1. Obciążenie układu nerwowego podczas pracy:

Podczas pracy, niezależnie od jej typu (fizyczna, umysłowa) zawsze jest w nią zaangażowany układ nerwowy, który ma określoną maksymalną przepustowość informacji.

Zależność między obciążeniem kogoś pracą fizyczną i umysłową a wynikającym z tego obciążeniem układu nerwowego możnaby w uproszczony sposób zapisać w postaci warunku:

O_p + O_f + Z = P (const)

O_p - obciążenie procesami psychicznymi

O_f - obciążenie procesami fizycznymi

P - przepustowość maksymalna układu nerwowego

Z - zapas przepustowości

Przekroczenie przepustowości wiąże się z wystąpieniem błędów podczas pracy.

Z powyższego zapisu wynika, że jeżeli przy skrajnym obciążeniu układu nerwowego (tzn. Z=0, O_p≠O_f=P) chcemy kogoś bardziej obciążyć procesami psychicznymi musimy zmniejszyć jego obciążenie procesami fizycznymi i odwrotnie.

Wielkość P jest tylko względnie stała.

W każdą bowiem pracę - fizyczną czy psychiczną - z czasem układ nerwowy angażuje się bardziej lub mniej automatycznie (wprawa).

Obciążenie procesami fizycznymi wymaga mniej tzw. „myślenia”, ale układ nerwowy musi kontrolować i koordynować działanie różnych grup mięśni.

Do obciążenia procesami fizycznymi, poza samą pracą fizyczną, można zaliczyć także informacje konieczne do kontrolowania i utrzymywania pozycji lub ruchów ciała.

Zapas przepustowości Z określa obciążenie wykonywanym zadaniem. Można je określić orientacyjnie w następujący sposób:

1. jeżeli ktoś potrzebuje kompletnej ciszy → obciążenie maksymalne

2. jeżeli ktoś nie może rozmawiać podczas pracy → obciążenie duże

3. jeżeli ktoś może rozmawiać podczas pracy → obciążenie średnie

4. jeżeli ktoś może śpiewać podczas pracy → obciążenie niewielkie

2.Czynny układ ruchu

zbudowany jest z:

1. kośćca czyli z szkieletu.

2. mięśni szkieletowych będących w bezpośrednim kontakcie ze szkieletem.

Mięśnie kurcząc się przyciągają się do siebie. Czynnością mięśni kierują ośrodki ruchowe znajdujące się w rdzeniu kręgowym i pniu mózgu. Ośrodki te funkcjonują dzięki informacją płynącym z receptorów umiejscowionych w torebkach stawowych, więzadłach, okostnej i mięśniach. Budowa morfologiczna mięśnia: mięsień poprzecznie prążkowany zbudowany jest z włókien mięśniowych. Suma tych włókien formuje mięsień, w którym możemy wyróżnić:

1. brzusiec

2. ścięgno lub rozcięgno początkowe

3. ścięgno lub rozcięgno końcowe

Ścięgna i rozcięgna przyczepiają mięśnie do kości, tym samym umożliwiają ruch (przenoszą pracę mięśni na szkielet). Ścięgna i rozcięgna zbudowane są z pęczków a te z kolei powstają z włókien tkanki łącznej właściwej zbitej. Natomiast brzusiec składa się z pęczków włókien mięśniowych. Pęczek tych włókien otacza warstwa tkanki łącznej czyli omięsna zewnętrzna. Ze względu na kształt rozróżniamy mięśnie : wrzecionowate, płaskie, okrężne. Ze względu na liczbę głów mamy mięśnie: dwugłowe, trójgłowe, czterogłowe itp.

Urządzenia pomocnicze mięśni:

1. powięzie

2. pochewki ścięgien

3. kaletki maziowe

4. bloczki

Mięśnie szkieletowe możemy podzielić ze względu na ich czynność i topografię:

1. grupa mięśni czynnościowych - zginacze, prostowniki, odwodziciele, przywodziciele, zwieracze, mięśnie mimiczne.

2. grupa mięśni topograficznych - mięśnie grzbietu, głowy, szyi, klatki piersiowej, brzucha, kończyn górnych i kończyn dolnych.

Przerostem mięśnia określamy zwiększenie masy i objętości jego komórek mięśniowych. Nie dochodzi do zwiększenia liczby komórek; ale do wydłużania komórek i zwiększania liczby jąder w komórce. Przerost mięśni dokonuje się w wyniku ćwiczeń fizycznych -treningu. W wyniku uszkodzenia mięśnia szkieletowego następuje martwica fragmentów komórek w okolicy zranienia. Przeżywają nieliczne jądra i blaszka podstawna komórek. Aby jednak doszło do reperacji uszkodzonego mięśnia konieczne jest zachowanie unerwienia uszkodzonego mięśnia.

