Влияние задержки дыхания на цнс

Контролировать дыхание человеку приходится в различных ситуациях. Так, при занятии спортом, в том числе при работе с дополнительным весом, плавании, беге и так далее, может потребоваться полезный навык. Стоит изучить техники задержки, а также выяснить, в чем польза и вред задержки дыхания, узнать противопоказания и правила подготовки к этому упражнению.

Норма задержки дыхания и возможности человека

Среднестатистический человек способен не вдыхать от полуминуты до минуты. В некоторых случаях этого времени недостаточно. Так, при погружении в воду на большую глубину, максимальное время задержки дыхания увеличивается до 3-5 минут. Некоторые из последователей йоги, вообще, могут обходиться без кислорода около получаса без вреда для себя. Для того чтобы достичь такого уровня, необходимо упорно тренироваться.

К ним относятся: объем легких, метаболизм, психологические особенности, в том числе, реакция на погружение на глубину.

Что происходит при задержке дыхания

На этот процесс есть и другая точка зрения, объясняющая пользу таких упражнений, – наличие внутреннего и внешнего дыхания. Первое обеспечивает кислородом организм в целом, а второе, происходящее путем вдохов и выдохов, – направлено на мышцы и нервную систему. Активируются свойства и обменные процессы на уровне клеток. Это приводит к нарушениям в работе организма в целом, его преждевременному старению и другим, часто необратимым, процессам.

При систематических тренировках эффект задержки дыхания становится заметен спустя длительное время из-за медленных и равномерных, полезных изменений и подготовки легких.

Польза задержки дыхания для организма

От задержки дыхания можно получить определенную пользу, при условии соблюдения правильной техники.

Какая польза или вред от задержки на вздохе? Из мышц, в силу их свойств, постепенно расходуется кислород, он поступает в кровь из легочных альвеол при меньшем давлении, поступление крови в сердце и легкие усиливается. Также увеличивается и вентилируемая поверхность легких (до 100 кв. м). Прерываясь на вдохе, углекислый газ оказывается в легких и там остается, он не выпускается обратно в окружающую среду.

Таким образом, задержка дыхания на вдохе полезна для здоровья, ведь усиливается газообмен.

Когда человек задерживается на выдохе, происходят совсем другие изменения. После выдоха давление в легких значительно уменьшается, из-за дисбаланса с атмосферным давлением происходит сужение полых вен, которые располагаются у сердца. Это ведет к уменьшению потока крови в него. При пребывании в этом состоянии сердце не сокращается, но кровь не разгоняется, потому что мало туда поступает. Таким образом, процесс кровообращения нарушается. Вентилируемая поверхность легких уменьшается, кислород практически не поступает, а углекислота накапливается. Организм начинает больше потреблять электронов, температура тела повышается. Таким образом, задержка дыхания на выдохе полезна для здоровья, ведь она представляет собой стимуляцию активности, выработку энергии.

Польза и вред задержки дыхания под водой

Среди специалистов не заканчиваются споры по поводу вреда и пользы задержки дыхания под водой. Полезные эффекты:

• повышение вентилируемой поверхности и объема легких;
• улучшение эластичности сосудов;
• улучшение работы мышечных и суставных тканей;
• укрепление мышц сердца;
• активация работы мозга;
• стабилизация эмоционального фона.

Когда человек совершенно незнаком с основами ныряния в воду с задержкой дыхания или вовсе не подготовлен, он попадает в экстремальные условия, есть вероятность появления непредсказуемой реакции на них и нанесения ему вреда. Так, длительная задержка под водой способна нанести следующий вред:

• обострение хронических заболеваний;
• кожные заболевания, аллергия;
• снижение иммунитета, возможность заражения инфекцией.

Чем опасна задержка дыхания

Человек не может существовать в среде без кислорода, это может быть очень опасным, наносящим вред. Так, в это время происходит перенасыщение углекислым газом, наступает кислородное голодание. Когда в кровоснабжении мозга происходят сбои, есть риск огромного вреда – получить гипоксический обморок.

При всплытии содержание углекислого газа и парциальное давление достигают критических значений, что отключает человеческого сознание.

Кому не рекомендуется экспериментировать с задержкой дыхания

Тренировки навыка задержки дыхания способны лечить и вредить. Это зависит не только от правильного подхода к подготовке, но и личных особенностей. Так, есть ряд противопоказаний, а именно:

• наличие вредных привычек – потребление алкоголя, никотина, наркотических веществ и так далее;
• беременность;
• серьезные проблемы с сердечно-сосудистой системой;
• нарушения психики;
• период восстановления после операции, заболевания;
• болезни эндокринной системы.

