Дихателна и кръвоносна системи. Кръв

Произходът на мозъка Савелиев Сергей Вячеславович

§ 6. Консумация на кислород от мозъка

Напълно погрешно е да се свързва интензивността на мозъчния метаболизъм с общата консумация на кислород от тялото (Schmidt-Nielsen, 1982). Наистина, при земеровка консумацията на кислород на 1 kg телесно тегло е 7,4 l / h, а при слон - 0,07 l / h. Това обаче е общата консумация на кислород, която се различава с порядъци в 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 за промяна в консумацията на кислород в мозъка, пропорционална на размера на тялото, остава странно погрешно схващане. Ако при някой бозайник кислородната консумация на мозъка стане по-малка от 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 секунди 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 биха имали шанс да оцелеят, ако не беше осигурена консумацията на кислород в мозъка специални механизми. Мозъкът получава кислород, вода с електролитни разтвори и хранителни веществапо закони, които нямат нищо общо с интензивността на метаболизма на другите органи. Стойностите на потреблението на всички „разходни“ 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 рендерира 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 в 1 mm мозъчна тъкан. Разбира се, в различни отделимозъка, 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 необходимото снабдяване с кислород и хранителни вещества. Можете да увеличите метаболизма поради сърдечната честота, дишането и скоростта на приема на храна. Това се случва при дребните бозайници. Информацията за плътността на капилярите в мозъка на животните е много оскъдна. Съществува обаче обща тенденция, показваща еволюционното развитие на капилярната мрежа на мозъка. В езерна жаба дължината на капиляра на 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 tuatara - 100 mm, при мишки - 400, при мишки - 700, плъхове - 900, зайци - 600, котки - 900, кучета - 900, а примати и хора - 12001400 mm. Трябва да се има предвид, че при скъсяване на дължината на капилярите площта на контактната им повърхност с нервна тъканнамалява експоненциално. Това показва, че за да се поддържа минимално ниво на снабдяване на мозъка с кислород, сърцето на земеровки трябва да се свива няколко пъти по-често, отколкото при примати и хора. Всъщност за човек тази стойност е 60–90 на минута, а за земеловка е 130–450. Масата на сърцето на земеровки трябва да бъде пропорционално по-голяма. Той е около 4% при човека, 8% при капуцина и 14% при земеровки 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, консумирана от тялото на животни с различно тегло 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, който е добре проучен. 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 този вид. Въпреки това дори тази стойност е непропорционално голяма. Човешкият мозък представлява 1/50 от телесното тегло и консумира 1/10 от цялата енергия - 5 пъти повече от всеки друг орган. Това са малко подценени цифри, тъй като само консумацията на кислород е 18%. Нека добавим разходите за поддържане на гръбначния мозък и периферна системаи вземете около 1/7. Следователно в неактивно състояние човешката нервна система изразходва около 15% от енергията на целия организъм. Сега помислете за ситуацията с активно работещия мозък и периферната 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, можем уверено да предположим, че около 25-30% от всички разходи на тялото се падат на 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 интензивен режим 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 никога 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 предположим, че американска щампа бенка реши да използва мозъка си като приматите или хората. Помислете за 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, което е повече от 5% от телесното тегло, бенката изразходва около 30% от всички енергийни ресурсиорганизъм. Ако той мисли за решаване на шахматна задача, тогава цената на тялото му за поддържане на мозъка ще се удвои и бенката моментално ще умре от глад. Дори ако бенката се набута в червата на безкрая земен червейот черен хайвертой все пак ще умре така или иначе. Мозъкът ще се нуждае от толкова много енергия, че ще има неразрешими проблеми със скоростта на производство на кислород и доставката на първоначалните метаболитни компоненти от стомашно-чревния тракт. Подобни трудности ще възникнат при отделянето на метаболитни продукти на нервната система и нейното елементарно 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. метаболитни 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 екскреция на катаболни продукти, обмен на вода и електролитни разтвори. Делът на потреблението на тези вещества от човешкия мозък е посочен в долната част. Обмяната на вода и електролитни разтвори се изчислява като времето, необходимо на цялата телесна вода 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 достигане 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 да се намалят разходите за поддържане на мозъка. Постоянно работещ периферни отделенияне са толкова скъпи, колкото мозъка, така че увеличаването на телесното тегло води до относително "поевтиняване" на мозъка.

