Dišni i krvožilni sustav. Krv

Podrijetlo mozga Savelyev Sergey Vyacheslavovich

§ 6. Potrošnja kisika u mozgu

Potpuno je netočno povezivati ​​brzinu moždanog metabolizma s ukupnom potrošnjom kisika u tijelu (Schmidt-Nielsen, 1982). Doista, kod rovke potrošnja kisika po 1 kg tjelesne težine iznosi 7,4 l/h, a kod slona 0,07 l/h. Međutim, ovo je ukupna potrošnja kisika, koja varira po redovima veličine različite dijelove tijela i slona i rovke. Štoviše, kod životinja različite biologije, količina kisika koju isti tjelesni organi troše također značajno varira. Ideja da se potrošnja kisika u mozgu mijenja proporcionalno veličini tijela ostaje čudna zabluda. Ako potrošnja kisika u mozgu bilo kojeg sisavca padne ispod 12,6 L/(kg-h), nastupa smrt. Na ovoj razini kisika, mozak može ostati aktivan samo 10-15 sekundi. Nakon 30-120 s refleksna aktivnost nestaje, a nakon 5-6 minuta počinje smrt neurona. Drugim riječima, živčano tkivo praktički nema vlastitih resursa. Ni rovka, pa čak ni slon ne bi imali šanse preživjeti da nije osigurana potrošnja kisika u mozgu posebni mehanizmi. Mozak prima kisik, vodu s otopinama elektrolita i hranjivim tvarima prema zakonima koji nemaju nikakve veze s brzinom metabolizma drugih organa. Vrijednosti potrošnje svih “potrošnih” komponenti su relativno stabilne i ne mogu biti ispod određene razine koja osigurava funkcionalnu aktivnost mozga.

Valja napomenuti da mozak često ima odlučujući utjecaj na metabolizam cijele životinje. Potrošnja energije mozga ne može biti ispod određene vrijednosti. Pružanje ove razine postiže se u različitim sustavnim skupinama promjenom brzine cirkulacije krvi u žilama živčanog sustava. Razlog za ove razlike su promjene u broju kapilara po 1 mm moždanog tkiva. Naravno, u različitih odjela U mozgu, duljina kapilara može značajno varirati. Ovisno o fiziološkom opterećenju, lumen kapilara može se i dinamički mijenjati. Ipak, ovaj vrlo prosječni pokazatelj rasvjetljava razloge povećanja broja otkucaja srca kod malih sisavaca. Što je kapilarna mreža mozga manja, protok krvi mora biti veći kako bi se osigurao potreban protok kisika i hranjivih tvari. Možete ubrzati metabolizam zahvaljujući otkucajima srca, disanju i brzini konzumiranja hrane. To je ono što se događa kod malih sisavaca. Podaci o gustoći kapilara u mozgu životinja vrlo su fragmentarni. Međutim, postoji opći trend koji pokazuje evolucijski razvoj kapilarne mreže mozga. U barskoj žabi duljina kapilara u 1 mm 3 moždanog tkiva je oko 160 mm, u cijeloglavoj hrskavičavoj ribi - 500, u morskom psu - 100, u ambistomu - 90, u kornjači - 350, u hatteria - 100 mm, kod rovke - 400, kod miševa 700, kod štakora - 900, kod zečeva - 600, kod mačaka - 900, kod pasa - 900, a kod primata i ljudi - 1200-1400 mm. Treba uzeti u obzir da kada se smanji duljina kapilara, površina njihove dodirne površine s živčanog tkiva opada eksponencijalno. To ukazuje da kako bi se održala minimalna razina opskrbe mozga kisikom, srce rovke mora kucati nekoliko puta brže od srca primata i ljudi. Doista, za osobu je ta vrijednost 60–90 u minuti, a za rovku 130–450. Masa srca rovke trebala bi biti proporcionalno veća. Kod ljudi to je oko 4%, kod kapucina - 8%, a kod rovke - 14% ukupne tjelesne težine. Shodno tome, jedan od ključnih organa koji određuje metabolizam životinja je mozak.

