Дихателна и кръвоносна системи. Кръв

Произход на мозъка Савелиев Сергей Вячеславович

§ 6. Мозъчна консумация на кислород

Напълно неправилно е скоростта на мозъчния метаболизъм да се свързва с общата консумация на кислород от тялото (Schmidt-Nielsen, 1982). Наистина, при земеровката консумацията на кислород на 1 kg телесно тегло е 7,4 l/h, а при слона е 0,07 l/h. Това обаче е общата консумация на кислород, която варира на порядъци различни частителата както на слона, така и на земерката. Освен това при животни с различна биология количеството на потреблението на кислород от едни и същи органи на тялото също варира значително. Идеята, че потреблението на кислород в мозъка се променя пропорционално на размера на тялото, остава странно погрешно схващане. Ако консумацията на кислород в мозъка на някой бозайник спадне под 12,6 L/(kg-h), настъпва смърт. При това ниво на кислород мозъкът може да остане активен само за 10-15 секунди. След 30-120 s рефлексната активност избледнява и след 5-6 минути започва смъртта на невроните. С други думи, нервната тъкан практически няма собствени ресурси. Нито земеровката, нито дори слонът не биха имали шансове за оцеляване, ако не се осигури консумация на кислород от мозъка специални механизми. Мозъкът получава кислород, вода с електролитни разтвори и хранителни веществаспоред закони, които нямат нищо общо с метаболизма на други органи. Консумативните стойности на всички „консумативни“ компоненти са относително стабилни и не могат да бъдат под определено ниво, което осигурява функционалната активност на мозъка.

Трябва да се отбележи, че мозъкът често има решаващо влияниевърху метаболизма на цялото животно. Консумацията на енергия на мозъка не може да бъде под определена стойност. Осигуряването на това ниво се постига в различни систематични групи чрез промяна на скоростта на кръвообращението в съдовете на нервната система. Причината за тези разлики са промените в броя на капилярите на 1 mm мозъчна тъкан. Разбира се, в различни отделиВ мозъка дължината на капилярите може да варира значително. В зависимост от физиологичното натоварване луменът на капилярите може да се променя динамично. Въпреки това, този много среден показател осветява причините за увеличаването на сърдечната честота при дребните бозайници. Колкото по-малка е капилярната мрежа на мозъка, толкова по-голяма трябва да бъде скоростта на кръвния поток, за да се осигури необходимия приток на кислород и хранителни вещества. Можете да увеличите метаболизма поради сърдечната честота, дишането и скоростта на консумация на храна. Това се случва при дребните бозайници. Информацията за плътността на капилярите в мозъка на животните е много фрагментарна. Съществува обаче обща тенденция, показваща еволюционното развитие на капилярната мрежа на мозъка. В езерна жаба дължината на капилярите в 1 mm 3 мозъчна тъкан е около 160 mm, в хрущялна риба с цяла глава - 500, в акула - 100, в амбистома - 90, в костенурка - 350, в хатерия - 100 mm, при земеровка - 400, при мишки - 700, при плъхове - 900, при зайци - 600, при котки - 900, при кучета - 900, а при примати и хора - 1200-1400 mm. Трябва да се има предвид, че когато дължината на капилярите се намали, площта на тяхната контактна повърхност с нервна тъканнамалява експоненциално. Това показва, че за да се поддържа минимално ниво на доставка на кислород в мозъка, сърцето на земеровки трябва да бие няколко пъти по-бързо от това на примати и хора. Наистина, за човек тази стойност е 60–90 на минута, а за земеровката е 130–450. Масата на сърцето на земеровки трябва да бъде пропорционално по-голяма. При човека той е около 4%, при капуцина - 8%, а при земеверойдката - 14% от общото телесно тегло. Следователно, един от ключовите органи, които определят метаболизма на животните, е мозъкът.

Нека се опитаме да оценим реалния дял на енергията, изразходвана от тялото на животни с различна маса на мозъка и тялото. Голямата относителна маса на нервната система на дребните бозайници поставя високи изисквания към нивото на метаболизма на самия мозък. Разходите за поддържането му са сравними с разходите за поддържане на човешкия мозък, които са добре проучени. Основната консумация на хранителни вещества и кислород от човешкия мозък е приблизително 8-10% от цялото тяло. Когато организмът е неактивен, тази стойност е повече или по-малко постоянна, въпреки че може да варира значително при големи и малки представители на даден вид. Въпреки това дори тази стойност е непропорционално голяма. Човешкият мозък съставлява 1/50 от теглото на тялото и консумира 1/10 от цялата енергия - 5 пъти повече от всеки друг орган. Тези цифри са малко подценени, тъй като само консумацията на кислород е 18%. Нека добавим разходите за поддържане на гръбначния мозък и периферна системаи получаваме около 1/7. Следователно в неактивно състояние човешката нервна система консумира около 15% от енергията на цялото тяло. Сега помислете за ситуацията с активно работещ мозък и периферна нервна система. Според най-консервативните оценки енергийните разходи на един мозък се удвояват повече от два пъти. Като се има предвид общото повишаване на активността на цялата нервна система, може с увереност да се приеме, че около 25-30% от общите разходи на тялото са за нейната поддръжка (фиг. I-8).