Следователно, за да се създаде индивидуализиран мозък, е необходимо животно с достатъчно голяма телесна маса. С други думи, съществува един вид бариера, която чрез размера на тялото и масата на мозъка ограничава способността на животните да учат и индивидуализират поведението. Малко животно с голям мозък и високи разходи за поддръжка няма да може да осигури енергийни разходи за увеличаване на неговата активност. По този начин не могат да се очакват решения на сложни проблеми или дълбока индивидуализация на адаптивното поведение. Ако животното е голямо и размерът на мозъка е сравнително малък, тогава са допустими значителни колебания в енергийните разходи за неговото поддържане. В тази ситуация, както индивидуализацията на поведението, така и сложни процесиизучаване на. Въпреки това, дори и в голямо животно с добро развит мозъкима енергийни проблеми. Нервната система е твърде скъпа за интензивна експлоатация. Една малка и интензивно работеща нервна система изразходва огромна част от ресурсите на тялото. Тази ситуация е неблагоприятна. Енергийно оправдано решение може да бъде само краткосрочно използване на мозъка за решаване на конкретни проблеми. Това се наблюдава при едри 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 мозъкструва на собственика си доста скъпо, но високите разходи за енергия са напълно оправдани. Големият мозък ви позволява да се справите с предизвикателни 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 бозайниците) има едно свойство, което я поставя в изключителна позиция. Това свойство е свързано с неговата изолация от останалата част от организма. Като основен механизъм за интегриране на работата вътрешни органии основата на поведението е " чуждо тяло» за вашето собствено тяло. Имунната система гледа на нервната система като на нещо като трън в очите. 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 има явно противоречие. Основният интегриращ орган не трябва да бъде чужд за имунната система. Въпреки това, това е факт, който е доста лесно да се намери ясно обяснение. В мозъка има твърде много специализирани органични компоненти, които не се използват никъде другаде в тялото. Създайте в имунна системамеханизмът на разпознаването им като "свои" клетки е изключително труден 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 справим с изолацията на нервната система от останалия организъм, е необходимо да се вземат предвид елементарните принципи на нейното устройство.

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 Дъглас Хофстадтер Разговор с мозъка на Айнщайн Ахил и костенурката случайно се сблъскват на брега на осмоъгълно езерце в Люксембургските градини в Париж. Това езерце винаги е било любимо място за разходки с лодка на 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 възприемаме не света, а неговия 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] автор Азимов Айзък

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

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

Защо редовната консумация на алкохол, дори умерена, е вредна за тялото? Алкохолизмът е една от разновидностите на наркоманията. Дори умерената консумация на алкохол може да доведе до тежка, понякога почти неустоима зависимост. 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 като 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 редокс реакции, реактивни кислородни видове (ROS) се генерират постоянно по време на едноелектронна кислородна редукция (молекулата има несдвоен електрон на

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

Отговор от стрелец[гуру]
Защо е толкова трудно за мозъка...


Отговор от невроза[гуру]
скъперник


Отговор от хвърлям[активен]
Всички хранителни вещества и кислород, и изобщо всичко, което е необходимо, се доставя до органите чрез кръвта, а както знаете, съставът на кръвта се наблюдава от тялото 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 още по-малко 90% въглехидрати, както беше отбелязано по-горе. Ами както правилно се каза, зависи от тока до каква степен са натоварени с работа определени тъкани, където окислително-възстановителните процеси там протичат по-бързо и кръвопреносът е по-интензивен, а оттам и усвояването на кислород.. не може да става и дума всякакви средни статистически проценти. И най-голямата консумация на кислород все още е в мускулите ... а не в мозъка :))))


Отговор от Лейди Галина cskdf[гуру]
Ако мозъкът е напрегнат, т.е. работи, отнема точно толкова, колкото му трябва, защото това е МОЗЪК! Е, ако е мързелив, тогава защо му трябва кислород? Ще умре без желание за работа. Вярно ли е?


