2 курс / Нормальная физиология / Физиологические_основы_жизнедеятельности_человека_в_экстремальных

Г л а в а 1

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ

ПРИРОДНЫХ И ТЕХНОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

КАК ПРОБЛЕМА ВЕКА

Нынешнее столетие характеризуется все большим проникновением человека в ранее недоступные области окружающей среды. Обычным стало использование воздушного пространства, морских глубин, территорий Арктики и Антарктики, горных и пустынных районов, началось активное освоение околоземного космического пространства. Для летчиков-космонавтов привычной средой обитания стала невесомость. Труд многих специалистов-операторов стал максимально напряженным, сложным и ответственным.

Расширение сферы профессиональной деятельности человека закономерно вызывает повышение актуальности исследований, связанных с оценкой и прогнозированием динамики функционального состояния и работоспособности, повышения устойчивости организма к различным экстремальным воздействиям. В современных условиях деятельность многих контингентов людей осуществляется в условиях возрастания интенсивности и продолжительности действия неблагоприятных факторов среды: колебаний барометрического давления, температурных нагрузок, изменений парциального давления газов вдыхаемого воздуха, интенсивных шумов и вибраций, гипергравитации, невесомости, угловых ускорений, информационной неопределенности или работы в режиме дефицита времени. Ускоряющаяся урбанизация, хронические нервно-эмоциональные нагрузки, техногенные аварии и катастрофы, повсеместное загрязнение почвы, воздуха и воды также обусловливают ухудшение условий экологической среды.

Выполнение в этих условиях задач профессиональной деятельности, особенно связанных с физическими и нервно-эмоциональными нагрузками, может приводить к предельному напряжению и срыву компенса- торно-приспособительных механизмов с развитием экстремальных и критических состояний. Особенно высок риск их развития у ликвидаторов последствий аварий и катастроф, участников военных конфликтов,

подводников, водолазов, десантников, летного состава, космонавтов, полярников.

Раскрытие механизмов приспособления человека к чрезвычайным условиям существования является одной из основных задач физиологии. Работы И. П. Павлова, И. М. Сеченова, Н. Е. Введенского, Л. А. Орбели, К. М. Быкова, П. К. Анохина, Г. Селье стали фундаментальными

впонимании реакций организма на действие экстремальных факторов внешней среды. В физиологии и медицине родилась новая парадигма, основной смысл которой состоит в признании универсальности системного ответа организма на интенсивные, хотя и качественно разные, раздражители. Стало ясным значение компенсаторных и адаптивных реакций в приспособлении организма к действию неблагоприятных факторов среды. Именно дезинтеграция этих реакций приводит к развитию критических состояний, когда угроза жизни становится реальной. На современном этапе развития науки возникла насущная потребность

вприкладных разработках и теоретическом обобщении вопросов, посвященных взаимодействию организма с окружающей средой в условиях экстремальных воздействий. Очевидна необходимость не только дать характеристику феноменологии физиологических реакций организма на действующие экстремальные раздражители, но и выявить механизмы, которые в одних случаях ведут к кумуляции и взаимному потенцированию неблагоприятных эффектов, а в других – к компенсации и адаптации, позволяющим выдерживать эти воздействия и выполнять задачи профессиональной деятельности без отрицательных для здоровья последствий. Конечной же целью различных физиологических исследований, посвященных проблеме экстремальных воздействий, являются обоснование и разработка средств и способов оптимизации функционального состояния организма и восстановление работоспособности человека в экстремальных условиях.

1.1. Характеристика экстремальных воздействий

Любой природный или техногенный фактор, доза (интенсивность, длительность действия) которого превышает определенную критическую величину, может выступать в качестве экстремального, приводить к развитию состояний, сопряженных с изменениями здоровья и работоспособности или несовместимых с жизнью человека. Следует подчеркнуть относительность такой характеристики фактора среды, как

«экстремальность», поскольку у одного человека его воздействие может приводить к выраженным функциональным и даже структурным изменениям, а у другого – сопровождаться полной компенсацией нарушений гомеостаза с развитием устойчивого приспособления. С точки зрения системного подхода понятие «экстремальный фактор» является функциональным, т. е. экстремальность определяется только в процессе взаимодействия конкретного индивида и конкретного фактора среды. К экстремальным может быть отнесен любой из многочисленных физи- ко-химических, информационно-семантических и биологических факторов среды, действие которого приводит к нарушению генофенотипически детерминированных компенсаторно-приспособительных реакций организма и возникновению дезадаптационных расстройств. Необходимо учитывать также то, что в конкретных условиях (например, в условиях космического полета, длительного плавания) на организм человека одновременно воздействуют не изолированные факторы, а их комплекс, суммарный эффект которых в значительной мере определяется характером их взаимодействия, наиболее частым и наименее благоприятным из которых является «взаимное отягощение». При исследовании эффектов разновременного действия чрезвычайных факторов необходимо учитывать их интенсивность и длительность. Очевидно, что даже при отсутствии экстремальности какого-либо одного фактора среды их комбинированное одновременное или последовательное действие может приобрести отрицательный для организма человека характер. Отмечаемые в последние десятилетия снижение нервно-психической устойчивости и адаптационного потенциала лиц молодого возраста, увеличение в структуре трудоспособного населения доли лиц старшего возраста и имеющих хронические заболевания повышают социальную значимость исследований по проблеме физиологии человека при экстремальных воздействиях.