Pokušajmo procijeniti stvarni udio energije koju troši tijelo životinja različite mase mozga i tijela. Velika relativna masa živčanog sustava malih sisavaca postavlja visoke zahtjeve na razinu metabolizma samog mozga. Troškovi njegovog održavanja usporedivi su s troškovima održavanja ljudskog mozga, koji su dobro istraženi. Osnovna potrošnja hranjivih tvari i kisika ljudskog mozga je otprilike 8-10% cjelokupnog tijela. Kada je organizam neaktivan, ova vrijednost je više-manje konstantna, iako može značajno fluktuirati među velikim i malim predstavnicima određene vrste. Međutim, i ta je vrijednost nesrazmjerno velika. Ljudski mozak čini 1/50 tjelesne težine, a troši 1/10 ukupne energije – 5 puta više nego bilo koji drugi organ. Ove brojke su pomalo podcijenjene, budući da sama potrošnja kisika iznosi 18%. Dodajmo i troškove održavanja leđne moždine i periferni sustav i dobijemo oko 1/7. Posljedično, u neaktivnom stanju, ljudski živčani sustav troši oko 15% energije cijelog tijela. Sada razmotrite situaciju s aktivnim radom mozga i perifernog živčanog sustava. Prema najkonzervativnijim procjenama, troškovi energije jednog mozga se više nego udvostruče. S obzirom na opće povećanje aktivnosti cijelog živčanog sustava, može se pouzdano pretpostaviti da oko 25-30% ukupnih tjelesnih izdataka odlazi na njegovo održavanje (Slika I-8).

Ispostavilo se da je živčani sustav sisavaca izuzetno "skup" organ, pa što manje vremena mozak radi u intenzivnom načinu rada, to je njegovo održavanje jeftinije. Problem se rješava na različite načine. Jedna od metoda povezana je s minimiziranjem vremena intenzivnog rada živčanog sustava. To se postiže velikim skupom urođenih, instinktivnih programa ponašanja koji su pohranjeni u mozgu kao skup uputa. Upute za razne forme ponašanja trebaju samo manje prilagodbe za specifične uvjete. Mozak se jedva koristi za donošenje individualnih odluka na temelju osobnog iskustva životinje. Preživljavanje postaje statistički proces primjena gotovih oblika ponašanja na specifične uvjete okoline. Troškovi energije za održavanje mozga postaju ograničenje intelektualne aktivnosti za male životinje.

Na primjer, recimo da je američka krtica jakobova školjka odlučila upotrijebiti svoj mozak, poput primata ili ljudi. Razmotrimo početne uvjete. Krtica težine 40 g ima mozak težine 1,2 g i leđnu moždinu zajedno s perifernim živčanim sustavom težine približno 0,9 g. živčani sustav, što čini više od 5% tjelesne težine, krtica troši oko 30% svega energetski resursi tijelo. Ako razmišlja o rješavanju šahovskog problema, tada će se troškovi njegovog tijela za održavanje mozga udvostručiti, a sam krtica će odmah umrijeti od gladi. Čak i ako madež gura beskonačno u crijeva kišna glista iz crni kavijar, onda će ionako umrijeti. Mozak će trebati toliko energije da će se pojaviti nerješivi problemi s brzinom dobivanja kisika i isporuke početnih metaboličkih komponenti iz gastrointestinalni trakt. Slične poteškoće nastat će kod uklanjanja metaboličkih proizvoda iz živčanog sustava i njegovog osnovnog hlađenja. Tako su mali kukcojedi i glodavci osuđeni da ne postanu šahisti. Njihov je mozak instinktivan, a energetski problemi njegovog sadržaja predstavljaju nepremostive prepreke razvoju individualnog ponašanja. Na individualnoj razini može nastati samo varijabilnost u primjeni urođenih programa ponašanja.

Riža. I-8. Procesi razmjene u mozgu primata.

U metabolizmu živčanog sustava mogu se razlikovati tri glavna dinamička procesa: izmjena kisika i ugljičnog dioksida, potrošnja organska tvar te oslobađanje kataboličkih produkata, izmjena vode i otopina elektrolita. Udio tih tvari koje konzumira ljudski mozak naveden je na dnu. Izmjena vode i otopina elektrolita računa se kao vrijeme potrebno da sva voda iz tijela prođe kroz mozak. Gornja linija je pasivno stanje, donja linija je teški radživčani sustav.

Međutim, dovoljno je malo povećati veličinu tijela i nastaje kvalitativno drugačija situacija. Sivi štakor (Rattus rattus) ima živčani sustav težak otprilike 1/60 tjelesne težine. Ovo je već dovoljno za postizanje primjetno smanjenje relativni moždani metabolizam. Nema smisla prepričavati rezultate intelektualnih eksperimenata i promatranja štakora, a stupanj individualizacije ponašanja ne može se usporediti s krticama i rovkama. Očita prednost Povećanje tjelesne težine je smanjenje troškova održavanja mozga. Konstantno radi perifernih dijelova nisu skupi kao mozak, pa povećanje tjelesne težine dovodi do relativnog "jeftinijeg" mozga.