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


Отговор от Георгий Юриевич[гуру]
И 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 се справят без кислород за много дълго време,
след това мозъкът за няколко минути загива на части (инсулт) или напълно.
Кръвният поток, чрез който хемоглобинът пренася кислорода до мозъка, е блокиран – и това е всичко.
А при липсата на О2 във въздуха също няма механизъм, който да го мобилизира целия в мозъка, така че тук той е първият, който страда


Отговор от успех[гуру]
Колкото е необходимо за пълноценното функциониране на организма!


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


Отговор от Размит джин[гуру]
15 процента кислород.


Отговор от Александър Солид[гуру]
Снабдяването на мозъка с кислород зависи от цвета, в който е боядисана косата. Ако една жена има руса, сламена или сива коса, тогава през всеки косъм в мозъка влиза повече кислород. И ако е тъмен, кестен или черен, тогава структурата на косата се запушва с боя и затруднява навлизането на кислород.
Най-малкото 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 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 при блондинките по-често се появява замайване, неадекватна оценка на света около нея.


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


Отговор от Олга Сеник[гуру]
Като процент е трудно да се оцени количеството консумиран кислород. това е доста индивидуален и подвижен индикатор, в условията на хипоксия (липса на кислород) други тъкани могат временно да преминат към анаеробни метаболитни пътища, а мозъкът работи само с кислород (и глюкоза, между другото), следователно при тези условия на недостиг на кислород, ПРОЦЕНТЪТ потребление на кислород от мозъка се увеличава съответно.


Отговор от Потребителят е изтрит[гуру]
мозъците получават от 3 до 8% кислород


Отговор от Светлана[гуру]
ха ха ха ха ха


Отговор от Олег Агафонов[гуру]
Здравейте.
Взема 0%, защото. той (кислородът) не може да стигне там (в мозъка) по никакъв начин ...))
Чао.


Отговор от Александра[гуру]
Човешкото тяло, когато е в спокойно, отпуснато състояние, абсорбира около триста кубически сантиметра кислород на минута. Мозъкът заема шеста част - това са петдесет кубически сантиметра, независимо дали човек спи или е буден. И от петстотин грама въглехидрати, които човешкото тяло абсорбира, 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 по пощата, отколкото мускулната тъкан. При интензивна умствена работа консумацията на кислород от мозъка ясно се увеличава.

Такива цифри също свидетелстват за 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 общия кислород, консумиран от човешкото тяло.

Не мислим добре в задушна стая. Изглежда, че всеки го е преживял. Някои хора особено трудно понасят липсата на кислород. Ами децата ни? Те понасят още по-лошо недостига на кислород. И това не е случайно. При дете под четиригодишна възраст 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 запасите от кислород, разтворен в кръвта, в кръвоносните съдове на мозъка и в самата тъкан, са много ограничени. Само за 10 секунди той има достатъчно собствени ресурси. Ако кислородът не се доставя с кръвния поток, тогава много скоро може да настъпи биохимична катастрофа.

И всъщност защо мозъчната тъкан се нуждае от много кислород?

Вероятно, за да бъде свършена работата, мозъкът би могъл да живее. И тук се срещаме с феномен, който е характерен само за мозъка.

За да вършите работа, трябва да изгорите някакъв вид гориво. Това е почти единственото гориво за мозъка е глюкозата. Кислородът се използва главно за окисляването на това вещество. Крайните продукти на превръщането на глюкозата са въглероден диоксид и вода. В този случай обаче се образува друг универсален източник на енергия - молекулата на АТФ. Той осигурява почти всички енергийни разходи на мозъка.

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

Можете да проверите това чрез прост опит. С обикновена безопасна самобръсначка ще изрежем най-тънките резени от вътрешните органи на лабораторни мишки: черен дроб, бъбреци, мускули. Срезове на кората на главния мозък са по-трудни за правене, но възможни.

Поставете частите на всеки орган поотделно физиологичен разтвор, разсипани в малки съдове с обем от по няколко кубични сантиметра. Към съдовете ще закрепим стъклени манометри с деления. Изсипете в манометъра голям бройспециално приготвена и оцветена течност. Сега ще 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.