Komórka mięśnia szkieletowego jest długim włóknem, wypełnionym mniejszymi włókienkami - miofibrylami, osiągającymi długość całego włókna. Włókno mięśniowe otoczone jest systemem błon, w których znajdują się kanaliki zawierające jony wapnia, biorące udział w skurczu oraz liczne mitochondria, wytwarzające duże ilości energii. Na całej długości miofibryli można wyróżnić krótkie odcinki, będące jej podstawowymi jednostkami strukturalnymi - sarkomery. Sarkomery oddzielone są od siebie poprzecznymi błonkami granicznymi. W budowie miofibryli wyróżnia się dwa rodzaje włókienek (filamentów) - cienkie, zbudowane z białka aktyny oraz grube, zbudowane z miozyny. Aktyna i miozyna to białka charakterystyczne dla budowy mięśni. Filamenty aktynowe jednym końcem są przyczepione do poprzecznej błonki rozdzielającej sarkomery, a drugi, wolny koniec dochodzi mniej więcej do połowy długości sarkomery i nakłada się na koniec filamentu aktynowego przyczepionego do błonki po przeciwnej stronie. Pośrodku sarkomeru, pomiędzy włókienkami z aktyny, znajdują się filamenty miozynowe, nie przyczepione nigdzie. Zgrupowanie grubych włókienek miozynowych w środku sarkomeru daje efekt ciemnych prążków w obrazie mikroskopowym włókna mięśniowego. Obszary, gdzie nie ma filamentów miozynowych, ale tylko cienkie, aktynowe, są widoczne jako prążki jasne.

Typy tkanki mięśniowej:

1. mięśnie poprzecznie prążkowane - Mięśnie te przyczepione są do kości szkieletu - stąd noszą nazwę mięśni szkieletowych.

2. mięśnie gładkie - posiadają zdolność kurczenia się, są wytrzymałe, skurcz nie jest gwałtowny, może się utrzymywać przez dłuższy czas - mięśnie te są bardzo wytrzymałe. Występują w ścianach naczyń krwionośnych, jelita, przewodu pokarmowego, oku.

3. mięsień swoisty serca - występuje w sercu.

Praca mięśni polega na przetwarzaniu energii chemicznej w mechaniczną i wykorzystywaniu jej do poruszania narządami. Bez mięśni nie można się ruszać, realizować podstawowych funkcji życiowych (oddychanie, trawienie, krążenie krwi, rozród), utrzymywać posawy ciała, wytwarzać ciepła itd. Organizm z definicji jest całością, toteż praca mięśni jest ściśle związana z funkcjonowaniem innych komórek, tkanek i narządów. Mięśnie są pod kontrolą tkanki nerwowej, są odżywiane przez krwiobieg, poruszają kości i stawy, bronione są przez limfę itp.

3. Układ krążenia i układ oddechowy

Procesy zachodzące podczas wysiłku fizycznego są związane szczególnie z trzema układami:

czynnym układem ruchu, układem krążenia oraz układem oddechowym.

Układ krążenia dostarcza pracującym mięśniom tlen i substraty energetyczne. Ponadto zabiera z nich produkty przemiany materii. Należy pamiętać, że ucisk (wewnętrzny lub zewnętrzny) na naczynia krwionośne powoduje pogorszenie ukrwienia mięśnia i uniemożliwia lub znacznie upośledza jego pracę.

Układ oddechowy odpowiada za zaopatrywanie krwi w tlen oraz za usuwanie z niej dwutlenku węgla. Układ oddechowy tworzą:

- drogi oddechowe: jama nosowa, gardło, krtań, tchawica, oskrzela

- narządy oddechowe: pęcherzyki płucne

4.ZMIANY ZACHODZĄCE W ORGANIZMIE PODCZAS WYSIŁKU FIZYCZNEGO:

Podczas wysiłku następują zmiany w organizmie ludzkim, które mają na celu zapewnienie mięśniom optymalnych warunków do pracy:

1. Poszerzenie naczyń krwionośnych zaopatrujących pracujące mięśnie

2. Zwiększenie ilości tłoczonej przez serce krwi (w ciągu min)

CO = HR x SV

CO - pojemność minutowa serca; HR - częstość skurczów serca; SV - objętość wyrzutowa;

3. Wzrost ciśnienia krwi i jej przesunięcie np. ze skóry do mięśni

4. Nasilenie wymiany gazowej w płucach - wzrost ilości lub głębokości oddechów, przepływ większej ilości krwi przez płuca

5. Wzrost temperatury ciała przy znacznym wysiłku spowodowany wytwarzaniem przez pracujące mięśnie dużych ilości ciepła

Wzrost HR i ciśnienia powoduje bezpośrednie obciążenie serca (które też jest mięśniem).