Нервната система на бозайниците се оказва изключително „скъп” орган, така че колкото по-малко време мозъкът работи в интензивен режим, толкова по-евтина е поддръжката му. Проблемът се решава по различни начини. Един от методите е свързан с минимизиране на времето на интензивна работа на нервната система. Това се постига чрез голям набор от вродени, инстинктивни поведенчески програми, които се съхраняват в мозъка като набор от инструкции. Инструкции за различни формиповедението се нуждае само от малки корекции за специфични условия. Мозъкът почти не се използва за вземане на индивидуални решения въз основа на личния опит на животното. Оцеляването става статистически процесприлагане на готови форми на поведение към конкретни условия на средата. Енергийните разходи за поддържане на мозъка се превръщат в ограничител на интелектуалната дейност за малките животни.

Например, да кажем, че американската скалопусна къртица реши да използва мозъка си като примати или хора. Нека разгледаме началните условия. Бенка с тегло 40 g има мозък с тегло 1,2 g и гръбначен мозък заедно с периферна нервна система с тегло приблизително 0,9 g. нервна система, съставляващи повече от 5% от телесното тегло, бенката изразходва около 30% от всички енергийни ресурситяло. Ако той мисли за решаване на шахматен проблем, тогава разходите на тялото му за поддържане на мозъка ще се удвоят, а самият бенка моментално ще умре от глад. Дори бенката да тласка безкрайното в червата земен червейот черен хайвер, тогава той така или иначе ще умре. Мозъкът ще се нуждае от толкова много енергия, че ще възникнат неразрешими проблеми със скоростта на получаване на кислород и доставяне на първоначалните метаболитни компоненти от стомашно-чревния тракт. Подобни трудности ще възникнат при отстраняването на метаболитните продукти от нервната система и нейното основно охлаждане. Така дребните насекомоядни и гризачите са обречени да не станат шахматисти. Техният мозък е инстинктивен и енергийните проблеми на неговото съдържание поставят непреодолими бариери пред развитието на индивидуалното поведение. На индивидуално ниво може да възникне само вариативност в прилагането на вродени поведенчески програми.

Ориз. I-8. Обменни процесив мозъка на примата.

В метаболизма на нервната система могат да се разграничат три основни динамични процеса: обмен на кислород и въглероден диоксид, потребление органична материяи освобождаването на катаболни продукти, обмен на вода и електролитни разтвори. Делът на тези вещества, консумирани от човешкия мозък, е посочен в долната част. Обмяната на вода и електролитни разтвори се изчислява като времето, необходимо на цялата вода в тялото да премине през мозъка. Горният ред е пасивното състояние, долният ред е тежка работанервна система.

Достатъчно е обаче леко да увеличите размера на тялото и възниква качествено различна ситуация. Сив плъх (Rattus rattus)има нервна система, тежаща приблизително 1/60 от телесното тегло. Това вече е достатъчно за постигане забележим спадотносителен мозъчен метаболизъм. Няма смисъл да се преразказват резултатите от интелектуалните експерименти и наблюдения на плъхове, а степента на индивидуализация на поведението не е сравнима с тази на къртиците и земеровки. Очевидно предимствоУвеличаването на телесното тегло е намаляване на разходите за поддържане на мозъка. Постоянно работещ периферни частине са толкова скъпи, колкото мозъка, така че увеличаването на телесното тегло води до относително „по-евтин“ мозък.

Следователно, за да създадете персонализиран мозък, имате нужда от животно с достатъчно голяма телесна маса. С други думи, има един вид бариера, която чрез размера на тялото и мозъчната маса ограничава способността на животните да учат и индивидуализират поведението. Малко животно с голям мозък и високи разходи за поддържането му няма да може да осигури разходите за енергия за увеличаване на активността му. По този начин не може да се очакват решения на сложни проблеми или дълбока индивидуализация на адаптивното поведение. Ако животното е голямо и размерът на мозъка е относително малък, тогава значителни колебания в енергийните разходи за неговото поддържане са приемливи. В тази ситуация, както индивидуализацията на поведението, така и сложни процесиизучаване на. Въпреки това, дори и голямо животно с добро развит мозъкима енергийни проблеми. Нервната система е твърде скъпа, за да бъде използвана интензивно. Малката и интензивно работеща нервна система изразходва колосален дял от ресурсите на тялото. Тази ситуация е нерентабилна. Енергийно оправдано решение може да бъде само краткосрочното използване на мозъка за решаване на конкретни проблеми. Това се наблюдава при големите бозайници. Кратката активност бързо се заменя с продължителна почивка.

Така малката и голямата нервна система имат своите предимства. За да реализирате инстинктивно поведение, можете да имате малък мозък, но неговата адаптивност се свежда до модификации на инстинкта. Голям мозъкТова струва на собственика си доста, но високите разходи за енергия са напълно оправдани. Големият мозък ви позволява да се справите сложни задачикоито нямат готови инстинктивни решения. Цената на прилагането на такива механизми на адаптивно поведение е много висока, така че и животните, и хората се опитват да използват мозъка възможно най-малко.

Привилегия на нервната система

Нервната система на много животни (и особено на бозайници) има едно свойство, което я поставя в изключителна позиция. Това свойство се дължи на неговата изолация от останалата част от тялото. Като основен механизъм за интегриране на работата вътрешни органии основата на поведението е " чуждо тяло„за собственото си тяло. Имунната система гледа на нервната система много като на треска. Ако имунната система „достигне“ до мозъка, тогава започват тежки автоимунни процеси, които са несъвместими с живота.