Части от органи 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 е възможно да се изчисли колко кубически милиметра кислород са погълнати от проба от 100 милиграма тъкан за една минута.

И тук сме изправени пред необичайно явление. Части от тъканите на черния дроб, бъбреците, мускулите консумират кислород с постоянна скорост за доста дълго време. Във всеки случай този процес може да се наблюдава пет и десет минути. Друго нещо е мозъчната тъкан. Дишането й се забавя бързо, но щом се добави капка глюкозен разтвор, тя оживява и диша отново със същата честота.

Опитът, който имаме, е много ясен. Това свидетелства, че нервните клетки на мозъчната кора покриват своите енергийни нужди почти изключително за сметка на глюкоза, която се транспортира с кръвния поток.

И сега възниква легитимен въпрос: как окислението на глюкозата образува друг универсален източник на енергия - молекули на аденозинтрифосфорна киселина?

Хипократ - великият лекар Древна Гърция- в едно от своите писания той пише: "В човека има и горчиво, и солено, и сладко, и кисело, и твърдо, и меко, и много повече в безкрайно много, разнообразие в свойствата, количеството, силата." Използвайки примера на окислителните трансформации на глюкозата в човешкия мозък и образуването на друг универсален източник на енергия - аденозинтрифосфорна киселина, може да се проследи системата от невероятни трансформации на "сладката" глюкоза в АТФ, "кисело", според Хипократ.

Ако просто изгорите молекули глюкоза в поток от кислород, се образуват вода и въглероден диоксид. В същото време ще изпъкне значителна сумаенергия. Разбира се, този начин на 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". Притежавайки резерв от "консервирана енергия", живата клетка е в състояние да реагира изключително бързо на промените. външна среда. Освен това процесът на производство на енергия в клетката може да се забави, а след това рязко да се ускори.

Всеки от нас е виждал това безброй пъти. Например, седяхте тихо на стол. Консумацията на енергия в мускулната тъкан е сравнително малка. Ти бързо стана и се втурна да бягаш бързо; биохимичната централа работи на пълен капацитет.

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

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


Консумация на O 2 в покой.Количеството кислород, консумирано от тъканта, зависи от функционално състояниесъставните му клетки.В табл. 23.1 показва данни за консумацията на кислород от различни органи и техните части, когато тялото е в покой при нормална температура. Скоростта на консумация на кислород от един или друг орган () обикновено е


изразено в ml O 2 на 1 Жили 100 g маса за 1 минута (тук се взема предвид масата на органа в vivo). В съответствие със Фик принципопределен въз основа на кръвотечение() през един или друг орган и разлики в концентрациите O 2, постъпващ в тялото артериална кръви венозна кръв, изтичаща от него ():

(1)

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

Разлики в консумацията на кислород различни разделиедини 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 се оттича от дадена област, тогава този метод ви позволява да определите консумацията на кислород в нея. В допълнение, преди няколко години беше разработен метод на позитронно-емисионна томография (PET), който позволява 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 потреблениеОколо 2 е възможно само в няколко органа.

При изследване на консумацията на кислород от мозъчните тъкани на различни бозайници беше показано, че кората полукълбаизразходва от 8 10 −2 до 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Въз основа на консумацията на O 2 от целия мозък и кората на главния мозък е възможно да се изчисли средната консумация на O 2 бялото вещество на мозъка.Тази стойност е около 1 10 −2 mL g −1 min −1. Директно измерванеабсорбцията на O 2 от областите на мозъка при здрави индивиди чрез позитронно-емисионна томография дава следните стойности: за сива материя(във различни области) - от около 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 клеткиедна област. Наистина, 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 мл g −1 -min −1 . Резултатите от автографа


ГЛАВА 23

Таблица 23.1. Средните стойности на скоростта на кръвния поток (), артериовенозна разлика в O 2 () и консумация на 0 2 () в различни телачовек 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 медулата вътрешен слой на медула
Сърце: в покой с голямо натоварване