Задержка дыхания во сне

Подготовка к задержке дыхания

Так как чаще всего задерживаться и приходиться при погружении в воду, то подготовка к этому важна и полезна со всех сторон, в том числе и оснащения, оборудования. В первую очередь необходимо правильно подобрать гидрокостюм и ласты, чьи свойства сделают погружение максимально комфортным. Однако самая полезная и важная часть подготовки – непрерывная работа над собственным телом.

Необходимо находиться в комфортном для себя весе, избавиться от лишних килограммов при необходимости. Занятия спортом помогут не только со снижением веса, но и выносливостью и приведением в тонус всего организма. Досуг рекомендуется проводить активно, чаще гулять.

Вся подготовка к погружению должна быть достаточной, последовательной и целостной. Для начала стоит тренироваться путем простой техники дыхания – глубокий вдох сменяют медленные выдохи. Но проводить указанные мероприятия необходимо с осторожностью, не давая сразу большую нагрузку. В противном случае, могут возникнуть головокружения и другие негативные последствия.

Страх, тревога и стресс мешают расслаблению и способны создать дополнительные трудности при погружении под водой.

Техника и упражнения для увеличения задержки дыхания

Задержка дыхания правильна и полезна, когда она не подвергает человека и его тело стрессу. Для такого результата требуется подготовка и тренировки организма, их свойств. Их цель – подготовиться к малому количеству кислорода. Они могут быть статическими и динамическими. Первые выполняются, как правило, на суше, вторые – на воде. Упражнения, подразумевающие погружения, необходимо выполнять под наставлением тренера или иного контролирующего лица.

Задержка дыхания для похудения

Заключение

Конечно, существует польза и вред задержки дыхания, но чаще такая практика положительно влияет на человека. В жизни могут возникнуть ситуации, когда вынужденно потребуется некоторое время пробыть под водой, тогда понадобятся улучшенные свойства и способности. Часто люди сами погружаются на глубину, чтобы насладиться красотами подводного мира. Кроме этого, сами дыхательные упражнения стимулируют выработку стволовых клеток. Они не только помогают обрести спокойствие и гармонию, но и продлить себе жизнь на десятки лет, так что польза очевидна.

Этот процесс сопровождает нас от появления на свет и буквально до последнего вздоха. Мы не замечаем его, но стоит лишиться дыхания лишь на минуту, как мы готовы отдать за глоток воздуха всё. Как устроен процесс дыхания? Для чего он нужен? И как дыхание влияет на мозг, психику и поведение?

Из всех даров богов дыхание — наименее оценённый. Никто не слагает ему гимнов, никто не возносит молитв к доброму воздуху, дышат которым наравне принц и нищий, хозяин и его пёс. Но — боже упаси оказаться без него!

Роджер Желязны "Князь света"

Для чего и как мы дышим?

Головной мозг потребляет больше кислорода, чем любой другой отдельно взятый орган. Этот газ нужен клеткам как топливо для химических реакций, в ходе которых вырабатывается необходимая для жизни энергия. Кислород попадает в организм через верхние дыхательные пути (носовую и ротовую полость) при вдохе. Оттуда он по нижним дыхательным путям (трахее и бронхам) достигает лёгких. Внутри лёгких человека есть множество образований, похожих на пузырьки — альвеол.

С внутренней стороны альвеолы покрыты особым поверхностно-активным веществом — сурфактантом. Сурфактант помогает альвеолам поддерживать форму независимо от размера лёгких, а также облегчает попадание молекул кислорода в кровь. Кстати, сурфактант по большей части состоит из липидов — класса органических соединений, в который входят жиры. Поэтому для здоровья лёгких важно, чтобы в рационе было достаточно жиров. Установлено , что крысы с хронической гипоксией (недостатком кислорода в тканях), развившейся из-за болезни лёгких, живут дольше, если им в пищу регулярно добавлять рыбий жир.

Попав с помощью сурфактанта в кровь, кислород соединяется с гемоглобином — белком в составе красных кровяных телец, эритроцитов. Эритроциты человека стали настолько специализированными, что при созревании теряют ядра, лишь бы уместить в себе больше молекул гемоглобина. Кроме того, потеря ядра даёт клетке возможность приобрести двояковогнутую форму, которая позволяет удобно просачиваться через стенки самых мелких кровеносных сосудов — капилляров. Капилляры — место передачи кислорода из крови в другие ткани организма. В них же клетки отдают в кровь углекислый газ — побочный продукт тех самых реакций, дающих им энергию.

