Основы физиологии человека

московский 

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ 
ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

РЕДАКЦИОННЫЙ 

С О В Е Т 

Пр 
едседатель 

Л.А. 
ПУЧКОВ 

Зам. председателя 

Л.Х. 
ГИТИС 

Члены 
редсовета 

И.В. 
ДЕМЕНТЬЕВ 

A. 
П.ДМИТРИЕВ 

Б.А. 
КАРТОЗИЯ 

М.В. 
КУРЛЕНЯ 

В.И. 
ОСИПОВ 

Э.М. 
СОКОЛОВ 

К.Н. 
ТРУБЕЦКОЙ 

В.В. 
ХРОНИН 

B. А. 
ЧАНТУРИЯ 

Е.И. 
ШЕМЯКИН 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 

ректор 
А1ГГУ, 
чл.-корр. 
РАН 

директор 
Издательства 
МГГУ 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАЕН 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

академик 
МАН 
ВШ 

академик 
РАН 

профессор 

академик 
РАН 

академик 
РАН 

ВЫСШЕЕ ГОРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ 

О.И. ЮШКОВА 

ОСНОВЫ 
ФИЗИОЛОГИИ 
ЧЕЛОВЕКА 

(Для горных вузов) 

Допущено 
Учебно-методическим 
объединением 
вузов Российской 
Федерации по образованию 
в 
области горного дела в качестве учебного 
пособия для студентов вузов, 
обучающихся по специальности 
«Безопасность 
технологических 
процессов и производств 
горной 
промышленности» 
направления подготовки дипломированных 
специалистов «Безопасность 
жизнедеятельности» 

МОСКВА 

ИЗДАТЕЛЬСТВО 
МОСКОВСКОГО 
ГОСУДАРСТВЕННОГО 
ГОРНОГО 
УНИВЕРСИТЕТА 

2 0 0 4 

УДК 622.8 
ББК 28.707.3 
Ю 9 5 

Экспертиза проведена Учебно-методическим 
объединением 
высших 
учебных заведений Российской Федерации по образованию в области 
горного дела (письмо № 51-79/6 от 15.05.03) 
Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для взрослых СанПиН 
1.2.1253-03», 
утвержденным 
Главным 
государственным 
санитарным врачом России 30 марта 2003 г. 

Рецензенты: 

• 
д-р мед. наук, проф., зав. каф. «Физиология» Государственной академии физической культуры В.И. Тхоревский; 

• 
д-р биол. наук, канд. техн. наук, главный научный сотрудник НИИ медицины труда РАМН В В. Ткачев 

Юшкова О.И. 

Ю 95 
Основы физиологии человека: Учебное пособие для горных вузов. — М.: Издательство Московского государственного 
горного университета, 2004. — 246 с. 

ISBN 5-7418-0304-0 (в пер.) 
Приведены основы физиологии человека, знание которых необходимо для повышения уровня подготовки специалистов горного 
производства, изучения человеческого фактора и учета возможностей организма человека в процессе выполнения трудовой деятельности, обеспечивающих совершенствование механизмов использования 
компенсаций и льгот в соответствии с классами вредности условий 
труда, а также позволяющих проводить оценку всего комплекса социально-экономических мероприятий по оптимизации труда. 

Для студентов вузов, обучающихся по специальности «Безопасность технологических процессов и производств горной промышленности» направления подготовки дипломированных специалистов «Безопасность жизнедеятельности». Может быть рекомендовано студентам других технических специальностей. 

УДК 622.8 
ББК 28.707.3 

ISBN 5-7418-0304-0 
© О.И. Юшкова, 2004 
© Издательство МГГУ, 2004 
©Дизайн книги. 

Издательство МГГУ, 2004 

ВВЕДЕНИЕ 

Для лиц, получающих высшее техническое образование, знакомство с основами физиологии человека и разделами смежной дисциплины «Физиология 
труда» имеет важное значение. Эти знания повышают уровень подготовки специалистов, расширяют их 
кругозор. 

Изучение человеческого фактора, учет возможностей организма человека в труде окажут помощь 
при решении самых различных вопросов. Так, на основе данных по физиологической оценке тяжести и 
напряженности труда обеспечивается научный подход к нормированию труда и совершенствованию использования компенсаций и льгот по классам вредности условий труда. 

Анализ человеческого фактора приводит к эффективному обоснованию и разработке мероприятий по снижению утомительности труда. Основными из них являются рациональное построение графиков и режимов работы, автоматизация и механизация тяжелых работ, оптимизация рабочего места, позы, рабочих движений, коррекция функционального 
состояния организма для поддержания высокого уровня работоспособности. В конечном итоге эти мероприятия имеют целью сделать труд безопасным для 
здоровья, малоутомительным и высокопроизводительным. 