Dakle, za stvaranje prilagođenog mozga potrebna vam je životinja s dovoljno velikom tjelesnom masom. Drugim riječima, postoji svojevrsna barijera koja kroz veličinu tijela i masu mozga ograničava sposobnost životinja da uče i individualiziraju ponašanje. Mala životinja s velikim mozgom i visokim troškovima njegova održavanja neće moći osigurati troškove energije za povećanje svoje aktivnosti. Stoga se ne mogu očekivati ​​rješenja složenih problema ili duboka individualizacija adaptivnog ponašanja. Ako je životinja velika, a veličina mozga relativno mala, tada su prihvatljive značajne fluktuacije u troškovima energije za njezino održavanje. U ovoj situaciji i individualizacija ponašanja i složeni procesi učenje. Međutim, čak i velika životinja s dobrim razvijen mozak postoje energetski problemi. Živčani sustav je preskup da bi se intenzivno koristio. Mali živčani sustav koji intenzivno radi troši ogroman udio tjelesnih resursa. Ova situacija je neisplativa. Energetski opravdano rješenje može biti samo kratkotrajno korištenje mozga za rješavanje konkretnih problema. To je ono što se opaža kod velikih sisavaca. Kratka aktivnost brzo se zamjenjuje dugotrajnim odmorom.

Dakle, mali i veliki živčani sustav imaju svoje prednosti. Za implementaciju instinktivnog ponašanja, možete imati mali mozak, ali njegova prilagodljivost se svodi na modifikacije instinkta. Veliki mozak Vlasnika košta dosta, ali visoki troškovi energije sasvim su opravdani. Veliki mozak vam omogućuje da se nosite složeni zadaci koji nemaju gotova instinktivna rješenja. Trošak implementacije takvih mehanizama adaptivnog ponašanja je vrlo visok, stoga i životinje i ljudi pokušavaju što manje koristiti mozak.

Privilegija živčanog sustava

Živčani sustav mnogih životinja (a posebno sisavaca) ima jedno svojstvo koje ga stavlja u izuzetan položaj. Ovo svojstvo je zbog svoje izolacije od ostatka tijela. Kao glavni mehanizam integracije rada unutarnji organi a osnova ponašanja je " strano tijelo"za svoje tijelo. Imunološki sustav gleda na živčani sustav kao na iver. Ako imunološki sustav "dođe" do mozga, tada počinju teški autoimuni procesi koji su nekompatibilni sa životom.

Nastaje paradoksalna situacija. Živčani sustav troši veliki dio kisika i hranjivih tvari cijelog tijela koje prima putem krvi. Istodobno, mora se pažljivo izolirati od Krvožilni sustav, jer ga stanice imunološkog sustava smatraju stranim objektom.

Sa stajališta biološke svrsishodnosti vidljiva je očita kontradikcija. Glavni integrirajući organ ne smije biti stran imunološkom sustavu. Ipak, to je činjenica za koju je vrlo lako pronaći jasno objašnjenje. Mozak sadrži previše specijaliziranih organskih komponenti koje se ne koriste nigdje drugdje u tijelu. Stvori u imunološki sustav mehanizam prepoznavanja kao “svojih” stanica iznimno je složen i neopravdan. Puno je "jeftinije" jednostavno odvojiti živčani sustav od ostatka tijela. Ovaj princip izolacije provodi se u testisima, jajnicima i živčanom sustavu. U svom najopćenitijem obliku, izolaciju živčanog sustava održava krvno-moždana barijera, koja se sastoji od nekoliko vrsta specijaliziranih stanica. Da bismo razumjeli izolaciju živčanog sustava od ostatka tijela, potrebno je razmotriti elementarne principe njegove strukture.

Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Svezak 1 [Astronomija i astrofizika. Zemljopis i druge znanosti o zemlji. Biologija i medicina] Autor

Iz knjige Oko uma Autor Hofstadter Douglas Robert

Iz knjige Mozak i duša [Kako živčana aktivnost oblikuje naše unutrašnji svijet] Frith Chris

26 DAGLAS HOFSTADTER Razgovor s Einsteinovim mozgom Ahil i kornjača slučajno se sudaraju na obali osmerokutnog jezerca u Luksemburškom vrtu u Parizu. Ovaj ribnjak oduvijek je bio omiljeno mjesto za izlete brodom za mlade parove; ovih su dana njihovi brodovi često

Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Svezak 1. Astronomija i astrofizika. Zemljopis i druge znanosti o zemlji. Biologija i medicina Autor Kondrašov Anatolij Pavlovič

Mi ne percipiramo svijet, već njegov model koji stvara mozak. Ono što percipiramo nisu oni sirovi i dvosmisleni signali koji iz vanjskog svijeta dolaze do naših očiju, ušiju i prstiju. Naša percepcija je puno bogatija - ona kombinira sve te sirovine

Iz knjige Krv: Rijeka života [Od drevnih legendi do znanstvenih otkrića] Isaaca Asimova

Kolika je snaga koju troši ljudski mozak? Utvrđeno je da u stanju budnosti ljudski mozak troši oko 20

Iz knjige Uzgoj riba, rakova i domaćih ptica močvarica Autor Zadorožnaja Ljudmila Aleksandrovna

Zašto je redovita konzumacija alkohola, čak i umjerena, štetna za organizam? Alkoholizam je jedna od vrsta ovisnosti o drogama. Čak i umjerena konzumacija alkohola može dovesti do ozbiljne, ponekad gotovo neodoljive, ovisnosti o njemu. Mehanizam ovoga

Iz knjige Trenutna država biosfera i ekološka politika autor Kolesnik Yu. A.

Poglavlje 4 Prepreke kisiku U normalnoj atmosferi hemoglobin veže samo kisik. To znači da na vezanje kisika ne utječu ostali sastojci zraka: dušik, ugljikov dioksid, vodena para ili argon. Hemoglobin se skuplja

Iz knjige Biološka kemija Autor Lelevič Vladimir Valerijanovič

Iz autorove knjige

7.5. Ciklus kisika Od svih plinova prisutnih u atmosferi, kao i otopljenih u Svjetskom oceanu, kisik je od posebnog interesa, jer osigurava visok prinos energije tijekom aerobne disimilacije za gotovo sve organizme na Zemlji i u biti leži u

Iz autorove knjige

Reaktivne vrste kisika (slobodni radikali) U tijelu, kao rezultat redoks reakcija, tijekom jednoelektronske redukcije kisika stalno dolazi do stvaranja reaktivnih vrsta kisika (ROS) (molekula ima nespareni elektron na

Na pitanje: Koliki postotak kisika uzima mozak? dao autor Pogrešna procjena najbolji odgovor je Iako kod odrasle osobe mozak teži samo oko 2% tjelesne težine, mozak troši otprilike 25% ukupnog kisika kojeg tijelo konzumira...
Mozak koristi otprilike istu količinu kisika kao i aktivni mišići.
("odmarajući" mozak troši 9% sve energije i 20% kisika, "razmišljajući" mozak troši oko 25% hranjivih tvari koje ulaze u tijelo i približno 33% potrebno za tijelo kisik)

Odgovor od Strijelac[guru]
Zašto tako oporezivati ​​svoj mozak?...


Odgovor od Neuroza[guru]
Tvrdica


Odgovor od Bacanje[aktivan]
Sve hranjive tvari i kisik i, općenito, sve što je potrebno isporučuje se organima kroz krv, a kao što znate, sastav krvi tijelo promatra vrlo strogo ... najmanje odstupanje dovodi do raznih patologija. S ove točke gledišta, koncentracija kisika u krvi je konstantna i dostavlja se organima prema njihovom omjeru mase, a ne 10-30, a pogotovo ne 90% ugljikohidrata kako je gore navedeno. Pa kako je dobro rečeno, ovisi o opterećenosti pojedinih tkiva poslom, gdje se brže odvijaju redoks procesi i intenzivniji je protok krvi, a time i apsorpcija kisika... tu nema govora. bilo kojeg prosječnog statističkog postotka. No najveća potrošnja kisika ipak je u mišićima... a ne u mozgu :))))


Odgovor od Lady Galina cskdf[guru]
Ako je mozak napet, t.j. radi, uzima točno onoliko koliko mu treba, jer on je MOZAK! Pa, ako je lijen, zašto mu onda treba kisik? Bez želje za radom, ionako će umrijeti. To je istina?


Odgovor od Christina sam ja[aktivan]
Nemam nijedan....


Odgovor od Georgij Jurijevič[guru]
Što ako su mozgovi kokošji?


Odgovor od Belkina Ekaterina[guru]
Ovisi o mozgu i misaonom procesu.