Когда концентрация углекислого газа в крови превышает определённый порог, рецепторы, расположенные в артериях шеи, передают сигналы в продолговатый мозг. Там находится так называемый дыхательный центр — несколько групп нервных клеток, запускающих вдох или выдох. Избыток углекислого газа в крови сигнализирует о том, что пора выдохнуть, а недостаток кислорода — о том, что время вдохнуть.

Вдох и выдох обеспечиваются диафрагмой, межрёберными и некоторыми другими мышцами. При вдохе нужно увеличить объём лёгких. Они соединены с грудной клеткой, и её движения тянут за собой лёгкие. Поэтому при вдохе, чтобы воздух пошёл внутрь лёгких, межрёберные мышцы и диафрагму надо сократить — тогда они сами будут занимать меньший объём. При выдохе всё наоборот.

В зависимости от потребностей организма или от нашего собственного желания мы можем дышать глубоко и спокойно или поверхностно и быстро. Конечно же, при глубоком вдохе в тело попадает больше кислорода, а при глубоком выдохе выходит больше воздуха в целом. Однако благодаря сурфактанту в живом организме лёгкие не схлопываются даже после самого глубокого выдоха. Объём лёгких, который они имеют в такой момент, называют остаточным. В среднем он составляет 1,5 литра.

Высокое давление? Дышите!

Медленное глубокое дыхание — единственный немедикаментозный способ лечения артериальной гипертензии, одобренный FDA (правда, его всё же лучше комбинировать с другими средствами). Дышать при этом нужно с помощью специального прибора, измеряющего, насколько сильно меняется объём лёгких при вдохе и выдохе. Исследование 2010 года показало, что использование такого прибора и техники глубокого дыхания в течение четырёх недель снижает дневные показатели артериального давления у пациентов с артериальной гипертензией в лёгкой форме. Правда, на давление ночью такое лечение никак не влияло. Вероятно, одна из причин в том, что сеансы глубокого дыхания с прибором длились всего лишь 15 минут в день в течение неполного месяца. Возможно, более длительное применение техники дало бы более впечатляющий результат.

Пусть и кратковременный, эффект от медленного глубокого дыхания проявляется сразу же. Это показала другая научная работа 2005 года . В ней у испытуемых с гипертензией во время дыхания с частотой 6 раз в минуту систолическое давление ("верхняя цифра") снижалось со 150 до 141 мм ртутного столба, а диастолическое ("нижняя цифра") — с 83 до 78.

Важна каждая ноздря

Сознательное изменение техники дыхания влияет не только на чисто физиологические параметры, но и на умственную деятельность. Логично, что длительная нехватка кислорода ухудшает способность мыслить. Но, оказывается, не обязательно надолго задерживать дыхание, чтобы обнаружить изменения в работе мозга. Достаточно зажать одну ноздрю и какое-то время дышать только через другую.

Забавно, что такое "одноноздревое" дыхание по-разному влияет на способности женщин и мужчин. В 1989 году учёные из университета штата Монтана проверяли, как зажатие одной ноздри действует на правшей обоих полов. Оказалось, что, если мужчины дышат только правой ноздрёй, у них лучше получается решать задачи на пространственное мышление, а если они дышат только левой, то на вербальное. Женщины лучше ориентируются в пространстве, когда дышат только через левую ноздрю, а вот вербальные задачи они решают одинаково хорошо независимо от того, через какую сторону носа поступает воздух. Видимо, при работе различных ноздрей полушария головного мозга активируются в неодинаковой мере. Это противоречит здравому смыслу, так как воздух в любом случае попадает в одну и ту же пару лёгких. Тем не менее ещё в 1930-х годах показали, что при такой технике дыхания лёгкое на той же стороне тела, что и открытая ноздря, сильнее увеличивается в объёме при вдохе.

Надо сказать, что более позднее исследование калифорнийских учёных дало несколько иные результаты. У них получилось, что дыхание только через левую ноздрю заметно улучшает пространственное мышление правшей обоих полов, а вербальное мышление незначительно активируется у женщин, дышащих только через правую ноздрю. Вероятно, такая разница в результатах вызвана тем, что два коллектива учёных использовали различные тесты для оценки мыслительных способностей.

Дыхание через одну ноздрю влияет не только на когнитивные способности, но и на работу сердца. В небольшом исследовании трёх человек, которые часто и неглубоко дышали через одну ноздрю по одной из техник йогов, открыли, что при использовании только правой ноздри частота сердечных сокращений повышается, а если дышать только через левую ноздрю, сердце бьётся реже.