Знание физиологии человека будущими специалистами горного производства сыграет определенную роль в оценке всего комплекса социально-экономических мер по оптимизации труда: повышения 
количества продукции, возрастания качества, снижения общей, профессиональной заболеваемости и травматизма. 

5 

Глава 
1 

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА. 
ИСТОРИЧЕСКИЕ ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ 

Физиология (от греч. physis — природа и logos — учение) 
— наука о жизнедеятельности целостного организма и отдельных его частей: клеток, тканей, органов, функциональных систем. Физиология стремится вскрыть механизмы осуществления 
функций живого организма, их связь между собой, регуляцию и 
приспособление к внешней среде, происхождение и становление 
в процессе эволюции и индивидуального развития особи. 

Физиология родилась как наука экспериментальная. Все данные она получает путем непосредственного изучения процессов 
жизнедеятельности организмов животных и человека. Родоначальником экспериментальной физиологии был знаменитый 
английский врач Уильям Гарвей (1578—1657 гг.). «Триста лет тому назад среди глубокого мрака и трудно вообразимой сейчас 
путаницы, царившей в представлениях о деятельности животного и человеческого организма, врач Уильям Гарвей подсмотрел одну из важнейших функций организма — кровообращение 
и тем заложил фундамент новому отделу точного человеческого знания — физиологии животных», — писал Иван Петрович 
Павлов. 

Однако на протяжении двух веков после открытия кровообращения Гарвеем развитие физиологии происходило медленно. Можно перечислить сравнительно немного основополагающих работ XVII—XVDJ вв. Это открытие капилляров (Мальпиги), формулировка принципа рефлекторной деятельности нервной системы (Декарт), формулировка закона сохранения материи (Ломоносов), открытие кислорода (Пристли) и общности 
процессов горения и газообмена (Лавуазье), открытие «животного электричества», т. е. способности живых тканей генерировать электрические потенциалы (Гальвани). 

Медленное развитие экспериментальной физиологии на протяжении двух столетий после работ Гарвея объясняется низким 

7 

уровнем развития естествознания и производства, а также трудностями исследования физиологических явлений путем наблюдения. Об этом красноречиво свидетельствуют слова Гарвея: 
«Скорость сердечного движения не позволяет различать, как 
происходит систола и диастола, и поэтому нельзя узнать, в какой момент и в которой части совершается расширение и сжатие. Действительно, я не мог отличить систолы от диастолы, 
так как у многих животных сердце показывается и исчезает в 
мгновение ока, с быстротой молнии, так что мне казалось один 
раз здесь систола, а здесь — диастола, другой раз — наоборот. 
Во всем разность и сбивчивость». 

Действительно, физиологические процессы представляют собой динамические явления. Они непрерывно развиваются и изменяются, поэтому непосредственно удается наблюдать лишь 
1—2 или в лучшем случае 2—3 процесса. 

Однако, чтобы их анализировать, нужно установить связь 
этих явлений с другими процессами, которые при таком способе исследования остаются незамеченными. 

Важной вехой в развитии экспериментальной физиологии 
было изобретение кимографа и введение метода графической 
регистрации артериального давления немецким ученым Карлом Людвигом в 1843 г. Метод графической регистрации ознаменовал новый этап в физиологии. Он позволил получать объективную запись изучаемого процесса, который сводил до минимума возможность ошибки. При этом эксперимент и анализ 
можно было производить в два этапа. Во время самого опыта 
задача экспериментатора заключалась в получении высококачественной записи — кривой. Анализ полученных данных можно было производить позже, когда внимание экспериментатора 
не отвлекалось на проведение опыта. Метод графической регистрации дал возможность записывать одновременно не один, а 
несколько физиологических процессов. 

Довольно скоро после изобретения записи артериального 
давления были предложены методы регистрации сокращения 
сердца и мышц (Энгельман), введен способ воздушной передачи (капсула Марея), который позволил записывать на значительном расстоянии от объекта ряд физиологических процессов: дыхательные движения грудной клетки и брюшной полости и т. д. 

8 

Чрезвычайно важное направление развития 
физиологии 
было ознаменовано открытием «животного 
электричества». 
Первые данные о существовании биоэлектрических явлений («животного электричества») были получены в третьей четверти 
XVIII в. при изучении природы электрического разряда, который генерировался некоторыми рыбами при защите и нападении. 

Классические опыты Луиджи Гальвани показали, что живые ткани являются источником электрических потенциалов. 
Опытом Гальвани впервые было доказано существование в тканях «животного электричества», которое возникает между поврежденной и неповрежденной поверхностями мышцы. Если 
эти два участка соединить нервом нервно-мышечного препарата, то возникает ток покоя, который раздражает нерв и вызывает сокращение мышцы. 