Odgovor od Ivanov Ivan[guru]
Prema različitim procjenama, 10-30%.
Ali to nije važnije, nego da drugi organi mogu preživjeti bez kisika jako dugo,
zatim nakon nekoliko minuta mozak odumire u dijelovima (moždani udar) ili potpuno.
Protok krvi kroz koji hemoglobin prenosi kisik u mozak je blokiran - to je sve.
A kod manjka O2 u zraku, također nema mehanizma da se sav on mobilizira konkretno u mozak, pa je i tu on prvi nastrada


Odgovor od Uspjeh[guru]
Onoliko koliko je potrebno za pravilno funkcioniranje organizma!


Odgovor od Irka-durka[stručnjak]
a 4e tebya takou vopros zainteresoval=)


Odgovor od Prokleti duh[guru]
15 posto kisika.


Odgovor od Aleksandar Tverdy[guru]
Opskrba mozga kisikom ovisi o boji kose. Ako žena ima plavu, slamnatu ili sijedu kosu, svaka vlas dovodi više kisika u mozak. A ako je tamna, kestenjasta ili crna, struktura kose postaje začepljena bojom i ometa protok kisika.
Najniža opskrba mozga kisikom opažena je kod žena koje boje kosu različite boje istovremeno. (crveno - ljubičasto - zeleno)
Kod žena s dugim plava kosa(ja ih zovem plavuše) najveći postotak kisika koji ulazi u mozak! Znanstvenici vjeruju da količina kisika koja teče unutar vlasi utječe na oksidativne, mentalne i druge biološki procesi. Zbog toga plavuše češće imaju vrtoglavicu i neadekvatnu procjenu svijeta oko sebe.


Odgovor od B-boy Haseky[guru]
1% mozga


Odgovor od Olga Senik[guru]
Teško je procijeniti količinu potrošenog kisika u postocima jer... ovo je prilično individualan i mobilni pokazatelj; u uvjetima hipoksije (nedostatak kisika), druga tkiva mogu privremeno prijeći na anaerobne metaboličke putove, a mozak radi samo na kisiku (i glukozi, usput), dakle, u tim uvjetima nedostatka kisika, POSTOTAK potrošnje kisika u mozgu se u skladu s tim povećava.


Odgovor od Korisnik izbrisan[guru]
mozak dobiva od 3 do 8% kisika


Odgovor od Svetlana[guru]
ha ha ha ha ha


Odgovor od Oleg Agafonov[guru]
Zdravo.
Uzima 0%, jer nema šanse da (kisik) stigne tamo (do mozga...))
Pozdrav.


Odgovor od Aleksandra[guru]
Ljudsko tijelo, kada je u mirnom, opuštenom stanju, apsorbira oko tri stotine kubičnih centimetara kisika u minuti. Mozak zauzima šestinu - to je pedeset kubičnih centimetara, bez obzira spava li čovjek ili je budan. A od pet stotina grama ugljikohidrata koje ljudsko tijelo apsorbira, mozak ih uzme devedeset.


Odgovor od Aqua Irina[guru]
..sve ovisi o količini mozga...


Mozak pohlepno upija kisik. To se lako može provjeriti određivanjem koncentracije kisika u arterijskom i venske krvi. Tijekom odmora mozak troši 20 puta više kisika od mišićnog tkiva. Tijekom intenzivnog mentalnog rada jasno se povećava potrošnja kisika u mozgu.

Ove brojke također ukazuju na nezasitnu potrebu mozga za kisikom. Težina mozga odrasle osobe obično iznosi 2-2,5 posto tjelesne težine. Pritom mozak troši 1/5 ili čak 1/4 ukupnog kisika koji troši ljudsko tijelo.

Ne razmišljamo dobro u zagušljivoj sobi. Očito je svatko ovo doživio. Neki ljudi posebno teško podnose nedostatak kisika. Što je s našom djecom? Još gore podnose nedostatak kisika. I to nije slučajnost. Kod djeteta mlađeg od četiri godine, oko polovice kisika koji tijelo potroši potroši mozak.

Moždano tkivo je najosjetljivije na lijekove i etilni alkohol. Čak i male koncentracije alkohola usporavaju njeno disanje...

Istraživači su izračunali da je zaliha kisika otopljenog u krvi, u krvnim žilama mozga i u samom tkivu vrlo ograničena. Njegovi vlastiti resursi dovoljni su za samo 10 sekundi. Ako se kisik ne dovodi kroz krvotok, vrlo brzo može doći do biokemijske katastrofe.