Такая дыхательная практика в йоге называется а нулома вилома пранаяма, или "техника попеременного дыхания". На санскрите "анулома" означает "по направлению", а "вилома" — "противоположный". В этой пранаяме происходит чередование дыхания через ноздри на вдохе и выдохе. Применяют его не только йоги, но и, например, монахи монастыря Шаолинь.

Задержка дыхания не сделает глупцом

Хотя всем известно, что остановка дыхания на 10—15 минут необратимо нарушает работу клеток мозга, оказывается, что пятиминутное апноэ ( остановка дыхательных движений ) не ухудшает умственные показатели ни у тренированных пловцов, занимающихся фридайвингом — подводным плаванием на длительной задержке дыхания , ни даже у обычных людей. Это, кстати, показали в свежей работе отечественные учёные из МГУ и Института медико-биологических проблем (ИМБП).

Испытуемыми в этом исследовании стали рядовые здоровые мужчины и профессиональные фридайверы . Л ёжа в кресле, они несколько раз задерживали дыхание на максимально возможное для себя время, а потом искали на листе бумаги определённые буквы и вычёркивали их. Ни у кого из участников эксперимента способность к выполнению задания после задержки дыхания не ухудшилась. Также у испытуемых снимали электроэнцефалограмму (ЭЭГ). Выяснилось, что во время апноэ она существенно не меняется. Тем не менее ЭЭГ фридайверов в покое отличалась от таковой у обычных мужчин. Вероятно, частые погружения и необычный режим дыхания во время них всё-таки оставляет свой отпечаток на работе мозга. Но каков он, сказать пока трудно.

Дыхание йогов на благо медицины?

Хотя дыхательные техники йоги (пранаямы) относятся скорее к альтернативной медицине, исследования о них выходят в рецензируемых научных журналах. Например, показано, что контроль дыхания хорошо помогает абстрагироваться от повторяющихся негативных мыслей даже тем, кто только начинает заниматься йогой. В исследовании приняло участие почти 200 студенток. Их разделили на три группы: одни практиковали медитацию, другие — расслабление мышц, третьи — "сознательное дыхание" (mindful breathing). Каждое упражнение длилось по 15 минут. Сразу после окончания практики испытуемые заполняли опросники, где указывали, как часто во время выполнения задания к ним приходили негативные мысли и какое у них теперь настроение. Меньше всего о плохом вспоминали те девушки, которые практиковали сознательное дыхание.

Авторы другой статьи утверждают, что ещё одна техника йогов, сударшан крия (ритмическое дыхание), по своему действию имитирует стимуляцию блуждающего нерва и за счёт этого успокаивает тех, кто находится в стрессе. По их словам, сударшан крия (в переводе с санскрита "су" — правильный, "даршан" — видение, "крия" — очищающее действие ) подавляет работу симпатической нервной системы, отвечающей за реакции борьбы и бегства, и активирует парасимпатическую нервную систему, отвечающую за отдых и пищеварение.

Единственное исследование электроэнцефалограммы практикующих эту дыхательную технику цитируют во многих научных статьях о пользе сударшан крии, но найти её полный текст в англоязычном Интернете не представляется возможным, а в кратком изложении нет никаких доказательств действия техники на симпатическую и парасимпатическую части нервной системы.

На принципах пранаямы построен и метод дыхания по Константину Бутейко, разработанный советским медиком в 1960-х годах. Его применяют главным образом для лечения астмы — естественно, параллельно с другими средствами, в том числе медикаментозными. Сам Бутейко считал, что множество людей дышит слишком часто и глубоко, а излишний объём и скорость дыхания вызывают нарушения обмена веществ в организме.

Автор метода предполагал, что состояние здоровья пациента можно существенно улучшить, если научить его правильной технике дыхания и довести её до автоматизма. Ряд исследований подтверждает, что дыхание по Бутейко улучшает некоторые показатели больных бронхиальной астмой. Есть даже статья, где этот метод сравнивается с пранаямой. За полгода использования метода Бутейко пациенты, описанные в этой работе, стали чуть реже пользоваться баллончиками с бронходилататорами, а вот у практиковавших пранаяму такого улучшения не последовало. При этом ни в одной группе функциональные показатели лёгких не стали ближе к норме. Это может означать, что "пользователи" метода Бутейко были просто больше настроены на хороший исход лечения и позитивный настрой помогал им реже пользоваться баллончиками.