Истощение компенсаторных возможностей организма вследствие высокой интенсивности воздействующего фактора или ограниченности физиологических резервов может приводить к развитию экстремальных состояний, сопряженных с изменениями здоровья и работоспособности человека. Основными качественными признаками экстремального состояния являются: предельное напряжение механизмов компенсации с высокой вероятностью их срыва и необратимой декомпенсации; вовлечение в адаптационно-компенсаторные реакции базисных метаболических процессов, обеспечивающих жизнедеятельность организма на клеточно-молекулярном уровне; обратимость компенсаторных ре-

акций организма. Возможность улучшения переносимости организмом человека экстремальных условий внешней среды зависит от дозы воздействия и индивидуальной устойчивости к действующим факторам (табл. 1). В повышении резистентности организма к экстремальным воздействиям особое значение приобретает расширение гомеостатического диапазона физиологических функций и резервных возможностей организма.

1.2.Направления исследований адаптации человека

вэкстремальных условиях

Учитывая специфику комплексного воздействия на организм неблагоприятных факторов, связанных с особенностями профессиональной деятельности человека, целесообразно исследования по проблеме «Физиология человека при экстремальных воздействиях» рассмотреть по следующим направлениям:

–космическая и авиационная физиология;

–физиология глубоководных погружений и морского труда;

–физиология военного труда;

–физиология экстремальных состояний.

Космическая и авиационная физиология включает разработку физиологических проблем невесомости, экстремальной гипоксии, воздействий линейных и угловых ускорений и перегрузок, методов повышения устойчивости организма к невесомости, укачиванию, экстремальным гипоксическим воздействиям. Разработка проблем авиационной и космической физиологии осуществляется ГНЦ РФ Института медикопроблем, Военно-медицинской академией (ВМедА) МО РФ, центром авиационной и космической медицины ГосНИИ военной медицины, Центром подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина, испытательными центрами и полигонами.

В истории развития авиационной и космической физиологии выделяются четыре периода. Первый относится к 20–40-м годам нашего столетия. На основе комплексных высокогорных экспедиций, систематически проводившихся с 1926 г. (К. М. Быков, Н. Н. Сиротинин, С. И. Уманский, Г. Е. Владимиров, З. И. Барбашова и др.), впервые было введено понятие о пределе и срыве адаптации к гипоксии, разработаны принципы высокогорной тренировки в целях повышения устойчивости организма к факторам полета. В проводимых в Военно-медицинской академии под руководством Л. А. Орбели экспериментальных исследованиях были всесторонне изучены проблемы кислородного голодания, механизмы изменений физиологических функций при воздействии ускорений, повышенного и пониженного барометрического давления, взрывной декомпрессии, разработаны медико-технические требования к кислородно-дыхательной аппаратуре и скафандрам.

Второй период развития авиационной и космической физиологии относится к 40–50-м годам. Научно-исследовательские работы военного периода, проводимые плеядой известных авиационных врачей

(В. В. Стрельцов, В. А. Винокуров, В. В. Левашов и др.), отличались практической значимостью для летного состава. Исследовались вопросы утомления и переутомления, переносимость летным составом различных степеней кислородного голодания, ударных перегрузок, способы предупреждения взрывной декомпрессии. В послевоенный период сотрудниками Военно-медицинской академии и НИИ авиационной медицины (М. П. Бресткин, А. Г. Кузнецов, Г. Л. Комендантов и др.) были установлены основные закономерности изменений функций организма при различных степенях гипоксии, радиальных ускорениях, укачивании; разработаны медико-технические требования к герметическим кабинам и катапультному креслу.

Начало третьего периода связано с развитием экспериментальных исследований по космической физиологии (50–60-е годы). Основополагающий вклад в эти исследования внесли В. В. Парин, О. Г. Газенко, В. Н. Черниговский, А. М. Генин, Н. Н. Гуровский, Н. М. Сисакян, В. И. Яздовский и др.

Следующий этап развития космической физиологии связан с пилотируемыми космическими полетами и проведением медико-био- логических исследований в условиях кратковременной и длительной невесомости. Центром космической физиологии стал Институт ме- дико-биологических проблем. Полученные под руководством О. Г. Газенко и А. И. Григорьева фундаментальные данные свидетельствовали о возможности длительных орбитальных полетов космонавтов. Принципиально новые возможности появились у специалистов космической медицины с включением в состав экипажей врачей-исследователей, которые непосредственно изучали влияние длительной невесомости на физиологические функции космонавтов.