С тех пор на протяжении целого столетия единственным 
индикатором потенциалов, генерируемых живыми тканями, был 
нервно-мышечный препарат лягушки. Стало ясно, биоэлектрические потенциалы — это не случайные явления в деятельности 
тканей, а сигналы, при помощи которых в организме передаются команды в нервной системе и от нее — на мышцы и другие органы, и таким образом живые ткани взаимодействуют 
между собой, используя «электрический язык». Понять этот язык 
удалось значительно позже, после изобретения приборов, улавливающих биоэлектрические потенциалы. Одним из первых таких приборов был простой телефон. Замечательный русский физиолог Введенский с помощью телефона открыл ряд важнейших свойств нервов и мышц. 

Значительным шагом вперед было изобретение методики 
объективной графической регистрации биоэлектрических явлений. Нидерландский физиолог Эйнтхофен изобрел струнный 
гальванометр. Этот прибор регистрировал на фотобумаге электрические потенциалы, возникающие при деятельности сердца, 
т. е. электрокардиограмму. В нашей стране пионером этого метода был физиолог, ученик И.М. Сеченова и И.П. Павлова, 
А.Ф. Самойлов. 

Действительно, электрокардиография (ЭКГ) из физиологических лабораторий скоро перешла в физиологию труда, спорта, авиационную и космическую физиологию, а также в клини
9 

ку. Многие миллионы больных сегодня обязаны этому методу 
своей жизнью. 

В последующем использование электронных усилителей позволило создать компактные электрокардиографы, а методы телеметрии дают возможность регистрировать ЭКГ у работников 
в производственных условиях, у спортсменов на трассе, у космонавтов на орбите. 

Советский ученый Правдич-Неминский впервые зарегистрировал биотоки головного мозга, т. е. получил электроэнцефалограмму (ЭЭГ). 

Величайшей заслугой русской науки и истории физиологии 
стало создание Иваном Петровичем Павловым метода хронического эксперимента, проводимого на основе «физиологической хирургии», который лишен недостатков аналитической физиологии и острого эксперимента. На наркотизированном животном предварительно проводилась сложная операция, которая позволяла получить доступ к тому или иному внутреннему 
органу, проделывалось «окошечко» в полый орган, вживлялась 
фистульная трубка или выводился проток железы наружу и 
подшивался к коже. Сам опыт начинался много дней спустя, когда рана заживала, в естественных условиях поведения животного. 

Павловская методика хронического эксперимента создала 
принципиально новую науку — физиологию целостного организма, которая смогла выявить влияние внешней среды на физиологические процессы, обнаружить изменения функций различных органов и систем для обеспечения жизни организма в 
различных условиях. 

Изучением физиологических реакций организма в производственных условиях занимается особая область науки — физиология труда. Физиология труда как часть общей физиологии 
человека возникла лишь тогда, когда последняя достигла известной степени своего развития, т. к. познать физиологические 
и психофизиологические особенности трудовых процессов без 
знаний общей физиологии нельзя. 

Физиология труда — наука об особенностях изменений функций человека в конкретных производственных условиях. Физиологи труда, решая основную проблему — проблему утомления, 
одновременно определяют те мероприятия, которые могут сни
10 

зить утомительность труда. Все утомление работника может 
быть условно подразделено на две части, одна из которых определяется характером самого трудового процесса, а другая является результатом наличия каких-либо недостатков в организации труда на производстве. Степень утомительности труда, 
его производительность и безопасность для здоровья находятся 
в определенной зависимости. Нет нужды доказывать, что производительность труда утомленного человека много ниже, чем хорошо отдохнувшего. Также ясно, что чем позже в течение рабочей смены наступает утомление у работника и чем менее значительно оно будет выражено, тем более производительной будет вся смена. 

С другой стороны, снижением работоспособности и соответственно производительности труда не ограничиваются неприятные последствия утомления. Дело в том, что организм уставшего человека значительно хуже сопротивляется различным 
инфекционным заболеваниям. Чрезмерное утомление вызывает 
повышенную раздражительность, что в свою очередь может способствовать развитию ряда весьма тяжелых сердечно-сосудистых заболеваний. Если развившееся в течение рабочей смены 
утомление столь значительно, что не может быть ликвидировано за время ежедневного и еженедельного отдыха, то наступает 
переутомление или перенапряжение — болезненный процесс, 
для ликвидации которого необходимы меры медицинской помощи. 

Физиологи труда разрабатывают конкретные организационно-технические средства преодоления излишней утомительности труда и повышения безопасности. При этом экономическая эффективность этих мероприятий отражается в повышении производительности труда и снижении общей и профессиональной заболеваемости. 

Анализ основных этапов развития физиологии труда показывает, что эта дисциплина возникла на грани XIX и XX вв. 
Датой ее рождения можно считать появление работы Ивана Михайловича Сеченова «Физиологические критерии для установки длины рабочего дня» (1894 г.). В качестве основного критерия был использован режим работы сердца, которое неутомимо сокращается на протяжении всей жизни. Сеченов указал, 
что собственно работа, сокращение сердца занимает 1/3 цикла, 

11