Физическите изследвания на регионалния кръвен поток (използвайки йод-14 C-антипирин) и регионалната консумация на глюкоза (използвайки 14 C-2 дезоксиглюкоза) в мозъчната кора предполагат, че тези параметри също се различават значително в съседните области. При хора на възраст над 30 години регионалният кръвен поток и консумацията на O 2 в сивото вещество на мозъка постепенно намаляват с възрастта. Приблизително еднакви разлики в консумацията на кислород са открити между отделните части на бъбреците. AT корабъбреците, средната консумация на O 2 е няколко пъти по-висока, отколкото в вътрешни районии папили на медулата.Тъй като нуждите на бъбреците от кислород 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 O 2 при условия повишена активносторган. ATВ случай, че активността 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 упражнения


Около 2 миокардни тъканиможе да се увеличи с 3-4 пъти, и работи скелетни мускули- повече от 20-50 пъти в сравнение с нивото на почивка. Разход Около 2 кърпички 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 голямо). Изключение правят бъбреците. Съществува критична скорост на перфузия, превишаването на която причинява образуването на ултрафилтрат; при това ниво на филтрация повишен кръвен потокпридружен 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 O 2 от температурата. Консумацията на O2 от тъканите е изключително чувствителна към промените в температурата. С понижаване на телесната температура енергийният метаболизъм се забавя и нуждата на повечето органи от кислород намалява. При нормална терморегулация активността на органоните, участващи в поддържането на топлинния баланс, се увеличава 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 на повечето органи. Според правилото на van't Hoff, 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 O 2 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 такава дълбока анестезия, при която терморегулаторните механизми се потискат.

Кръвоносната система се състои от сърце и кръвоносни съдове. Ритмичните контракции на сърдечния мускул осигуряват непрекъснатото движение на кръвта затворена системасъдове. Кръвта, изпълнявайки трофична функция, пренася хранителни вещества от тънките черва до клетките на целия организъм, 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 циркулират голям брой биологично активни вещества. активни вещества, които регулират и комбинират функционалната активност на телесните клетки. Кръвта осигурява изравняване на температурата различни частитяло. Дихателната системавключва носната кухина, ларинкса, трахеята, бронхите и белите дробове. В процеса на дишане от атмосферния въздух през алвеолите на белите дробове кислородът постоянно навлиза в тялото и въглеродният диоксид се отделя от тялото.

Процес на дишанее цял комплекс физиологични процеси, в чието изпълнение не само Машина за подпомагане на дишанетоно и кръвоносната система. Трахеята в долната си част е разделена на два бронха, всеки от които, навлизайки в белите дробове, се разклонява дървовидно. Крайните най-малки разклонения на бронхите (бронхиолите) преминават в затворени алвеоларни проходи, 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 е повече от 100 m2. Белите дробове са разположени в херметически затворена кухина гръден кош. Те са покрити с тънка гладка обвивка - плеврата, същата черупка покрива вътрешността на гръдната кухина. Пространството, образувано между тези два листа на плеврата, се нарича плеврална кухина.

Налягане в плеврална кухинавинаги под атмосферното при издишване с 3-4 mm Hg. чл., при вдишване, с 7-9 mm. Дихателният механизъм се осъществява рефлексивно (автоматично). В покой обменът на въздух в белите дробове се осъществява в резултат на дихателни ритмични движения на гръдния кош. При спускане в гръдна кухинаналягане в белите дробове (съвсем пасивно поради разликата в налягането), част от въздуха се всмуква - възниква вдишване. След това гръдната кухина намалява и въздухът се изтласква от белите дробове - настъпва издишване. Разширяването на гръдната кухина се осъществява в резултат на дейността 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 интензивно физическа работавключват се и други (скелетни) мускули. Издишването в покой се изразява пасивно, с отпускане на мускулите, които извършват вдишването, гръдния кош под въздействието на гравитацията и атмосферно наляганенамалява.