Осторожность не помешает

Если говорить о дыхательных техниках для лечения, можно заметить, что все они улучшают состояние отдельных пациентов, но не излечивают их до конца. Многие методы, в том числе техника Бутейко, не получили широкого признания среди профессиональных медиков. Сударшан крия используется членами сообществ, напоминающих секты, а психотерапевтический метод под названием холотропное дыхание запрещён в ряде штатов и стран, так как при его использовании неоднократно погибали дети. Любой способ лечения, а уж тем более такой, который не имеет однозначно доказанной эффективности, не стоит использовать без рекомендации и наблюдения врача.

Вдохните — и Бог пустит вас к себе, задержите вдох — и Бог останется с вами. Выдохните — и вы пустите Бога к себе, задержите выдох — и вы сольётесь с ним.

Кришнамачарья

Кумбхака. Именно так в йоге называется задержка дыхания. В практиках пранаям задержка дыхания — один из важных элементов, ведь она оказывает благотворное влияние на весь организм. По сути, именно на задержке дыхания построена вся практика пранаям.

Когда мы останавливаем дыхание на вдохе, мы помогаем организму распределить праническую энергию по всем клеткам тела. Когда мы делаем задержку на выдохе, мы способствуем лучшему усвоению кислорода, поскольку именно углекислый газ влияет на степень его усвоения.

Польза задержки дыхания

• Интенсивный очистительный процесс всего организма
• Активация всех процессов в организме: физических, энергетических, психических
• Приток к сердцу и лёгким крови, которая доставляет кислород
• Переход О2 из альвеолярного воздуха в кровь становится более эффективным
• Интенсификация газообменных процессов
• Увеличение концентрации СО2 даёт сигнал организму о необходимости добавить О2, в результате чего потребление и усвоение кислорода улучшается
• Временное закисление крови по причине увеличения содержания СО2, способствует лёгкой отдаче гемоглобином кислорода
• Распределение праны по всему организму, в следствии чего повышение жизненного тонуса и выносливости
• Улучшение концентрации внимания
• Остановка бесконечного мыслительного процесса

В чём разница задержки дыхания на вдохе и на выдохе?

Вдох и выдох – это внешнее дыхание, необходимое для работы нервной системы и мускулатуры.

Но также у нас есть внутреннее дыхание, которое отвечает за все клетки организма. К сожалению, в своей повседневной жизни мы почти не уделяем внимания клеточному дыханию, что приводит к преждевременному старению, дисбалансу в работе всех систем организма и развитию патологий.

Как правило, задержка дыхания на выдохе короче задержки дыхания на вдохе. После вдоха кислород ещё некоторое время находится в лёгких, происходит процесс газообмена и организм не чувствует нехватки кислорода.

Когда мы выдыхаем из лёгких весь воздух, кровь наполняется углекислым газом и сигнализирует о необходимости кислорода. Именно поэтому задержку дыхания на вдохе выполнять несколько проще, чем задержку на выдохе, но именно задержка на выдохе значительно важнее. Поскольку задержка дыхания на выдохе — это индикатор общего состояния организма.

Если задержка не превышает 40 секунд в состоянии покоя, на пустой желудок с прямым позвоночником, то это сигнал того, что есть проблемы. Здоровый организм способен выдерживать задержку дыхания на выдохе от 40 секунд и более, что говорит о том, что уровень углекислоты в норме.

Жизненно важно, чтобы уровень углекислого газа не опускался ниже 6-7%, поскольку именно он отвечает за метаболические процессы и синтез аминокислот, является сосудорасширяющим и успокоительным средством. От соотношения СО2 и О2 зависит наше психологическое состояние.

Задержка дыхания на выдохе стимулирует работу блуждающего нерва, который успокаивает сердечный ритм и замедляет пульс, а также благоприятно влияет на пищеварительную систему и повышает слюно- и потоотделение.

Пранаямы с задержкой дыхания

На продолжительность задержки как на вдохе, так и на выдохе оказывает положительное влияние практика пранаям, которая является четвёртой ступенью в восьмеричной системе йоги.

Если вы никогда ранее не практиковали пранаямы, то мы рекомендуем начать с практики йогических асан. Они отлично подготовят к дальнейшему выполнению пранаям ваш центральный энергетический канал – Сушумну, который проходит вдоль всего позвоночника.

После выполнения небольшого комплекса йоги можно приступать к выполнению пранаям. Если вы опытный практик, то можно обойтись без подготовки.

Начинайте практику пранаям с самых простых упражнений.

Дополнительные рекомендации

Рекомендуется выполнять эти пранаямы в позах сидя с ровной спиной на полу. Именно такие позы направляют течение праны из нижних центров в верх, давая вам возможность осознанно регулировать поток энергии, гармонично распределяя её по всем энергетическим центрам, не давая ей застревать на нижних чакрах.

