирецепторные системы (отолитовый аппарат, проприоцепторы, интероцепторы). Повышенные энергетические потребности, связанные с преодолением относительно возраставшего в ходе эволюции влияния силы тяжести на организм, усилили гемопоэтическую функцию костного мозга, вызвали перестройку сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Сила тяжести наложила отпечаток на обмен веществ животных организмов, став существенным фактором их развития.
Физиологические механизмы, обеспечивающие активную ориентацию животного организма в гравитационном поле Земли путем нивелирования и компенсации механических эффектов силы тяжести, объединяют в функциональную систему антигравитации. В нее входят скелетно-мышечная и циркуляторная системы. Антигравитационная функция скелетно-мышечной системы направлена на поддержание тела в пространстве, а циркуляторной – на компенсацию гидростатических эффектов.
1) эффекты, связанные с влиянием гравитационных сил на процессы онтогенеза;
2) эффекты, связанные с влиянием гравитационных сил на процессы филогенеза, в частности на развитие антигравитационных функций и структур организма;
3) влияние гравитационных сил на конечные размеры и массу тела организмов.
Считается, что жизнь на Земле зародилась в водной среде. Это означает, что на первых этапах развития жизни действие силы тяжести на живые организмы было не столь значительным, как после перехода живых существ к земноводному и наземному образу жизни. Влияние силы тяжести на живые организмы в дальнейшей эволюции увеличивалось параллельно изменению положения тела животных в пространстве от горизонтального к полувертикальному и стало максимальным при прямохождении. Особенно усилилось влияние силы тяжести на внутренние среды организма (гидростатический эффект). У наземных позвоночных сформировались мощный скелет и мышечная система, обеспечивающие опору, а также позную и двигательную активность в гравитационном поле Земли. Сильно развились и дифференцировались гравирецепторные системы (отолитовый аппарат, проприоцепторы, интероцепторы). Повышенные энергетические потребности, связанные с преодолением относительно возраставшего в ходе эволюции влияния силы тяжести на организм, усилили гемопоэтическую функцию костного мозга, вызвали перестройку сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Сила тяжести наложила отпечаток на обмен веществ животных организмов, став существенным фактором их развития.
Физиологические механизмы, обеспечивающие активную ориентацию животного организма в гравитационном поле Земли путем нивелирования и компенсации механических эффектов силы тяжести, объединяют в функциональную систему антигравитации. В нее входят скелетно-мышечная и циркуляторная системы. Антигравитационная функция скелетно-мышечной системы направлена на поддержание тела в пространстве, а циркуляторной – на компенсацию гидростатических эффектов.
3.4.1. Механизмы действия ускорений (перегрузок)
Длительно действующие ускорения. Одним из важных динамических факторов при космических полетах, воздействующих на организм человека, является ускорение. Как известно, ускорение возникает при изменении скорости или направления движения тела; при этом независимо от причины появления ускорения результирующая сила всегда имеет прямолинейное направление.
Ускорение (а) – это изменение скорости за единицу времени. Размерность ускорения обычно выражают в м/с2 или в кратном отношении к скорости свободно падающего на Землю тела за одну секунду: g = 9,81 м/с2 (от лат. gravitcis – тяжесть). Например, ускорение, равное 35 м/с2, может быть обозначено как 3,5 g (35 м/с2: 9,81 м/с2).
При космических полетах ускорения возникают в период выведения корабля на орбиту, торможения его скорости при спуске на Землю, а также при совершении маневров (изменение направления движения) во время самого полета.
До последнего времени нет общепризнанной системы классификации ускорений. В медицинской литературе чаще всего можно встретить деление ускорения на четыре основных вида:
– прямолинейные;
– радиальные;
– угловые;
– ускорения Кориолиса.
• Прямолинейные ускорения возникают при увеличении или уменьшении скорости движения, но без изменения ее направления. При увеличении скорости ускорение нередко обозначают как положительное, при уменьшении скорости – как отрицательное. Последнее обстоятельство иногда служит поводом к возникновению недоразумений, так как часто терминами «положительное» или «отрицательное ускорение» обозначают не изменение скорости, а направление действия ускорений по отношению к голове и тазу. Прямолинейные ускорения наблюдаются при езде на современном транспорте (автомобиль, поезд и т. д.), взлете, посадке, а также изменении скорости самолета, при парашютных прыжках, и особенно значительные по величине и времени действия при выведении на орбиту и торможении космических кораблей.
Величина прямолинейного ускорения может быть вычислена по следующей формуле:
(3.1)
где а – ускорение; Vt – конечная скорость движения, м/с; V0 – начальная скорость движения, м/с; t – время изменения скорости движения, с.
Ускорение (а) – это изменение скорости за единицу времени. Размерность ускорения обычно выражают в м/с2 или в кратном отношении к скорости свободно падающего на Землю тела за одну секунду: g = 9,81 м/с2 (от лат. gravitcis – тяжесть). Например, ускорение, равное 35 м/с2, может быть обозначено как 3,5 g (35 м/с2: 9,81 м/с2).
При космических полетах ускорения возникают в период выведения корабля на орбиту, торможения его скорости при спуске на Землю, а также при совершении маневров (изменение направления движения) во время самого полета.
До последнего времени нет общепризнанной системы классификации ускорений. В медицинской литературе чаще всего можно встретить деление ускорения на четыре основных вида:
– прямолинейные;
– радиальные;
– угловые;
– ускорения Кориолиса.
• Прямолинейные ускорения возникают при увеличении или уменьшении скорости движения, но без изменения ее направления. При увеличении скорости ускорение нередко обозначают как положительное, при уменьшении скорости – как отрицательное. Последнее обстоятельство иногда служит поводом к возникновению недоразумений, так как часто терминами «положительное» или «отрицательное ускорение» обозначают не изменение скорости, а направление действия ускорений по отношению к голове и тазу. Прямолинейные ускорения наблюдаются при езде на современном транспорте (автомобиль, поезд и т. д.), взлете, посадке, а также изменении скорости самолета, при парашютных прыжках, и особенно значительные по величине и времени действия при выведении на орбиту и торможении космических кораблей.
Величина прямолинейного ускорения может быть вычислена по следующей формуле:
(3.1)
где а – ускорение; Vt – конечная скорость движения, м/с; V0 – начальная скорость движения, м/с; t – время изменения скорости движения, с.