Получава се парадоксална ситуация. Нервната система консумира огромна част от кислорода и хранителните вещества на цялото тяло, които получава чрез кръвта. В същото време той трябва да бъде внимателно изолиран от кръвоносна система, защото се разглежда от клетките на имунната система като чужд обект.

От гледна точка на биологичната целесъобразност се вижда очевидно противоречие. Основният интегриращ орган не трябва да бъде чужд за имунната система. Въпреки това, това е факт, за който е доста лесно да се намери ясно обяснение. Мозъкът съдържа твърде много специализирани органични компоненти, които не се използват никъде другаде в тялото. Създайте в имунна системамеханизмът за разпознаването им като „свои“ клетки е изключително сложен и неоправдан. Много „по-евтино“ е просто да отделите нервната система от останалата част от тялото. Този принцип на изолация се прилага в тестисите, яйчниците и нервната система. В най-общата си форма изолацията на нервната система се поддържа от кръвно-мозъчната бариера, която се състои от няколко вида специализирани клетки. За да се разбере изолацията на нервната система от останалата част от тялото, е необходимо да се разгледат елементарните принципи на нейната структура.

От книгата Най-новата книга с факти. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и други науки за земята. биология и медицина] автор

От книгата Окото на ума автор Хофстадтер Дъглас Робърт

От книгата Мозък и душа [Как нервна дейностоформя нашите вътрешен свят] от Frith Chris

26 DAGLAS HOFSTADTER Разговор с мозъка на Айнщайн Ахил и костенурката случайно се сблъскват на брега на осмоъгълно езеро в Люксембургските градини в Париж. Това езерце винаги е било любимо място за разходки с лодка за млади двойки; тези дни техните лодки са често

От книгата Най-новата книга с факти. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и други науки за земята. Биология и медицина автор Кондрашов Анатолий Павлович

Ние не възприемаме света, а негов модел, създаден от мозъка.Това, което възприемаме, не са онези сурови и двусмислени сигнали, идващи от външния свят към нашите очи, уши и пръсти. Нашето възприятие е много по-богато - то съчетава всички тези суровини

От книгата Кръвта: Реката на живота [От древни легенди до научни открития] от Айзък Азимов

Каква е мощността, консумирана от човешкия мозък? Установено е, че в състояние на будност човешкият мозък изразходва около 20 бр

От книгата Развъждане на риба, раци и домашни водолюбиви птици автор Задорожная Людмила Александровна

Защо редовната консумация на алкохол, дори умерена, е вредна за тялото? Алкохолизмът е един от видовете наркомания. Дори умерената консумация на алкохол може да доведе до тежка, понякога почти неустоима зависимост от него. Механизмът на това

От книгата Сегашно състояниебиосферна и екологична политика автор Колесник Ю. А.

Глава 4 Препятствия пред кислорода В нормална атмосфера хемоглобинът свързва само кислород. Това означава, че свързването на кислорода не се влияе от други компоненти на въздуха: азот, въглероден диоксид, водна пара или аргон. Хемоглобинът се събира

От книгата Биологична химия автор Лелевич Владимир Валерианович

От книгата на автора

7.5. Цикъл на кислорода От всички газове, присъстващи в атмосферата, както и разтворени в Световния океан, кислородът е от особен интерес, тъй като осигурява висок добив на енергия по време на аеробна дисимилация за почти всички организми на Земята и по същество се намира в

От книгата на автора

Реактивни кислородни видове (свободни радикали) В тялото, в резултат на окислително-редукционни реакции, генерирането на реактивни кислородни видове (ROS) постоянно възниква по време на едноелектронна редукция на кислород (молекулата има несдвоен електрон на

На въпроса: Какъв процент кислород приема мозъкът? дадено от автора Грешно изчислениенай-добрият отговор е Въпреки че при възрастен мозъкът тежи само около 2% от теглото на тялото, мозъкът консумира приблизително 25% от общия кислород, консумиран от тялото...
Мозъкът използва приблизително същото количество кислород като активния мускул.
(„почиващият“ мозък консумира 9% от цялата енергия и 20% кислород, „мислещият“ мозък консумира около 25% от хранителните вещества, влизащи в тялото, и приблизително 33% необходими за тялотокислород)

Отговор от стрелец[гуру]
Защо да облагате мозъка си така?...


Отговор от невроза[гуру]
скъперник


Отговор от Хвърли[активен]
Всички хранителни вещества и кислород и изобщо всичко необходимо се доставя до органите чрез кръвта, а както знаете съставът на кръвта се наблюдава от организма много стриктно... най-малкото отклонение води до различни патологии. От тази гледна точка концентрацията на кислород в кръвта е постоянна и се доставя на органите според съотношението им на маса, а не 10-30 и особено не 90% въглехидрати, както беше отбелязано по-горе. Ами както правилно се каза, зависи до каква степен са натоварени с работа определени тъкани, където окислително-възстановителните процеси протичат по-бързо и кръвообращението е по-интензивно, съответно и усвояването на кислород... не може да става дума от всякакви средни статистически проценти. Но най-голямата консумация на кислород все пак е в мускулите... а не в мозъка :))))


Отговор от Лейди Галина cskdf[гуру]
Ако мозъкът е напрегнат, т.е. работи, взема точно толкова, колкото му трябва, защото той е МОЗЪК! Е, ако е мързелив, тогава защо му трябва кислород? Без желание за работа той така или иначе ще умре. Вярно ли е?