Физиология глубоководных погружений и морского труда. Другой специфической областью профессиональной деятельности человека, для которой также характерно частое развитие у людей экстремальных состояний, является морской труд и глубоководные погружения. Следует подчеркнуть, что гидросфера кроме большого военного значения имеет огромные биологические, минеральные и энергетические ресурсы. В США, например, освоение океана возведено в ранг государственной политики.

Физиология глубоководных погружений и морского труда включает разработку физиологических проблем экстремальной гипербарии, длительных глубоководных погружений, морского труда в условиях высоких и низких широт, способов и средств повышения устойчивости организма к воздействию экстремальных факторов морского труда.

Разработка проблем физиологии глубоководных погружений и морского труда осуществляется специалистами ВМедА МО РФ, НИИ кораблестроения МО РФ, ГосНИИ аварийно-спасательного дела, водолазных и глубоководных работ МО РФ, НИИ промышленной и морской медицины. Теоретической основой этих работ являются фундаментальные исследования, выполненные научными школами Л. А. Орбели,

К.М. Быкова, В. Н. Черниговского, И. А. Сапова. Ими обоснованы рациональные режимы декомпрессии водолазов и лечебной рекомпрессии при декомпрессионной болезни и баротравме легких, критерии отбора лиц для глубоководных и кессонных работ, физиолого-гигиенические требования к обитаемости надводных и подводных кораблей, физиологические мероприятия медицинского обеспечения труда морских специалистов.

Физиология военного труда включает изучение физиологии «боевого» стресса, физического и умственного утомления, экстремальных температурных воздействий (гипотермии и гипертермии), десинхронозов, оценку и прогнозирование индивидуальной устойчивости и переносимости экстремальных условий боевой деятельности, профилактику посттравматических стрессовых расстройств.

Разработка проблем физиологии военного труда осуществляется ВМедА МО РФ, ГосНИИ военной медицины МО РФ, НИИ пограничной и судебной психиатрии, Психоневрологическим институтом им. В. М. Бехтерева МЗ РФ. Теоретической основой этих работ являются исследования по физиологии труда, выполненные В. И. Медведевым,

К.В. Судаковым, Б. Ф. Ломовым, А. О. Наватикян и др.

Кведущим факторам войны, влияющим на боеспособность личного состава, могут быть отнесены:

– стрессоры витальной угрозы, при этом их воздействие складывается не только из непосредственной угрозы жизни, но и из ожидания ее реализации;

– чрезмерное физическое и психическое напряжение, нарушение режимов сна, отдыха, питания, водопотребления, истощающие соматогенные факторы (болезни, ранения);

– неблагоприятные климатогеографические особенности театра военных действий и факторы среды обитания;

– межличностные факторы (сплоченность подразделения, взаимоотношения в коллективе, личностные особенности руководителя и т. п.).

Страх и тревога, сопровождающие военные действия и являющиеся основой патогенеза боевой психической травмы, относятся к числу витальных аффектов и занимают одно из центральных мест в системе меж-

личностных отношений. Неизбежное в боевой обстановке физическое и психическое перенапряжение, нарушение режимов жизнедеятельности оказывают истощающее воздействие на организм. Подвергаясь боевым стрессорам, личность становится более уязвимой для всех психосоциальных стрессоров, присущих обычной повседневной жизни.

Современные исследования специалистов ВМедА МО РФ по проблеме «боевого» стресса выявили более чем у 90% обследованных участников боевых действий такие признаки и виды расстройств высшей нервной деятельности, как повышенная тревожность, фобии, депрессия, импульсивное поведение. При этом экстремальность и длительность боевых действий придают супрасегментарному аппарату свойство патологической доминанты.

Анализ электроэнцефалограмм у участников афганской и чеченской войн позволил выделить три наиболее типичных для них варианта биоэлектрической активности головного мозга:

–синхронизированный, отражающий блокаду восходящих активирующих влияний ретикулярной формации как причины приобретения таламическими структурами роли доминанты на уровне межсистемных отношений нервных регуляторных систем (65%);

–плоский вариант ЭЭГ (25%);

–дезорганизованный тип ЭЭГ, связанный с контузиями головного мозга (10%).

Согласно современным представлениям, все три указанных паттерна представляют собой следствия дисфункций на уровне диэнцефальной области, выраженные в различной степени. Одновременно фиксируемые при этом вспышки пароксизмальной активности билатеральносинхронного характера являются следствием наличия в структурах лим- бико-ретикулярного комплекса устойчивой констелляции нейронов со свойствами генератора патологически усиленного возбуждения.

Физиология экстремальных состояний рассматривает состояния «боевого» стресса, переутомления, гипоксической гипоксии, гипертермии, гипотермии. Разработка проблем физиологии экстремальных состояний осуществляется ВМедА МО РФ и ГНЦ РФ Институт медико-био- логических проблем.

В Большой медицинской энциклопедии понятие «экстремальное состояние» сформулировано как «состояние организма, характеризующееся чрезмерным напряжением сил или истощением приспособительных механизмов». При этом организму предъявляются чрезмерно высокие требования, превышающие функциональные возможности детермини-