Ali zapravo, zašto tkivo mozga treba puno kisika?

Vjerojatno bi mozak mogao živjeti da bi se posao obavljao. I tu se susrećemo s fenomenom koji je karakterističan samo za mozak.

Da biste obavljali posao, morate sagorjeti neku vrstu goriva. Glukoza je gotovo jedino gorivo za mozak. Kisik se uglavnom troši na oksidaciju ove tvari. Krajnji produkti transformacije glukoze su ugljikov dioksid i voda. Međutim, u ovom slučaju nastaje još jedan univerzalni izvor energije - molekula ATP. Osigurava gotovo svu potrošnju energije mozga.

Mozak je, u određenom smislu, neplaćenik. Nema značajnijih zaliha glukoze i živi, ​​kako kažu, za danas.

U to se možete uvjeriti jednostavnim iskustvom. Uobičajenom sigurnosnom britvicom izrezali smo tanke kriške unutarnjih organa laboratorijskih miševa: jetre, bubrega, mišića. Teže je napraviti presjeke moždane kore, ali je moguće.

Smjestimo dijelove svakog organa zasebno fiziološka otopina, uliven u male posude od po nekoliko kubičnih centimetara. Na posude ćemo pričvrstiti staklene mjerače tlaka s stupnjevanjem. Nemojmo sipati u manometar veliki broj posebno pripremljena i obojena tekućina. Sada spustimo cijelu našu strukturu u kadu s Topla voda, ali tako da manometar bude izvan kade, a posuda unutar nje. Temperatura vode u kadi je 37 stupnjeva, što je blizu temperature tijela laboratorijske životinje.

Dijelovi organa dišu i troše kisik. Volumen plina u posudi se smanjuje, a to se odražava na očitanjima manometra. Stup tekućine puzi prema gore. Naravno, polako, ali prilično osjetno. Na taj način možete izračunati koliko kubičnih milimetara kisika apsorbira uzorak tkiva od 100 miligrama u jednoj minuti.

I tu smo suočeni s neobičan fenomen. Dijelovi jetre, bubrega i mišićnog tkiva dugotrajno troše kisik konstantnom brzinom. U svakom slučaju, ovaj se proces može promatrati pet ili deset minuta. Moždano tkivo je druga stvar. Disanje joj se brzo usporava, ali čim se doda kap otopine glukoze, oživi i ponovno diše istim intenzitetom.

Iskustvo koje smo stekli je vrlo jasno. To ukazuje na to da živčane stanice moždane kore pokrivaju svoje energetske potrebe gotovo isključivo iz glukoze, koja se prenosi kroz krvotok.

I sada se postavlja opravdano pitanje: kako oksidacija glukoze proizvodi još jedan univerzalni izvor energije - molekule adenozin trifosforne kiseline?

Hipokrat - veliki liječnik Drevna grčka- u jednom od svojih djela napisao je: “Ima u čovjeku i gorkog, i slanog, i slatkog, i kiselog, i tvrdog, i mekog, i još mnogo toga u beskrajnom broju, raznolikosti u svojstvima, količini, snazi.” Na primjeru oksidativnih transformacija glukoze u ljudskom mozgu i stvaranja još jednog univerzalnog izvora energije - adenozin trifosforne kiseline, možemo pratiti sustav nevjerojatnih transformacija "slatke", glukoze, u ATP, "kiselo", prema Hipokratu.

Ako jednostavno spalite molekule glukoze u struji kisika, nastaju voda i ugljični dioksid. Ovo će istaknuti značajna količina energije. Naravno, ova metoda stvaranja energije je neprihvatljiva za živu stanicu. Energija u stanici se troši u malim obrocima. Treba ga formirati postupno i akumulirati "u rezervi". Imajući rezervu „sačuvane energije“, živa stanica je sposobna izuzetno brzo reagirati na promjene vanjsko okruženje. Štoviše, proces proizvodnje energije u stanici može ili usporiti ili naglo ubrzati.

Svatko od nas je to vidio nebrojeno puta. Na primjer, mirno ste sjedili na stolici. Potrošnja energije u mišićnom tkivu bila je relativno mala. Brzo si ustao i počeo brzo trčati; Postrojenje za proizvodnju biokemijske energije radilo je punim kapacitetom.

