6. При оптимальных условиях наблюдается наибольшая согласованность (например, синхронность) в работе компонентов системы.
3. Специфика труда в экстремальных ситуациях
К экстремальным условиям деятельности относят: монотонность, рассогласование ритма сна и бодрствования, изменение восприятия пространственной структуры, ограничение информации, одиночество, групповую изоляцию, угрозу для жизни. В.И. Лебедев дал подробную характеристику деятельности человека в экстремальных ситуациях.
Монотонность.
Развивая идеи И.М. Сеченова, И.П. Павлов отмечал, что для деятельного состояния высшего отдела больших полушарий необходима известная минимальная сумма раздражений, идущих в головной мозг при посредстве обычных воспринимающих поверхностей тела животного.
Влияние измененной афферентации, т. е. потока внешних раздражителей, на психическое состояние людей особенно отчетливо начало выявляться при увеличении дальности и высоты полетов, а также при внедрении в самолетовождение автоматики. В полетах на бомбардировщиках члены экипажей стали жаловаться на общую вялость, ослабление внимания, безразличие, раздражительность и сонливость. Необычные психические состояния, возникавшие при управлении самолетов при помощи автопилотов, – чувство утраты связи с реальностью и нарушение восприятия пространства – создавали предпосылки к летным происшествиям и катастрофам. Появление таких состояний у летчиков непосредственно связано с монотонней.
Исследования показали, что у каждого третьего жителя города Норильска при обследовании отмечались раздражительность, вспыльчивость, снижение настроения, напряженность и тревожность. На Крайнем Севере значительно выше, по сравнению с умеренными и южными районами земного шара, нервно-психическая заболеваемость. Многие врачи арктических и материковых антарктических станций указывают на то, что с увеличением срока пребывания в экспедиционных условиях у полярников нарастает общая слабость, нарушается сон, появляются раздражительность, замкнутость, депрессия, тревожность. У некоторых развиваются неврозы и психозы. Одной из главных причин развития истощения нервной системы и психических заболеваний исследователи считают измененную афферентацию, особенно в условиях полярной ночи.
В условиях подводной лодки двигательная активность человека ограничена сравнительно небольшим объемом отсеков. Во время плавания подводники проходят пешком 400 м в сутки, а порой и меньше. В обычных же условиях люди проходят в среднем 8–10 км. Летчики по время полета пребывают в вынужденной позе, связанной с необходимостью управления самолетом. Но если у летчиков и подводников при гипокинезии, т. е. при ограничении двигательной активности, постоянно работают мышцы, обеспечивающие поддержание позы в условиях гравитации, то во время космических полетов человек сталкивается с принципиально новым видом гипокинезии, обусловленной не только ограничением замкнутого пространства корабля, но и невесомостью. В состоянии невесомости отпадает нагрузка на опорно-мышечный аппарат, обеспечивающий поддержание позы человека в условиях гравитации. Это приводит к резкому уменьшению, а подчас и прекращению афферентации от мышечной системы в структуры головного мозга, о чем свидетельствует биоэлектрическое «молчание» мышц в условиях невесомости.
Рассогласования ритма сна и бодрствования. В процессе развития человек как бы «вписался» во временную структуру, определяемую вращением Земли вокруг своей оси и солнца. Многочисленные биологические эксперименты показали, что у всех живых организмов (от одноклеточных животных и растений до человека включительно) суточные ритмы деления клеток, активности и покоя, обменных процессов, работоспособности и т. д. в постоянных условиях (при постоянном освещении или в темноте) являются весьма устойчивыми, приближаясь к 24-часовой периодичности. В настоящее время в организме человека известно около 300 процессов, подверженных суточной периодичности.
В обычных условиях «циркадные» (околосуточные) ритмы синхронизированы с географическими и социальными (часы работы предприятий, культурных и общественных учреждений и т. д.) «датчиками времени», т. е. экзогенными (внешними) ритмами.
Исследования показали, что при сдвигах от 3 до 12 часов сроки перестройки различных функций в соответствии с воздействием измененных «времядатчиков» колеблются от 4 до 15 и более суток. При частых трансмеридианных полетах десинхроз у 75% членов экипажей самолетов вызывает невротические состояния и развитие неврозов. Большинство электроэнцефалограмм членов экипажей космических кораблей, имевших сдвиги сна и бодрствования во время полетов, свидетельствовали о снижении процессов возбуждения и торможения.
Что же служит механизмом биоритма человека – его «биологическими часами»? Как они работают в организме?