Po gwałtownym ustaniu wysiłku fizycznego następuje gwałtowny spadek ciśnienia.

5.Pułap tlenowy

Wielkością, która opisuje zdolność organizmu do wykonywania wysiłków fizycznych, jest pułap tlenowy - V_o2max. Określa on maksymalną ilość tlenu ( w [ml/kg/min] lub [l/min]), jaka może być wykorzystana przez organizm. Pułap tlenowy u mężczyzn skrajnie wytrenowanych wynosi nawet 81 ml/kg/min, podczas gdy u niewytrenowanych - około 44 ml/kg/min. U kobiet te wartości są o 20-30% mniejsze.

Klasyfikacja wysiłków

Wysiłek fizyczny jest związany z pracą mięśni szkieletowych wraz z całym zespołem towarzyszących jej zmian w organizmie. Wysiłki fizyczne można pogrupować ze względu na:

- procent zaangażowanej masy mięśniowej:

a) lokalne - zaangażowanie mniej niż 30% całej masy mięśniowej,

b) ogólne - zaangażowanie ponad 30% całej masy mięśniowej;

- zapotrzebowanie na tlen podczas wykonywania pracy odniesione do indywidualnej wartości V_o2max :

a) maksymalne - zapotrzebowanie na tlen równe indywidualnej wartości V_o2max ,

b) submaksymalne- zapotrzebowanie na tlen mniejsze od indywidualnej wartości V_o2max ,

c) supramaksymalne - zapotrzebowanie na tlen przekracza indywidualną wartość V_{o2max ;}

- ilość zużywanego tlenu w stosunku do V_{o2max ;}

- ciężkości pracy mierzoną:

a) kosztem energetycznym,

b) obciążeniem względnym.

6.TLENOWY DŁUG
objętość tlenu pobieranego po zakończeniu intensywnego wysiłku fizycznego, w którym zapotrzebowanie mięśni na tlen nie mogło być zrekompensowane dopływem tlenu z krwią. Organizm w trakcie wysiłku wykorzystuje ustrojowe zasoby tlenu zgromadzone w oksymioglobinie, oksyhemoglobinie, osoczu oraz beztlenowe zasoby energii w formie ATP, fosfokreatyny i glikogenu w mięśniach. Wyrównanie długu tlenowego związane jest z odbudową zapasów energetycznych i może utrzymywać się do 24 godzin po intensywnym wysiłku fizycznym.
Lub (high level)
dług tlenowy, stan fizjologiczny organizmu lub jego narządu związany z czasowym (zwykle krótkotrwałym) przestawieniem procesów oddychania komórkowego z tlenowego na beztlenowy (→ oddychanie beztlenowe); po przywróceniu warunków tlenowych część energii zużywana jest na zmetabolizowanie nagromadzonych produktów oddychania beztlenowego i odbudowanie rezerw substratów oddechowych wykorzystywanych w warunkach beztlenowych; w węższym znaczeniu termin d. t. oznacza objętość tlenu zużytego na odbudowę warunków fizjologicznych zaburzonych czasowym metabolizmem beztlenowym; d. t. jest charakterystyczny np. dla metabolizmu komórek (włókien) typu glikolitycznego mięśni szkieletowych (→ miocyty szybkiego skurczu) czy dla metabolizmu zwierząt nurkujących (np. płetwonogie lub walenie).
Deficyt tlenowy - to niedobór tlenu w stosunku do zapotrzebowania na tlen w początkowej fazie wysiłku. Deficyt stanowi zadłużenie tlenowe, które zostaje spłacone po wysiłku lub jeszcze w trakcie jego trwania. Zależne jest to od czasu wysiłku oraz jego intensywności.
Organizm podlegający wysiłkowi fizycznemu rozpoczyna natychmiastowe spalanie zapasów tlenu zgromadzonych w komórkach, zaś na dostarczenie niezbędnej ilości tlenu poprzez płuca i krwioobieg potrzeba czasu (przynajmniej około 2 minut). Brak odpoczynku może spowodować, iż organizm nie będzie w stanie nadążyć z dostarczeniem tlenu.