Перерезка на уровне выше варолиева моста не изменяет дыхания покоя, но резко искажает адаптивные реакции дыхательной системы.

Перерезка на уровне между верхней и средней частью моста, приводит к изменению дыхания по типу айпнезиса,состоящее в продолжительном вдохе и резком выдохе, что связано с устранением тормозного влияния верхней части моста на инспираторные нейроны.

Перерезка на уровне между мостом и продолговатым мозгом приводит к изменению дыхания по типу гаспинга. Ритм дыхания становится неправильным. Нарушается соотношение продолжительности вдоха и выдоха. Кратковременный вдох и продолжительный выдох.

Перерезка между грудным и шейным отделами спинного мозга сохраняет ритм дыхания, но снижает мощность как вдоха, так и выдоха.

Исходя из результатов опытов с перерезкой центральной нервной системы, можно определить роль разных отделов ЦНС в регуляции внешнего дыхания.

Спинной мозг - обеспечивает эфферентную иннервацию дыхательных мышц (III - IV сегменты шейного отдела иннервируют диафрагму, грудные сегменты - межреберные), является исполнительной структурой, не обладающей самостоятельной активностью.

Продолговатый мозг - является генератором центрального дыхательного ритма.

Варолиев мост - обеспечивает правильность центрального дыхательного ритма, оптимальное соотношение между продолжительностью вдоха и выдоха. В нем расположены пневмотаксический и айпнестический центры.

Гипоталамус - осуществляет безусловнорефлекторные адаптивные реакции внешнего дыхания.

Высшие отделы мозга (новая кора и лимбическая система) - обеспечивают условнорефлекторные механизмы адаптивных реакций дыхания.

3. Механизм центрального дыхательного ритма.Центральный дыхательный ритм генерируется бульбарным отделом дыхательного центра. Для него свойственна автоматия, которая проявляется в периодической смене возбуждения и торможения инстираторных и экспираторных нейронов. Доказательством автоматии является существование слабых дыхательных движений у плода на последних месяцах беременности, электрофизиологическая регистрация смены возбуждения и торможения нейронов дыхательного центра.

Дыхательные нейроны локализованы в парных вентральных и дорсальных ядрах дна 4 желудочка продолговатого мозга.

Дорсальное ядро содержит преимущественно инспираторные нейроны. Их аксоны образуют синапсы на мотонейронах, иннервирующих мышцы диафрагмы. Благодаря преимущественному расположению инспираторных нейронов в дорсальных ядрах их условно называют центром вдоха (инспираторным).

Вентральные ядра содержат и инспираторные, и экспираторные нейроны. Их аксоны образуют синаптические контакты на мотонейронах межреберных мышц и мышц брюшной стенки. Обоюдное ядро связано с вентральными ядрами, обеспечивает согласование сокращения мышц глотки и гортани с дыхательным циклом. Между инспираторными и экспираторными нейронами существуют антагонистические отношения, которые проявляются в том, что возбуждение одних приводит к торможению других.

Одна из гипотез происхождения центрального дыхательного ритма (периодической смены возбуждения инспираторных и экспираторных нейронов) предполагает неоднородность популяции инспираторных нейронов - Ra и Rb.

Ra нейроны активны только на вдохе, а Rb нейроны активны и на вдохе, и на выдохе, причем их активность возрастает к концу вдоха, усиливается при увеличении афферентной импульсации от механорецепторов растяжения легких. Предположено, что Rb группа нейронов тормозит активность Ra нейронов.

Согласно этой гипотезе, упрощенный механизм центрального дыхательного ритма реализуется следующим образом. Предполагается, что Ra нейроны обладают спонтанной активностью. Их возбуждение через синаптические контакты вызывает возбуждение мотонейронов инспираторных мышц - происходит вдох. Посредством коллатералей возбуждение передается на Rb нейроны, которые посредством вставочных тормозных нейронов тормозят активность Ra нейронов. Они переходят в состояние торможения, перестают возбуждать инспираторные мотонейроны и происходит выдох. Торможение Ra нейронов вызывает прекращение активации Rb нейронов, которые в свою очередь перестают тормозить спонтанно активные Ra нейроны. Они возбуждаются, и происходит следующий вдох.

Центральный дыхательный ритм определяется активностью бульбарных нейронов, модулируется другими отделами ЦНС и афферентной импульсацией с периферии.