Отговор от Кристина съм аз[активен]
аз нямам....


Отговор от Георгий Юриевич[гуру]
Ами ако мозъците са пилешки?


Отговор от Белкина Екатерина[гуру]
Зависи от мозъка и мисловния процес.


Отговор от Иванов Иван[гуру]
Според различни оценки 10-30%.
Но това не е по-важно, а че други органи могат да оцелеят без кислород много дълго време,
след това след няколко минути мозъкът умира на части (инсулт) или напълно.
Кръвният поток, чрез който хемоглобинът пренася кислород към мозъка, е блокиран - това е всичко.
А при липсата на О2 във въздуха също няма механизъм целият да се мобилизира специално към мозъка, така че и тук той е първият, който страда


Отговор от Успех[гуру]
Толкова, колкото е необходимо на тялото, за да функционира правилно!


Отговор от Ирка-дурка[експерт]
a 4e tebya takou vopros zainteresoval=)


Отговор от Проклет джин[гуру]
15 процента кислород.


Отговор от Александър Твърди[гуру]
Снабдяването на мозъка с кислород зависи от цвета на косата. Ако една жена има руса, сламенокафява или сива коса, тогава всеки косъм доставя повече кислород на мозъка. И ако е тъмно, кестеняво или черно, тогава структурата на косата се запушва с боя и възпрепятства притока на кислород.
Най-ниското снабдяване на мозъка с кислород се наблюдава при жените, които боядисват косата си различни цветовеедновременно. (червено - лилаво - зелено)
При жени с дълги руса коса(наричам ги блондинки) най-висок процент на кислород, влизащ в мозъка! Учените смятат, че количеството кислород, което тече вътре в косъма, е това, което влияе върху окислителните, умствените и други биологични процеси. Поради тази причина блондинките по-често изпитват световъртеж и неадекватна оценка на света около тях.


Отговор от Б-бой Хасеки[гуру]
1% мозък


Отговор от Олга Сеник[гуру]
Трудно е да се оцени количеството консумиран кислород като процент, защото... това е доста индивидуален и подвижен индикатор; при условия на хипоксия (липса на кислород) други тъкани могат временно да преминат към анаеробни метаболитни пътища и мозъкът работи само с кислород (и глюкоза, между другото), следователно при тези условия на кислороден дефицит, ПРОЦЕНТЪТ на кислородна консумация на мозъка се увеличава съответно.


Отговор от Потребителят е изтрит[гуру]
мозъкът получава от 3 до 8% кислород


Отговор от Светлана[гуру]
ха ха ха ха ха


Отговор от Олег Агафонов[гуру]
Здравейте.
Взема 0%, защото няма начин (кислородът) да стигне до там (до мозъка...))
Чао.


Отговор от Александра[гуру]
Човешкото тяло, когато е в спокойно, отпуснато състояние, абсорбира около триста кубически сантиметра кислород на минута. Мозъкът заема една шеста от него - това са петдесет кубически сантиметра, независимо дали човек спи или е буден. И от петстотин грама въглехидрати, които човешкото тяло усвоява, мозъкът поема деветдесет.


Отговор от Аква Ирина[гуру]
..всичко зависи от количеството мозък...


Мозъкът лакомо абсорбира кислород. Това може лесно да се провери чрез определяне на концентрацията на кислород в артериалните и венозна кръв. По време на почивка мозъкът консумира 20 пъти повече кислород от мускулната тъкан. По време на интензивна умствена работа консумацията на кислород от мозъка ясно се увеличава.

Тези цифри показват и ненаситната нужда на мозъка от кислород. Теглото на мозъка на възрастен обикновено е 2-2,5 процента от телесното тегло. В същото време мозъкът консумира 1/5 или дори 1/4 от целия кислород, който консумира човешкото тяло.

Не мислим добре в задушна стая. Явно всеки е преживявал това. Някои хора изпитват особено трудности с липсата на кислород. Ами децата ни? Те понасят още по-лошо недостига на кислород. И това не е случайно. При дете на възраст под четири години около половината от кислорода, консумиран от тялото, се консумира от мозъка.

Мозъчната тъкан е най-чувствителна към лекарства и етилов алкохол. Дори малки концентрации на алкохол потискат дишането й...

Изследователите изчисляват, че доставката на кислород, разтворен в кръвта, в кръвоносните съдове на мозъка и в самата тъкан, е много ограничена. Собствените му ресурси са достатъчни само за 10 секунди. Ако кислородът не се доставя през кръвния поток, тогава много скоро може да настъпи биохимична катастрофа.

Но всъщност защо мозъчната тъкан се нуждае от много кислород?

Вероятно, за да се върши работа, мозъкът би могъл да живее. И тук се сблъскваме с феномен, който е характерен само за мозъка.

За да вършите работа, трябва да изгорите някакъв вид гориво. Глюкозата е почти единственото гориво за мозъка. Кислородът се изразходва главно за окисляването на това вещество. Крайните продукти на трансформацията на глюкозата са въглероден диоксид и вода. В този случай обаче се образува друг универсален източник на енергия - молекулата АТФ. Той осигурява почти целия енергиен разход на мозъка.