7. Wydolność fizyczna organizmu i sprawność fizyczna

Wydolność fizyczna organizmu jest to ogólna kondycja fizyczna, zdolność organizmu człowieka do:

-wysiłku (pracy fizycznej z udziałem dużych grup mięśni) bez zmęczenia,

- szybkiej odnowy ustroju po pracy,

-tolerancji zewnętrznych i wewnętrznych zmian środowiskowych.

Jej poziom zależy od sprawności procesów czynnościowych. Wydolność fizyczna jest przede wszystkim uzależniona od:

-wieku,

-płci,

-poziomu wytrenowania,

-przebytych schorzeń.

Na maksymalną wydolność fizyczną człowieka wpływają:

-sprawność wymiany gazowej,

-wydolność układu krążenia,

-objętość krwi krążącej i zdolność wymiany tlenu,

-wielkość masy mięśniowej,

-aktywność enzymów, dzięki którym następuje wykorzystanie tlenu na poziomie komórkowym.

Poziom wydolności organizmu określa się na podstawie:

-maksymalnego pochłaniania tlenu,

-wskaźników hemodynamicznych,

-wskaźników biochemicznych.

Wzrost wydolności fizycznej następuje przez:

-wzrost sprawności narządu ruchu oraz siły mięśniowej,

-poprawę parametrów układu krążenia i oddechowego oraz krwi.

Uzyskuje się to przede wszystkim przez trening fizyczny, czyli regularne poddawanie organizmu wysiłkowi fizycznemu.

Wzrost wydolności umożliwia:

-wykonywanie wysiłków o większej intensywności i dłuższym czasie trwania,

-pokonywanie obciążeń mniejszym kosztem fizjologicznym.

Znajomość poziomu wydolności fizycznej ma znaczenie podczas:

-orzekania przydatności do określonej pracy,

-przewidywania stopnia wydajności danego osobnika,

-obliczania dopuszczalnych obciążeń pracą fizyczną.

Sprawność fizyczna jest to zdolność organizmu do wykonywania pewnych czynności ruchowych. Warunkują ją:

-cechy konstytucjonalne,

-wiek,

-płeć,

-wrodzone uzdolnienia ruchowe,

-nabyte umiejętności ruchowe,

-właściwości fizyczne ustroju: siła , szybkość, wytrzymałość,

-wydolność fizyczna.

Ocena sprawności fizycznej dotyczy najczęściej sprawności ruchowej - psychomotoryki ciała.

8. Wydatek energetyczny i jego pomiar

Wydatek energetyczny (obciążenie energetyczne organizmu) jest to ilość energii niezbędnej do pracy. Jednostką wydatku jest [J]. Może być on mierzony na 2 sposoby:

a) z uwzględnieniem podstawowej przemiany materii (PPM / BMR) - jest to tzw. wydatek energetyczny brutto lub całkowity wydatek energetyczny (CWE)

PPM(BMR) oblicza się ze wzorów Harissa-Benedieta oddzielnie dla mężczyzn i kobiet

metody obliczania CWE:

- metoda oparta na pomiarze i chronometrażu

- pomiar częstości skurczów serca

- metoda dwuetapowa Lehmanna

- metoda oparta o określanie czynności lub zawodu

b) bez uwzględniania podstawowej przemiany materii - jest to tzw. wydatek energetyczny netto lub efektywny wydatek energetyczny (EWE)

EWE = (M - BM) x czas[s] x S

BM - tempo metabolizmu dla podstawoowej przemiany materii [W/m²]

S - powierzchnia ciała badanego [m²]

M = 4,0 x HR -255

M - tempo metabolizmu [W/m2]

HR - częstość pracy serca podczas wykonywania zadania roboczego [s^-1]

S = 0,202 x W_b ^0,425 x H_b ^0,725

W_b - masa ciała [kg]

H_b - wysokość ciała [m]

9.ZMĘCZENIE to przejściowe zmniejszenie zdolności do pracy spowodowane przez brak rezerw energetycznych. W czasie zamiany cukru w energię, organizm wytwarza też kwas mlekowy, który gromadzi się w mięśniu używanym w danej chwili i wywołuje uczucie zmęczenia. Zmęczenie jest reakcją fizjologiczną chroniącą przed dalszą zbyt intensywną pracą. Wyróżnia się 2 rodzaje zmęczenia - ośrodkowe (ogólne) oraz obwodowe (mięśniowe).