4. Значение центральных и периферических хеморецепторов. Частота и глубина дыхания определяются тонусом дыхательного центра, который зависит от общего состояния центральной нервной системы. Экспериментально доказано изменение активности дыхательного центра при сдвигах в газовом составе крови. Первые экспериментальные данные, доказывающие гуморальную регуляцию дыхания, были получены в опытах с перекрестным кровообращением (Фредерик, 1890 г). Изменение афферентной импульсации от хеморецепторов вызывает адекватное изменение частоты и глубины дыхания. Тем самым сохраняется постоянство газового состава артериальной крови при значительных колебаниях парциального давления кислорода в атмосферном воздухе (от 80 до 300 мм.рт.ст.).

· Нормоксия - нормальное напряжение кислорода в крови.

· Гипоксемия - пониженное напряжение кислорода в крови.

· Гипероксия - повышенное содержание кислорода в крови.

· Гипоксия - сниженное содержание кислорода в организме.

· Нормокапния - нормальное содержание в крови СО_2..

· Гиперкапния - повышенное содержаение в крови СО_2..

· Гипокапния - пониженное содержание в крови СО_2..

Типы вентиляции легких во многом зависят от напряжения газов.

· Нормовентиляция или эйпноэ (РСО₂ в альвеолах и артериальной крови поддерживается на уровне 40 мм рт.ст.).

· Гипервентиляция (РСО₂ больше 40 мм.ртст).

· Гиповентиляция (РСО₂ меньше 40 мм.рт.ст.).

· Повышенная вентиляция (увеличение минутного объема легких независимо от напряжения углекислого газа и кислорода, например, при мышечной работе).

· Эупноэ - вентиляция с ощущением комфорта.

· Тахипноэ - увеличение частоты дыхания.

· Брадипноэ - уменьшение частоты дыхания.

· Гиперпноэ - увеличение глубины дыхания.

· Апноэ - остановка дыхания, может возникать при гипоксии вследствие снижения оксигенации головного мозга.

· Ортопноэ - одышка в связи с застоем крови в малом круге кровообращения.

· Асфиксия - остановка дыхания в связи с параличом дыхательного центра.

Влияние РСО2 . При повышении напряжения углекислого газа в крови с 40 до 60 мм рт.ст. вентиляция легких возрастает с 6-7 л/мин до 70 л/мин. При дальнейшем увеличении напряжения газа минутный объем вентиляции не возрастает.

Влияние рН. Уменьшение рН крови на 0,1 увеличивает вентиляцию легких на 2л/мин (при РСО2 40 мм рт.ст.). Газовый ацидоз вызывает более значимое увеличение легочной вентиляции, чем метаболический.

Влияние РО2. Гипоксемия приводит к увеличению легочной вентиляции, но в гораздо меньшей степени, чем гиперкапния.

В условиях физиологической нормы регуляция внешнего дыхания обеспечивается изменениями рН и РСО2 в крови, но не РО2.

При патологии (отравлении барбитуратами), когда возбудимость дыхательного центра и его чувствительность к РСО2 уменьшается, артериальная гипоксемия становится основным стимулятором деятельности дыхательного центра. В этой ситуации назначение больным кислорода может стать опасным для жизни, так как может вызвать остановку дыхания.

Информацию о газовом составе крови дыхательный центр получает посредством периферических и центральных хеморецепторов.

Периферические хеморецепторы. Расположены в важнейших сосудистых рефлексогенных зонах - дуге аорты (аортальное тельце) и каротидном синусе. Основными являются рецепторы каротидного синуса. Реагируют на гиперкапнию, ацидоз и гипоксемию. При гипероксии их чувствительность к рН и РСО2 снижается. Преимущественно поставляют информацию в дыхательный центр о РО2. Афферентная импульсация от периферических хеморецепторов преимущественно усиливает активность инспираторных нейронов.

Центральные хеморецепторы. Находятся в продолговатом мозге. Реагируют на снижение рН ликвора. Их чувствительность очень высокая. Снижение рН на 0,01 обеспечивает увеличение легочной вентиляции на 4 л/мин. При снижении рН увеличивается общая интенсивность центрального дыхательного ритма (тонус дыхательного центра). Раздражение центральных хеморецепторов приводит к активации как инспираторных, так и экспираторных нейронов.

В состоянии физиологической нормы основным механизмом регуляции деятельности дыхательного центра является изменение рН ликвора.

5. Механорецепторы легких в регуляции дыхания.В легких выделяют три группы механорецепторов: рецепторы растяжения, ирритантные рецепторы, юкстаальвеолярные/капиллярные/ рецепторы.

Рецепторы растяжения. Находятся в гладкомышечном слое воздухоносных путей, отсутствуют в альвеолах и плевре. Обладают низкой способностью к адаптации. Афферентная импульсация от них увеличивается при растяжении легких на вдохе. Их возбудимость снижается при снижении РСО2 в альвеолярном воздухе.