При интензивна физическа работа в издишването участват коремните мускули, вътрешните интеркостални и други скелетни мускули. Систематични класове упражнениеи спортът укрепва дихателната мускулатура и допринася за увеличаване на обема и подвижността (екскурзии) на гръдния кош. Етапът на дишане, при който кислородът от атмосферния въздух преминава в кръвта, а въглеродният диоксид от кръвта в атмосферен въздух, се нарича външно дишане; преносът на газове от кръвта е следващият етап и накрая тъканното (или вътрешно) дишане е консумацията на кислород от клетките и освобождаването на въглероден диоксид от тях в резултат на това 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, който изпълва кухините на алвеолите. Молекулите на кислорода и въглеродния диоксид извършват този преход за стотни от секундата. След преноса на кислород от кръвта до тъканите се осъществява 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, интензивно образуван 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 еритроцитите. бели кахъри, заобикалящ сивото, се състои от процеси, които свързват нервните клетки на гръбначния мозък; възходяща чувствителна (еферентна), свързваща всички органи и тъкани човешкото тяло(с изключение на главата) с мозъка, низходящи двигателни (аферентни) пътища от мозъка към двигателните клетки на гръбначния мозък.

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

AT сакрален регионразположени центрове на дефекация, уриниране и сексуална активност. Важна функция на моторните неврони е постоянното осигуряване на необходимия мускулен тонус, поради което всички рефлексни двигателни действия се извършват леко и плавно. Тонусът на центровете на гръбначния мозък се регулира от висшите части на централната нервна система. В резултат на нараняване на гръбначния мозък различни нарушениясвързани с провал проводима функция. Всички видове наранявания и заболявания на гръбначния мозък могат да доведат до разстройство на болка, температурна чувствителност, нарушаване на структурата на комплекса произволни движения, мускулен тонус и др. Мозъкът е клъстер голямо количествонервни клетки. Състои се от предна, междинна, средна и задна част.

Структурата 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 поражението на тази част от мозъка причинява незабавна смърт. Няма да говорим подробно за спецификата на структурата и функциите на кората на главния мозък, но трябва да се отбележи, че кората на главния мозък е най-младата част от мозъка във филогенетично отношение (филогенезата е процесът на развитие на растенията и животните 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, който формира дейността на организма като цяло във връзката му с околната среда. Очевидно ще бъде полезно да се характеризират още някои анатомични и физиологични особености на човешкия мозък.

Човешкият мозък тежи средно 1400 г. Връзката между теглото на мозъка и теглото на човешкото тяло, съгл. различни автори, е сравнително малък. Многобройни изследвания са установили, че нормалната дейност на мозъка е свързана с кръвоснабдяването. Както е известно, основният източник на енергия, необходима 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 обменвещества в него изцяло зависи 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 човешкото телесно тегло, мозъкът абсорбира 18-25% от кислорода, консумиран от цялото тяло. Мозъкът значително надминава други органи в консумацията на глюкоза. Те използват 60-70% от глюкозата, образувана от черния дроб, което е 115 г 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 хиподинамия ( по заседнал начинживот). При липса на физическа активност най-честите оплаквания са главоболие с различна локализация, интензивност и продължителност, замаяност, слабост, намалена умствена работоспособност, нарушение на паметта, раздразнителност. Вегетативната нервна система е специализиран отдел на единната нервна система на мозъка, който се регулира 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.

Дейността на сърцето, кръвоносните съдове, храносмилателните органи, отделителната, гениталната и др.; регулиране на метаболизма, термогенеза, 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, е координирано в регулацията. основни функцииорганизъм. Рецептори и анализатори. Основното условие за нормалното съществуване на организма е способността му бързо да се адаптира към промените. околен свят. Тази способност се реализира чрез присъствието специално образование- рецептори.

Рецепторите, които имат строга специфичност, се трансформират външни стимули(звук, температура, светлина, налягане и др.) в нервни импулси, който нервни влакнапредадени на централната нервна система. Човешките рецептори се разделят на две основни групи: екстеро (външни) и интеро (вътрешни) рецептори. Всеки от тези рецептори е интегрална частанализираща система, която получава 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 кортикален. Без да навлизаме в подробности, ние изброяваме само имената на анализаторите, чиято роля в живота на всеки човек е известна на мнозина. Това е кожен анализатор (тактилна, болкова, топлинна, студена чувствителност), 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 (състояние на редица вътрешни органи).

КАТЕГОРИИ

ПОПУЛЯРНИ СТАТИИ

2022 "kingad.ru" - ултразвуково изследване на човешки органи