PRZEMĘCZENIE jest stanem świadomości. Oznaczać je może szereg objawów, od ogólnego stanu ospałości do specyficznego wywołanego pracą „palącego” uczucia w mięśniach. Może mieć charakter psychiczny lub fizyczny. Przemęczenie, podobnie jak zmęczenie, wskazuje na niemożność dalszego działania w granicach normalnych możliwości fizycznych człowieka.

10. PRACA I OBCIĄŻENIE PRACĄ

Praca - terminem praca określa się w fizjologii czynność jakiegokolwiek narządu lub układu. Praca wpływa na każdy z układów człowieka, powodując jego obciążenie. Po pewnym czasie obciążenia pojawia się zmęczenie.

Obciążenie pracą:

- fizyczną statyczną - na to obciążenie składa się suma wszystkich zewnętrznych obciążeń występujących w systemie pracy, działających na nieruchomą pozycję ciała człowieka. Z punktu widzenia fizjologii jest to praca wykonywana z przewagą skurczów izometrycznych. Praca statyczna mięśni następuje wtedy, gdy przeciwdziała się jakiejś sile, nie zmieniając położenia mięśnia przez co najmniej 4s. Mięsień działający statycznie może pełnić różne funkcje względem układu ruchu np. stabilizacji, utrzymania obciążeń zewnętrznych, wzmocnienia układu biernego. Przy statycznej pracy mięśni nie następuje praca w sensie fizycznym (iloczyn działającej siły i drogi jest równy zeru)

Niekorzystne aspekty pracy statycznej w porównaniu z pracą dynamiczną są następujące:

- w przypadku pracy statycznej ukrwienie pracującego mięśnia jest gorsze. Jest to spowodowane ciągłym (skurcz izometryczny) uciskiem na naczynia, co powoduje upośledzenie krążenia w narażonym segmencie ciała. Zahamowanie przepływu krwi jest tym większe, im większa jest rozwijana siła.

- wykazano, że statyczna praca mięśni jest mniej efektywna niż dynamiczna (większe zużycie energii przy mniejszej wydajności). Stąd zaleca się unikanie wszelkiej pracy wymagającej trzymania, podtrzymania itd.

Podział prac statycznych ze względu na rodzaj pracy mięśni:

- praca pozycyjna - postawna (siedzenie bez podparcia, spokojne stanie)

- statyczna praca trzymania - podtrzymywania (np. praca wiertarką)

- fizyczną dynamiczną - na obciążenie dynamiczne składa się suma wszystkich obciążeń zewnętrznych występujących w systemie pracy, działających na ruchomą pozycję ciała człowieka. Z punktu widzenia fizjologii praca dynamiczna to praca wykonywana z przewagą skurczów izotonicznych mięśni. O skurczu izotonicznym mówimy wtedy, gdy jeden z przyczepów mięśnia jest wolny i w wyniku pobudzania następuje jego skracanie. Skurcz i rozkurcz powoduje usuwanie produktów przemiany materii, dzięki czemu odczucie zmęczenia jest mniejsze niż w pracy statycznej. Ze względu na grupy obciążonych mięsni pracę fizyczną dzieli się na :

- pracę dynamiczną, podczas której są obciążone przede wszystkim grupy dużych mięśni oraz układu krążenia i układ oddechowy np. załadunek towarów.

- pracę jednostronnie dynamiczną, podczas której są obciążane grupy małych mięśni np. praca na klawiaturze

Ze względu na sposób obciążenia mięśni podczas pracy fizycznej dynamicznej mówimy o:

- pracy dynamicznej dodatniej, podczas której następuje naprzemienne skurcze i rozluźnienia (np. wchodzenie po schodach)

- pracy dynamicznej ujemnej, podczas której następuje naprzemienne hamowane rozciąganie i nieobciążone skurcze (np. schodzenie po schodach)

10.POMIAR OBCIĄŻEŃ STATYCZNYCH

MHT - maksymalny czas utrzymania wybranych pozycji ciała. Pozwala na klasyfikacje obciążeń statycznych całego ciała przyjmowana pozycją. Maksymalny czas trzymania zależy od rozwijanej siły. Relatywnie najdłuższy czas utrzymania (MHT) jest wtedy, gdy siła ta nie przekracza 15% maksymalnej siły obciążanych mięśni.

AHT - akceptowalny czas utrzymania określonych pozycji. Wynosi 20% MHT.

HT- preferowany

REC - procent MHT, w którym pozycja statyczna może być nadal utrzymywana bez przerwy

RT- czas odpoczynku, czas niezbędny na regenerację

---