Мозъкът в известен смисъл е безмерен. Той няма значителни запаси от глюкоза и живее, както се казва, за днес.

Можете да проверите това чрез прост опит. С обикновена безопасна самобръсначка нарязахме тънки резени от вътрешните органи на лабораторни мишки: черен дроб, бъбреци, мускули. По-трудно е да се направят разрези на кората на главния мозък, но е възможно.

Нека поставим участъци от всеки орган поотделно физиологичен разтвор, разсипани в малки съдове с обем от по няколко кубични сантиметра. Към съдовете ще прикрепим стъклени манометри с деления. Да не наливаме в манометъра голям бройспециално приготвена и оцветена течност. Сега нека спуснем цялата ни конструкция във вана с топла вода, но така че манометърът да е извън ваната, а съдът да е вътре в нея. Температурата на водата във ваната е 37 градуса, тоест близка до телесната температура на лабораторно животно.

Парчетата на органите дишат и консумират кислород. Обемът на газа в съда намалява и това се отразява в показанията на манометъра. Колона от течност пълзи нагоре. Разбира се, бавно, но доста забележимо. По този начин можете да изчислите колко кубически милиметра кислород са били абсорбирани от 100 милиграма тъканна проба за една минута.

И тук сме изправени пред необичайно явление. Части от черния дроб, бъбреците и мускулната тъкан консумират кислород с постоянна скорост за доста дълго време. Във всеки случай този процес може да се наблюдава пет или десет минути. Мозъчната тъкан е друг въпрос. Дишането й бързо се забавя, но щом се добави капка глюкозен разтвор, тя се съживява и диша отново със същата интензивност.

Опитът, който имаме, е много ясен. Това показва, че нервните клетки на мозъчната кора покриват своите енергийни нужди почти изключително от глюкоза, която се транспортира чрез кръвния поток.

И сега възниква легитимен въпрос: как при окисляването на глюкозата се получава друг универсален източник на енергия - молекулите на аденозинтрифосфорната киселина?

Хипократ - великият лекар Древна Гърция- в едно от произведенията си той пише: „В човека има и горчиво, и солено, и сладко, и кисело, и твърдо, и меко, и много повече в безкраен брой, разнообразие в свойства, количество, сила.“ Използвайки примера на окислителните трансформации на глюкозата в човешкия мозък и образуването на друг универсален източник на енергия - аденозинтрифосфорна киселина, можем да проследим системата от невероятни трансформации на "сладката", глюкоза, в АТФ, "кисело", според на Хипократ.

Ако просто изгорите молекули глюкоза в поток от кислород, се образуват вода и въглероден диоксид. Това ще подчертае значителна сумаенергия. Разбира се, този метод за генериране на енергия е неприемлив за жива клетка. Енергията в клетката се консумира на малки порции. Тя трябва да се формира постепенно и да се натрупва „в резерв“. Имайки резерв от „запазена енергия“, живата клетка е в състояние да реагира изключително бързо на промените външна среда. Освен това процесът на производство на енергия от клетката може или да се забави, или рязко да се ускори.

Всеки от нас е виждал това безброй пъти. Например, седяхте тихо на един стол. Консумацията на енергия в мускулната тъкан е сравнително малка. Ти бързо се изправи и започна бързо да бяга; Инсталацията за производство на биохимична енергия работеше на пълен капацитет.

Започва дълга верига от биохимични трансформации на глюкозата. Той включва десетки химически трансформации на постепенно разделящата се молекула на първоначалното съединение. Но в случая ни интересува краен резултат. При пълното окисляване на една молекула глюкоза се синтезират тридесет и осем молекули аденозинтрифосфорна киселина.

Сега става ясно защо енергията в мозъка се генерира главно чрез окисление на глюкозата, чрез дишане. С този метод се образува особено много. Процесът на мислене е съпроводен със значителен разход на енергия в най-буквалния смисъл на думата.


Консумация на O2 в покой.Количеството кислород, консумирано от тъканите, зависи от функционално състояниеклетките, които го изграждат.В табл Таблица 23.1 показва данни за консумацията на кислород от различни органи и техните части, когато тялото е в покой нормална температура. Скоростта на консумация на кислород от определен орган () обикновено е


изразено в ml O2 към 1 Жили 100 g маса за 1 минута (това отчита масата на органа в природни условия). В съответствие със Принципът на Фикопределен въз основа на кръвотечение() през един или друг орган и разлики в концентрациите O 2 в тялото артериална кръви венозна кръв, изтичаща от него ():

(1)

Когато тялото е в покой кислородът се абсорбира относително интензивно от миокарда и сивото вещество на мозъка(по-специално кора), черен дробИ бъбречна кора.В същото време скелетни мускули, далакът и бялото вещество на мозъка консумират по-малко кислород (Таблица 23.1).

Разлики в консумацията на кислород различни областиединИ същият орган.Може да се измери в много органи кръвен поток през ограничени участъци от тъкан чрез определяне на клирънса на инертни газове(например 85 Kg, 133 Xe и H2). По този начин, ако е възможно да се вземе кръвна проба от вена, която дренира дадена област, тогава този метод позволява да се определи консумацията на кислород в нея. В допълнение, преди няколко години беше разработен методът позитронно-емисионна томография (PET), който дава възможност за директно измерване на кръвния поток и консумацията на O 2 в определени части на органи. Този метод успешно се използва за изследване на човешкия мозък. Преди въвеждането на метода PET, както се вижда от табл. 23.1, измерва регионалното потребление O 2 е възможен само в няколко органа.