Započeo je dug lanac biokemijskih transformacija glukoze. Uključuje desetke kemijskih transformacija postupno cijepajuće molekule izvornog spoja. Ali u ovom slučaju nas zanima konačni rezultat. Potpunom oksidacijom jedne molekule glukoze sintetizira se trideset i osam molekula adenozin trifosforne kiseline.

Sada postaje jasno zašto se energija u mozgu stvara uglavnom kroz oksidaciju glukoze, kroz disanje. Ovom metodom se formira posebno puno. Proces razmišljanja prati značajan utrošak energije u najdoslovnijem smislu te riječi.


Potrošnja O2 u mirovanju.Količina kisika koju tkivo troši ovisi o funkcionalno stanje stanice koje ga čine. U tablici Tablica 23.1 prikazuje podatke o potrošnji kisika po raznim organima i njihovim dijelovima kada tijelo miruje normalna temperatura. Brzina potrošnje kisika od strane određenog organa () obično je


izraženo u ml O 2 do 1 G ili 100 g mase po 1 minuti (ovo uzima u obzir masu organa u prirodni uvjeti). U skladu s Fickov princip utvrđeno na temelju protok krvi() kroz jedan ili drugi organ i razlike u koncentracijama O 2 u tijelu arterijska krv i iz njega teče venska krv ():

(1)

Kad je tijelo u mirovanju miokard i siva tvar mozga relativno intenzivno apsorbiraju kisik(osobito kora), jetra I kora bubrega. U isto vrijeme skeletni mišići, slezena i bijela tvar mozga troše manje kisika (tablica 23.1).

Razlike u potrošnji kisika različitim područjima jedan I isti organ. Može se mjeriti u mnogim organima protok krvi kroz ograničena područja tkiva određivanjem klirensa inertnih plinova(na primjer, 85 kg, 133 Xe i H2). Dakle, ako je moguće uzeti uzorak krvi iz vene koja drenira određeno područje, tada ova metoda omogućuje određivanje potrošnje kisika u njemu. Osim toga, prije nekoliko godina razvijena je metoda pozitronske emisijske tomografije (PET) koja omogućuje izravno mjerenje protoka krvi i potrošnje O 2 u određenim dijelovima organa. Ova metoda se uspješno koristi za proučavanje ljudskog mozga. Prije uvođenja PET metode, kao što je vidljivo iz tablice. 23.1, mjeri regionalnu potrošnju O 2 je bio moguć samo u nekoliko organa.

Proučavajući potrošnju kisika u tkivima mozga raznih sisavaca, pokazalo se da korteks moždane hemisfere troši od 8 10 −2 do 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Na temelju potrošnje O2 cijelog mozga i korteksa može se izračunati prosječna potrošnja O2 bijele tvari mozga. Ova vrijednost je približno 1 10 −2 ml g −1 min −1. Izravno mjerenje apsorpcija O 2 u područjima mozga kod zdravih ispitanika metodom pozitronske emisijske tomografije dala je sljedeće vrijednosti: za siva tvar(V razna područja) - otprilike od 4 do 6-10 −2 ml g −1 -min −1, for bijela tvar-2-102 mlg −1 min −1 . Može se pretpostaviti da potrošnja kisika varira ne samo ovisno o mjestu, već iu različite stanice jedna parcela. Zapravo, pri mjerenju (koristeći platinske mikroelektrode) regionalne potrošnje O 2 od strane površinskih slojeva stanica cerebralnog korteksa, pokazalo se da u uvjetima blage anestezije ta potrošnja unutar malih područja varira od približno 4-10 -2 do 0,12. ml - g −1 -min −1 . Rezultati autoradiografije


POGLAVLJE 23. DISANJE TKIVA 629

Tablica 23.1. Prosječne vrijednosti brzine protoka krvi (), arteriovenske razlike u O 2 () i potrošnje 0 2 () u raznih organa osoba na 37 °C
Orgulje Izvor podataka
Krv
Skeletni mišići: u mirovanju s teškim tjelesna aktivnost
Slezena
Mozak: bijela tvar korteksa
Jetra
Bubrezi: kora vanjski sloj medule unutarnji sloj medule
Srce: u mirovanju tijekom teške tjelesne aktivnosti

Fizičke studije regionalnog protoka krvi (pomoću jod-14C-antipirina) i regionalne potrošnje glukoze (pomoću 14C-2deoksiglukoze) u cerebralnom korteksu sugeriraju da se ti parametri također značajno razlikuju u susjednim područjima. U osoba starijih od 30 godina regionalni protok krvi i potrošnja O2 u sivoj tvari mozga postupno se smanjuju s godinama. Približno jednake razlike u potrošnji kisika utvrđene su između pojedinih dijelova bubrega. U korteks bubrezima, prosječna potrošnja O 2 je nekoliko puta veća nego u unutarnja područja I medularne papile. Budući da potrebe bubrega za kisikom uglavnom ovise o intenzitetu aktivne reapsorpcije Na+ iz lumena tubula u tkivo, vjeruje se da su tako izražene razlike u regionalnoj potrošnji O 2 uglavnom posljedica razlike između vrijednosti ​ove reapsorpcije u kortikalnom i medula .