Возбуждение от этой группы рецепторов передается по чувствительным волокнам вагуса в продолговатый мозг, усиливает экспираторную активность дыхательного центра и снижает инспираторную (активирует Rb нейроны и тормозит Raнейроны).

Перерезка вагуса приводит к снижению частоты, но увеличению глубины дыхания.

Рефлексы Геринга-Брейера ( 1868).

– Инспираторно тормозной рефлекс. Состоит в торможении входа при искусственном раздувании легких на вдохе.

– Экспираторно облегчающий рефлекс. Состоит в задержке выдоха при раздувании легких на выдохе.

– Парадоксальный эффект Хеда. Проявляется в судорожном вдохе при быстром раздувании легких.

– Рефлекс на спадение легких. Значительное уменьшение объема легких приводит к увеличению инспираторной активности.

Рецепторы растяжения являются важной составляющей в механизме ограничения продолжительности вдоха.

– Ирритантные рецепторы. Расположены в эпителии и субэпителии воздухоносных путей. Обладают высокой способностью к адаптации. Являются механо- и хемочувствительными. Раздражаются при растяжении легких, частицами пыли, парами аммиака, табачным дымом, едкими веществами. При их раздражении осуществляются защитные дыхательные рефлексы (кашель, чихание).

– Юкстаальвеолярные/капиллярные/ рецепторы. Находятся в капиллярах малого круга кровообращения. Активируются при гипертензии малого круга, действии гистамина, никотина, отеке легких и повреждении легочной ткани. Афферентная импульсация поступает в продолговатый мозг, вызывает изменение дыхания по типу ортопноэ. Одновременно происходит рефлекторная бронхоконстрикция.

6. Сопряженные рефлексы дыхания. Осуществляются при раздражении других экстеро- и интерорецепторов.

Артериальные прессорецепторы. Их раздражение увеличением давления в артериях приводит к слабому снижению вентиляции легких. Падение давления приводит к обратному эффекту.

Пропреорецепторы дыхательных мышц. Их количество на единицу объема мышечной ткани больше чем в большинстве скелетных мышц. Афферентация от инспираторных мышц возрастает при вдохе и снижается при выдохе. Является вспомогательным фактором для ограничения продолжительности вдоха.

Рецепторы верхних дыхательных путей. Сильное раздражение слизистой полости носа водой и едкими веществами приводит к временной остановке дыхания (рефлекс ныряльщиков). Важное значение имеют в акте глотания и защитных дыхательных рефлексах.

Влияние моторных зон ЦНС. Является определяющим при максимальной вентиляции легких в условиях физической нагрузки, когда МОД ( минутный объем дыхания ) возрастает до 120 л/мин. Эффект связан с активацией гипоталамических механизмов интеграции моторной активности и её вегетативного обеспечения.

Экстеротерморецепторы. Сильное возбуждение вызывает увеличение МОД ( минутного объема дыхания ).

Интеротерморецепторы. Повышение и незначительное понижение температуры тела приводит к усилению дыхания. Гипотермия вызывает снижение МОД.

Болевые экстерорецепторы. Их раздражение усиливает дыхание.

Гормональные влияния. Адреналин увеличивает МОД при стрессорных реакциях. Прогестерон способствует усилению дыхания при беременности.

7. Механизм первого вдоха новорожденного.К моменту рождения у ребенка сформированы структуры дыхательного центра, существует центральный дыхательный ритм, который проявляется во внутриутробных дыхательных движениях плода. Тонус нервной системы и дыхательного центра низкий. Оксигенация крови и выведение углекислого газа целиком определяется организмом матери. В процессе родовой деятельности прерывается связь ребенка с материнским организмом. Развивающаяся гиперкапния, гипоксемия и функциональный ацидоз посредством центральных и периферических хеморецепторов вызывают увеличение тонуса дыхательного центра. Большое значение в усилении инспираторной активности играет сильное раздражение тактильных, температурных и болевых экстероцецепторов. Сильное возбуждение инспираторных нейронов активирует инспираторные мотонейроны. Происходит вдох. В связи с существованием и активацией центрального дыхательного ритма и резким увеличением афферентации от механорецепторов растяжения возбуждение инспираторных нейронов уменьшается, но возбуждаются экспираторные нейроны. Возникает первый активный выдох. В связи с автоматией дыхательного центра вслед за ним происходят последующие вдох и выдох. Через несколько дыхательных экскурсий газовый состав крови нормализуется.