При изследване на консумацията на кислород от мозъчните тъкани на различни бозайници беше показано, че кората мозъчни полукълбаизразходва от 8 10 −2 до 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Въз основа на консумацията на O2 от целия мозък и мозъчната кора може да се изчисли средната консумация на O2 бялото вещество на мозъка.Тази стойност е приблизително 1 10 −2 ml g −1 min −1. Директно измерванеабсорбцията на O 2 от области на мозъка при здрави индивиди, използвайки метода на позитронно-емисионната томография, дава следните стойности: за сива материяразлични области) - приблизително от 4 до 6-10 -2 ml g -1 -min -1, за бяло вещество-2-102 mlg −1 min −1. Може да се предположи, че консумацията на кислород варира не само в зависимост от мястото, но и в различни клеткиедин парцел. Всъщност, при измерване (използвайки платинени микроелектроди) регионалното потребление на O 2 от повърхностните клетъчни слоеве на мозъчната кора, беше показано, че при условия на лека анестезия това потребление в малки области варира от приблизително 4-10 -2 до 0,12 ml - g −1 -min −1 . Резултати от авторадиография


ГЛАВА 23. ТЪКАННО ДИШАНЕ 629

Таблица 23.1. Средни стойности на скоростта на кръвния поток (), артериовенозна разлика в O 2 () и консумация на 0 2 () в различни органичовек при 37 °C
Орган Източник на данни
Кръв
Скелетни мускули: в покой с тежка физическа дейност
далак
Мозък: кора бяло вещество
Черен дроб
Бъбреци: кора външен слой на медула вътрешен слой на медула
Сърце: в покой при тежко физическо натоварване

Физическите изследвания на регионалния кръвен поток (използвайки йод-14C-антипирин) и регионалната консумация на глюкоза (използвайки 14C-2deoxyglucose) в мозъчната кора предполагат, че тези параметри също се различават значително в съседните области. При хора над 30 години регионалният кръвен поток и консумацията на O2 в сивото вещество на мозъка постепенно намаляват с възрастта. Приблизително еднакви разлики в консумацията на кислород са открити между отделните части на бъбреците. IN корабъбреците, средната консумация на O 2 е няколко пъти по-висока, отколкото в вътрешни зониИ медуларни папили.Тъй като нуждите от кислород на бъбреците зависят главно от интензивността на активната реабсорбция на Na + от лумена на тубулите в тъканта, се смята, че такива изразени разлики в регионалната консумация на O 2 се дължат главно на разликата между стойностите ​на тази реабсорбция в кортикалната и медула .

Консумация на O2 при условия повишена активносторган. INАко дейността на който и да е орган се увеличи по една или друга причина, скоростта на енергийния метаболизъм в него също се увеличава, а оттам и нуждата на клетките от кислород. По време на консумация на физическа активност


О 2 миокардна тъканможе да се увеличи 3-4 пъти, и работи скелетни мускули-повече от 20-50 пъти в сравнение с нивото на покой. O консумация от 2 тъкани бъбрекнараства с увеличаване на скоростта на реабсорбция на Na +.

В повечето органи скоростта на абсорбция на O 2 не зависи от скоростта на кръвния потокв тях (при условие, че напрежението на O 2 в тъканите е достатъчно високо). Бъбреците са изключение. Има критична скорост на перфузия, превишаването на която причинява образуването на ултрафилтрат; при това ниво на филтрация повишен кръвен потокпридружено от повишена консумацияОколо 2 бъбречна тъкан. Тази особеност се дължи на факта, че интензивността гломерулна филтрация(и следователно реабсорбцията на Na +) е пропорционална на скоростта на кръвния поток.

Зависимост на консумацията на O2 от температурата. Консумацията на O2 от тъканите е изключително чувствителна към температурните промени. С понижаването на телесната температура енергийният метаболизъм се забавя и нуждата от кислород в повечето органи намалява. При нормална терморегулация се увеличава активността на органоните, участващи в поддържането на топлинния баланс, и тяхната консумация на кислород се увеличава. Такива органи включват по-специално скелетните мускули; тяхната терморегулаторна функция се осъществява чрез увеличаване мускулен тонуси треперене (стр. 667). Повишаване на телесната температура


63β ЧАСТ VI. ДЪХ


придружено от увеличаване на нуждата от кислород в повечето органи. Според правилото на Вант Хоф, когато температурата се промени с 10 o C в диапазона от 20 до 40 o C, потреблението на кислород от тъканите се променя в същата посока 2 3 пъти (Q 10 = 2-3). За някои хирургични операцииМоже да се наложи временно спиране на кръвообращението (и следователно снабдяването на органите с O2 и хранителни вещества). В същото време, за да се намали нуждата от кислород на органите, често се използва хипотермия (понижаване на телесната температура): на пациента се дава толкова дълбока анестезия, че механизмите на терморегулация се потискат.