Наиболее важен для человека суточный ритм. Часы заводятся регулярной сменой света и темноты. Свет, падая на сетчатку глаза через зрительные нервы, попадает в отдел головного мозга, называемый гипоталамусом. Гипоталамус – это высший вегетативный центр, осуществляющий сложную интеграцию и приспособление функций внутренних органов и систем в целостную деятельность организма. Он связан с одной из важнейших желез внутренней секреции – гипофизом, который регулирует деятельность других желез внутренней секреции, вырабатывающих гормоны. Так, в результате этой цепочки количество гормонов в крови колеблется в ритме «свет – темнота». Эти колебания и определяют высокий уровень функций организма днем и низкий – ночью.
Ночью самая низкая температура тела. К утру она повышается и достигает максимума к 18 часам. Этот ритм – отзвук отдаленного прошлого, когда резкие колебания температуры окружающей среды усвоили все живые организмы. По мнению английского нейрофизиолога Уолтера, появление этого ритма, позволяющего чередовать ступень активности в зависимости от температурных колебаний среды, было одним из важнейших этапов в эволюции живого мира.
Человек уже давно не испытывает этих колебаний, он создал себе искусственную температурную среду (одежду, жилище), но температура его тела колеблется, как и миллион лет назад. И колебания эти имеют сегодня ничуть не меньшее значение для организма. Дело в том, что температура определяет скорость протекания биохимических реакций. Днем наиболее интенсивно идет обмен веществ, и это определяет большую активность человека. Ритм температуры тела повторяют показатели многих систем организма: это, прежде всего, пульс, артериальное давление, дыхание.
В синхронизации ритмов природа достигла удивительного совершенства: так, к моменту пробуждения человека, как бы предвосхищая возрастающую с каждой минутой потребность организма, в крови накапливается адреналин, вещество, которое учащает пульс, повышает артериальное давление, то есть активизирует организм. К этому времени в крови появляется и ряд других биологически активных веществ. Их нарастающий уровень облегчает пробуждение и приводит в готовность аппараты бодрствования.
У большинства людей в течение суток имеются два пика повышения работоспособности, так называемая двугорбая кривая. Первый подъем наблюдается от 9 до 12–13 часов, второй – между 16 и 18 часами. В период максимальной активности повышается и острота наших органов чувств: утром человек лучше слышит и лучше различает цвета. Исходя из этого, следует самую трудную и ответственную работу приурочивать к периодам естественного подъема работоспособности, оставляя для перерывов время относительно низкой работоспособности.
Ну, а если человеку приходится работать ночью? В ночные часы наша работоспособность гораздо ниже, чем в дневные, поскольку функциональный уровень организма значительно снижен. Особенно неблагоприятным периодом считается промежуток с 1 до 3 часов ночи. Вот почему в это время резко возрастает количество несчастных случаев, производственных травм и ошибок, наиболее ярко выражено утомление.
Английские исследователи обнаружили, что у медицинских сестер, десятилетиями работающих в ночную смену, сохраняется ночной спад уровня физиологических функций, несмотря на активное бодрствование в это время. Это связано с устойчивостью ритма физиологических функций, а также с неполноценностью дневного сна.
Дневной сон отличается от ночного по соотношению фаз сна и ритму их чередования. Однако если человек спит днем в условиях, имитирующих ночь, его организм способен выработать новый ритм физиологических функций, обратных прежнему. В этом случае человек легче приспосабливается к ночной работе. Многонедельная работа в ночную смену менее вредна, чем периодическая, когда организм не успевает приспосабливаться к меняющемуся режиму сна и отдыха.
Не все люди одинаково приспосабливаются к сменной работе – один лучше работает в первой половине дня, другие – вечером. Люди, называемые «жаворонками», рано просыпаются, чувствуют себя бодрыми и работоспособными в первой половине дня. Вечером они испытывают сонливость и рано ложатся спать. Другие – «совы» – засыпают далеко за полночь, просыпаются поздно и встают с трудом, так как наиболее глубокий период сна у них утром.
Немецкий физиолог Хампп при обследовании большого количества людей обнаружил, что 1/6 часть людей относится к лицам утреннего типа, 1/3 – к вечерним, а почти половина людей легко приспосабливается к любому режиму труда – это так называемые «аритмики». Среди работников умственного труда преобладают лица вечернего типа, тогда как почти половина лиц, занятых физическим трудом, относятся к аритмикам.