Кръвоносната система се състои от сърце и кръвоносни съдове. Ритмичните контракции на сърдечния мускул осигуряват непрекъснато движение на кръвта затворена системасъдове. Кръвта, изпълнявайки трофична функция, транспортира хранителни вещества от тънките черва до клетките на цялото тяло, също така осигурява транспортирането на кислород от белите дробове до тъканите и въглероден диоксид от тъканите до белите дробове, изпълнявайки дихателната функция.

В същото време в кръвта циркулира голямо количество биологично активни вещества. активни вещества, които регулират и комбинират функционалната активност на телесните клетки. Кръвта осигурява изравняване на температурата различни частитела. Дихателната системавключва носната кухина, ларинкса, трахеята, бронхите и белите дробове. В процеса на дишане кислородът постоянно навлиза в тялото от атмосферния въздух през алвеолите на белите дробове и въглеродният диоксид се отделя от тялото.

Процес на дишане- това е цял комплекс физиологични процеси, в чието изпълнение не само участва Машина за подпомагане на дишането, но и кръвоносната система. Трахеята в долната си част е разделена на два бронха, всеки от които, навлизайки в белите дробове, се разклонява като дърво. Крайните най-малки разклонения на бронхите (бронхиолите) преминават в затворени алвеоларни канали, в стените на които има голям брой сферични образувания - белодробни везикули (алвеоли). Всяка алвеола е заобиколена от гъста мрежа кръвоносни капиляри. Общата повърхност на всички белодробни везикули е много голяма, тя е 50 пъти по-голяма от повърхността на човешката кожа и възлиза на повече от 100 m2. Белите дробове са разположени в херметически затворена кухина гръден кош. Те са покрити с тънка гладка мембрана - плеврата; същата мембрана покрива вътрешността на гръдната кухина. Пространството, образувано между тези два слоя на плеврата, се нарича плеврална кухина.

Налягане в плеврална кухинавинаги под атмосферното ниво при издишване с 3-4 mm Hg. чл., при вдишване - с 7-9 мм. Дихателният механизъм се осъществява рефлексивно (автоматично). В покой въздухообменът в белите дробове се осъществява в резултат на дихателни ритмични движения на гръдния кош. При намаляване на гръдна кухинаналягане, част от въздуха се засмуква в белите дробове (съвсем пасивно поради разликата в налягането) и се получава вдишване. След това гръдната кухина намалява и въздухът се изтласква от белите дробове - настъпва издишване. Разширяването на гръдната кухина възниква в резултат на активността на дихателните мускули. В покой, при вдишване, гръдната кухина се разширява със специален дихателен мускул, което беше обсъдено по-рано - диафрагмата, както и външните междуребрени мускули; с интензивен физическа работадруги (скелетни) мускули също са включени. Издишването в покой се извършва ясно пасивно, с отпускане на мускулите, извършили вдишването, гръдния кош под въздействието на гравитацията и атмосферно наляганенамалява.

При интензивна физическа работа издишването включва коремните мускули, вътрешните междуребрени мускули и други скелетни мускули. Систематични класове физически упражненияи спортът укрепва дихателната мускулатура и спомага за увеличаване на обема и подвижността (екскурзия) на гръдния кош. Етапът на дишане, при който кислородът от атмосферния въздух преминава в кръвта, а въглеродният диоксид от кръвта в атмосферен въздух, наречено външно дишане; преносът на газове по кръвен път е следващият етап и накрая тъканното (или вътрешно) дишане - консумацията на кислород от клетките и освобождаването на въглероден диоксид в резултат биохимични реакциисвързани с образуването на енергия за осигуряване на жизнените процеси на тялото.

Външно (белодробно) дишанеизвършва се в алвеолите на белите дробове. Тук, през полупропускливите стени на алвеолите и капилярите, кислородът преминава от алвеоларния въздух, запълвайки кухините на алвеолите. Молекулите на кислорода и въглеродния диоксид извършват този преход за стотни от секундата. След като кислородът се пренесе от кръвта към тъканите, възниква тъканно (вътреклетъчно) дишане. Кислородът преминава от кръвта в интерстициалната течност и оттам в тъканните клетки, където се използва за осигуряване на метаболитни процеси. Въглеродният диоксид, който се произвежда интензивно в клетките, преминава в интерстициалната течност и след това в кръвта. С помощта на кръвта се транспортира до белите дробове, откъдето се изхвърля от тялото.

Преминаването на кислород и въглероден диоксид през полупропускливите стени на алвеолите, капилярите и мембраните на червените кръвни клетки. бели кахъри, около сивото, се състои от процеси, които свързват нервните клетки на гръбначния мозък; възходяща сетивна (еферентна), свързваща всички органи и тъкани човешкото тяло(с изключение на главата) с мозъка, низходящи двигателни (аферентни) пътища, отиващи от мозъка към двигателните клетки на гръбначния мозък.

По този начин не е трудно да си представим, че гръбначният мозък изпълнява рефлексна и проводяща функция за нервните импулси. IN различни отделиГръбначният мозък съдържа моторни неврони (моторни нервни клетки), които инервират мускулите на горните крайници, гърба, гърдите, корема и долните крайници.

IN сакрален регионразположени са центрове за дефекация, уриниране и сексуална активност. Важна функция на моторните неврони е постоянното осигуряване на необходимия мускулен тонус, благодарение на което всички рефлекторни двигателни действия се извършват меко и плавно. Тонусът на центровете на гръбначния мозък се регулира от висшите отдели на централната нервна система. Лезиите на гръбначния мозък водят до различни разстройствасвързани с провал проводникова функция. Всички видове наранявания и заболявания на гръбначния мозък могат да доведат до нарушения на болковата и температурна чувствителност, нарушаване на структурата на комплекса произволни движения, мускулен тонус и пр. Мозъкът е сбор голямо количествонервни клетки. Състои се от предна, междинна, средна и задна част.

Структура на мозъканесравнимо по-сложна от структурата на всеки орган от човешкото тяло. Нека назовем някои характеристики и жизненоважни функции. Така например, такова образуване на задния мозък като медула, е местоположението на най-важните рефлексни центрове(дихателни, хранителни, регулиращи кръвообращението, изпотяване). Следователно увреждането на тази част от мозъка причинява незабавна смърт. Няма да говорим подробно за специфичната структура и функции на мозъчната кора, но трябва да се отбележи, че мозъчната кора е най-младата част от мозъка във филогенетично отношение (филогенезата е процесът на развитие на растителни и животински организми по време на съществуването на живот на Земята).

В процеса на еволюция кората на главния мозък придобива значителни структурни и функционални характеристикии става най-висшият отдел на централната нервна система, оформящ дейността на тялото като цяло във връзката му с околната среда. Очевидно ще бъде полезно да се характеризират още някои анатомо-физиологични особености на човешкия мозък.

Човешкият мозък тежи средно 1400 гр. Връзката между теглото на мозъка и теглото на човешкото тяло, съгл. различни автори, е сравнително малък. Многобройни изследвания са установили, че нормалната мозъчна дейност е свързана с кръвоснабдяването. Както е известно, основният източник на енергия, необходим за функционирането на нервните елементи, е процесът на окисление на глюкозата. Мозъкът обаче няма резерви от въглехидрати, още по-малко от кислород и следователно нормален обменвеществата в него зависят изцяло от постоянната доставка на енергийни ресурси с кръвта.

Мозъкът е активен не само по време на будност, но и по време на сън. Мозъчната тъкан консумира 5 пъти повече кислород от сърцето и 20 пъти повече от мускулите. Съставлявайки само около 2% от телесното тегло на човек, мозъкът абсорбира 18-25% от кислорода, консумиран от цялото тяло. Мозъкът значително превъзхожда останалите органи по консумация на глюкоза. Той използва 60-70% от глюкозата, произведена от черния дроб, което възлиза на 115 g на ден, и това въпреки факта, че мозъкът е на едно от последните места по количество кръв, която съдържа.

Влошаването на кръвоснабдяването на мозъка може да бъде свързано с липса на физическа активност ( по заседнал начинживот). При липса на физическа активност най-честите оплаквания са главоболие с различна локализация, интензивност и продължителност, световъртеж, слабост, намалена умствена работоспособност, нарушение на паметта и раздразнителност. Вегетативната нервна система е специализиран отдел на единната нервна система на мозъка, регулиран по-специално от мозъчната кора.

За разлика от соматичната нервна система, която инервира волевата (скелетната) мускулатура и осигурява общата чувствителност на тялото и другите сетивни органи, вегетативната нервна система регулира дейността на вътрешните органи - дишане, кръвообращение, отделяне, размножаване, жлези. вътрешна секрецияи др. Вегетативната нервна система се разделя на симпатикова и парасимпатикова система.

Дейност на сърцето, кръвоносните съдове, храносмилателните органи, отделителната система, репродуктивните органи и др.; регулиране на метаболизма, топлинна формация, участие във формирането на емоционални реакции (страх, гняв, радост) - всичко това е под контрола на симпатиковата и парасимпатиковата нервна система и всички под същия контрол от по-високата част на централната нервна система . Експериментално е доказано, че тяхното влияние, макар и антагонистично по природа, е последователно в регулацията основни функциитяло. Рецептори и анализатори. Основното условие за нормалното съществуване на организма е способността му бързо да се адаптира към промените заобикаляща среда. Тази способност се реализира благодарение на присъствието специално образование- рецептори.

Рецепторите, които имат строга специфичност, се трансформират външни стимули(звук, температура, светлина, налягане и др.) в нервни импулси, което според нервни влакнапредадени на централната нервна система. Човешките рецептори се разделят на две основни групи: екстеро (външни) и интеро (вътрешни) рецептори. Всеки такъв рецептор е интегрална частанализираща система, в която пристигат импулси и която се нарича анализатор.

Анализаторът се състои от три отдела - рецепторен, проводящ дял и централно образувание в мозъка. Най-високият отдел на анализатора е кортикалния. Без да навлизаме в подробности, ще изброим само имената на анализаторите, чиято роля в живота на всеки човек е известна на мнозина. Това е кожен анализатор (чувствителност към тактилна, болка, топлина, студ), двигателен (рецепторите в мускулите, ставите, сухожилията и връзките се възбуждат под въздействието на натиск и разтягане), вестибуларен (възприема позицията на тялото в пространството), зрителни (светлина и цвят), слухови (звук), обонятелни (мирис), вкусови (вкус), висцерални (състоянието на редица вътрешни органи).

КАТЕГОРИИ

ПОПУЛЯРНИ СТАТИИ

2023 “kingad.ru” - ултразвуково изследване на човешки органи