Ученые предлагают при распределении людей по рабочим сменам учитывать индивидуальные особенности ритма работоспособности. Важность такого индивидуального подхода к человеку подтверждают, например, исследования, проведенные на 31 промышленном предприятии Западного Берлина, показавшие, что только 19% из 103435 рабочих соответствуют требованиям, предъявляемым к работникам ночных смен. Любопытно предложение американских исследователей вести обучение студентов в разные часы суток, с учетом индивидуальных особенностей их биологических ритмов.
При заболеваниях, как физических, так и психических, биологические ритмы могут меняться (например, некоторые психотики могут спать по 48 часов).
Существует гипотеза трех биоритмов: периодичность физической активности (23), эмоциональной (28) и интеллектуальной (33 суток). Однако данная гипотеза не выдержала существенной проверки.
Изменение восприятия пространственной структуры
Под пространственной ориентировкой в условиях нахождения на поверхности Земли понимается способность человека оценивать свое положение относительно направленности силы тяжести, а также относительно различных окружающих объектов. Оба компонента такой ориентировки функционально тесно связаны, хотя их взаимоотношения неоднозначны.
В космическом полете исчезает одна из существенных пространственных координат («верх – низ»), через призму которой в земных условиях воспринимается окружающее пространство. При орбитальном полете, как и при полетах на самолетах, космонавт прокладывает трассу витка, осуществляя привязку к конкретным участкам земной поверхности. В отличие от орбитального полета, трасса межпланетного корабля будет проходить между двумя небесными телами, движущимися в космическом пространстве. В межпланетном полете, так же как и при полетах на Луну, космонавты будут определять свое местоположение с помощью приборов в совершенно иной системе координат. С помощью приборов осуществляется и управление самолетами и подводными лодками. Иными словами, восприятие пространства опосредуется в этих случаях приборной информацией, что позволяет говорить об измененном для человека пространственном поле.
Главная трудность при опосредованном, через приборы, управлении машиной заключается в том, что человек должен не только быстро «считывать» их показания, но и столь же быстро, иногда почти молниеносно получаемые данные обобщать, мысленно представлять взаимосвязь между показаниями приборов и реальной действительностью. Иными словами, на основании показаний приборов он должен создать в своем сознании субъективную, концептуальную модель траектории движения летательного аппарата в пространстве.
Одной из специфических особенностей деятельности летчиков и космонавтов является то, что каждый ее последующий момент строго обусловливается постоянно поступающей информацией о состоянии управляемого объекта и внешней («возмущающей») среды. Показателен в этом плане спуск астронавтов на лунную поверхность. Спускаемый аппарат не имеет крыльев и несущего винта. По сути, это реактивный двигатель и кабина. Отделившись от основного блока космического корабля и начав спуск, астронавт уже не имеет возможности, как летчик, при неудачном заходе на посадку пойти на второй круг. Вот несколько извлечений из отчета американского астронавта Н. Армстронга, впервые осуществившего этот маневр: «…на высоте тысячи футов нам стало ясно, что «Орел» (спускаемый аппарат) хочет сесть на самом неподходящем участке. Из левого иллюминатора мне были отлично видны и сам кратер, и усыпанная валунами площадка… Нам казалось, что камни несутся на нас с ужасающей скоростью… Площадка, на которую пал наш выбор, была размером с большой садовый участок… В последние секунды спуска наш двигатель поднял значительное количество лунной пыли, которая с очень большой скоростью разлетелась радиально, почти параллельно поверхности Луны… Впечатление было такое, будто прилуняешься сквозь быстро несущийся туман».
Непрерывная операторская деятельность в условиях лимита времени вызывает эмоциональную напряженность наряду с существенными вегетативными сдвигами. Так, в обычном горизонтальном полете на современном самолете-истребителе у многих пилотов частота сердцебиения повышается до 120 и более ударов в минуту, а при переходе на сверхзвуковую скорость и пробивании облаков достигает 160 ударов с резким учащением дыхания и повышением артериального давления до 160 мм ртутного столба. Пульс астронавта Н. Армстронга во время маневра по прилунению составлял в среднем 156 ударов в минуту, превысив исходную величину почти в 3 раза.
Летчикам и космонавтам при выполнении ряда маневров приходится работать в двух контурах управления. Примером может служить ситуация сближения и стыковки одного корабля с другим или с орбитальной станцией. Космонавт Г.Т. Береговой пишет, что при выполнении этого маневра «глядеть нужно, что называется, в оба. Причем, не в переносном, а в самом буквальном смысле этого слова. И за приборами на пульте, и в иллюминаторы». Он отмечает, что испытывал при этом «огромное внутреннее напряжение». Аналогичное эмоциональное напряжение возникает и у пилотов при выполнении маневра дозаправки самолета топливом в воздухе. Они рассказывают, что необъятный простор воздушного океана из-за близости самолета-заправщика (танкера) вдруг становится удивительно тесным.
Работая в двух контурах управления, человек как бы раздваивается. С физиологической точки зрения это означает, что оператору необходимо поддерживать концентрацию возбудительного процесса в двух различных функциональных системах мозга, отражающих динамику движения наблюдаемого объекта (самолет-заправщик) и управляемого летательного аппарата, а также осуществляющих экстраполяцию (предвидение) возможных событий. Сама по себе эта двойственная операторская деятельность даже при достаточно выработанных навыках требует большого напряжения. Находящиеся в непосредственной близости доминантные очаги раздражения создают трудное нервно-психическое состояние, сопровождающееся значительными отклонениями в различных системах организма.
Как показали исследования, в момент дозаправки самолета в воздухе частота сердечных сокращений у летчиков возрастает до 160–186 ударов, а число дыхательных движений доходит до 35–50 в минуту, что в 2–3 раза больше по сравнению с обычным. Температура тела повышается на 0,7–1,2 градуса. Отмечаются исключительно высокие цифры выброса аскорбиновой кислоты (в 20 и даже в 30 раз выше нормы). Аналогичные сдвиги в вегетативных реакциях наблюдаются и у космонавтов во время проведения стыковочных операций.
При работе в условиях лимита и дефицита времени мобилизуются внутренние резервы человека, приводится в действие ряд механизмов, призванных обеспечить преодоление возникающих трудностей, и происходит перестройка способа деятельности. Благодаря этому эффективность системы «человек – машина» может некоторое время оставаться на прежнем уровне. Однако, если поток информации становится слишком большим и продолжается длительное время, возможен «срыв». Невротические «срывы», возникающие в условиях непрерывной деятельности, лимитированной во времени, а также при раздвоении деятельности, как показал в своем исследовании известный советский психоневролог Ф.Д. Горбов, проявляются в пароксизмах сознания и оперативной памяти. В ряде случаев эти нарушения приводят к летным происшествиям и катает рофам. Основоположник кибернетики Н. Винер писал: «Одна из великих проблем, с которой мы неизбежно столкнемся в будущем, – это проблема взаимоотношения человека и машины, проблема правильного распределения функций между ними». Проблема рационального «симбиоза» человека и машины решается в русле инженерной психологии.
По данным А.И. Киколова, у диспетчеров железнодорожного транспорта и гражданской авиации, у которых также лишь с помощью приборов происходит восприятие перемещающихся в пространстве транспортных средств, во время работы частота пульса возрастает в среднем на 13 ударов, максимальное артериальное давление увеличивается на 26 мм ртутного столба, значительно повышается содержание сахара в крови. Причем даже на другой день после работы параметры физиологических функций не приходят к исходным величинам. У этих специалистов при многолетней работе развивается состояние эмоциональной неуравновешенности (повышается нервозность), нарушается сон, появляются боли в области сердца. Такая симптоматика в ряде случаев перерастает в выраженный невроз. Г. Селье отмечает, что 35% воздушных диспетчеров страдают язвенной болезнью, вызванной нервным перенапряжением во время работы с информационными моделями.
Ограничение информации
В обычных условиях человек постоянно производит, передает и потребляет большое количество информации, которую разделяет на три вида: личная, имеющая ценность для узкого круга лиц, обычно связанных родственными или дружескими отношениями; специальная, имеющая ценность в пределах формальных социальных групп; массовая, передающаяся средствами массовой информации.
В экстремальных условиях единственным источником информации о близких людях, о событиях в мире и о родине, о достижениях в науке и пр. является радио. Диапазон передач информации на «борт» колеблется от периодических радиопереговоров во время полетов на самолетах и космических кораблях до чрезвычайно редких, лаконичных деловых телеграмм для командного состава подводных лодок. Прохождение радиограмм на антарктические станции в течение длительного времени могут затруднить электромагнитные бури.
По мере увеличения времени похода подводной лодки у моряков возрастает потребность в информации о событиях на родине и в мире, о родственниках и т. д. При появлении возможности послушать радиопередачи моряки всегда проявляют оживленный интерес к ним. В длительных походах у подводников наблюдались невротические состояния, явно обусловленные отсутствием информации о больных родственниках, беременных женах, о зачислении в учебное заведение и т. д. При этом развивалось состояние тревожности, депрессия, нарушался сон. В ряде случаев приходилось прибегать к медикаментозному лечению.