Potrošnja O2 pod uvjetima povećana aktivnost orgulje. U Ako se aktivnost bilo kojeg organa iz jednog ili drugog razloga poveća, povećava se i brzina metabolizma energije u njemu, a posljedično i potreba stanica za kisikom. Tijekom potrošnje tjelesne aktivnosti


O 2 tkivo miokarda može povećati 3-4 puta, i radi skeletni mišići-više od 20-50 puta u usporedbi s razinom mirovanja. O potrošnja po 2 maramice bubreg raste s povećanjem brzine reapsorpcije Na +.

U većini organa brzina apsorpcije O 2 ne ovisi o brzini protoka krvi u njima (pod uvjetom da je napetost O 2 u tkivima dovoljno visoka). Bubrezi su izuzetak. Postoji kritična brzina perfuzije, prekoračenje koje uzrokuje stvaranje ultrafiltrata; na ovoj razini filtracije povećan protok krvi u pratnji povećana potrošnja Oko 2 tkiva bubrega. Ova značajka je zbog činjenice da je intenzitet glomerularna filtracija(a time i reapsorpcija Na +) proporcionalna je brzini protoka krvi.

Ovisnost potrošnje O2 o temperaturi. Potrošnja O2 u tkivima izuzetno je osjetljiva na promjene temperature. Kako se tjelesna temperatura smanjuje, metabolizam energije usporava se, a potreba za kisikom u većini organa se smanjuje. Uz normalnu termoregulaciju povećava se aktivnost organona koji sudjeluju u održavanju toplinske ravnoteže, a njihova potrošnja kisika raste. Takvi organi uključuju, posebice, skeletne mišiće; njihova se termoregulacijska funkcija provodi povećanjem tonus mišića i drhtanje (str. 667). Povećanje tjelesne temperature


63β DIO VI. DAH


praćeno povećanjem potrebe za kisikom u većini organa. Prema Van't Hoffovom pravilu, kada se temperatura promijeni za 10 o C u rasponu od 20 do 40 o C, potrošnja kisika u tkivima mijenja se u istom smjeru za 2 3 puta (Q 10 = 2-3). Za neke kirurške operacije Možda će biti potrebno privremeno zaustaviti cirkulaciju krvi (a time i opskrbu organa O2 i hranjivim tvarima). Istodobno, kako bi se smanjila potreba organa za kisikom, često se koristi hipotermija (snižavanje tjelesne temperature): pacijentu se daje tako duboka anestezija da su termoregulacijski mehanizmi potisnuti.

Krvožilni sustav sastoji se od srca i krvnih žila. Ritmičke kontrakcije srčanog mišića osiguravaju neprekidno kretanje krvi zatvoreni sustav posude. Krv, obavljajući trofičku funkciju, prenosi hranjive tvari iz tankog crijeva u stanice cijelog tijela, također osigurava transport kisika iz pluća u tkiva i ugljičnog dioksida iz tkiva u pluća, obavljajući respiratornu funkciju.

Istodobno, velika količina biološki aktivnih tvari cirkulira u krvi. djelatne tvari, koji reguliraju i kombiniraju funkcionalnu aktivnost tjelesnih stanica. Krv osigurava izjednačavanje temperature razne dijelove tijela. Dišni sustav uključuje nosna šupljina, grkljan, dušnik, bronhije i pluća. U procesu disanja kisik stalno ulazi u tijelo iz atmosferskog zraka kroz alveole pluća, a ugljični dioksid se oslobađa iz tijela.

Proces disanja- to je cijeli kompleks fiziološki procesi, u čijoj provedbi ne samo da sudjeluje Stroj za pomoć pri disanju, ali i krvožilni sustav. Traheja je u svom donjem dijelu podijeljena na dva bronha, od kojih se svaki, ulazeći u pluća, grana poput stabla. Završni najmanji ogranci bronha (bronhiole) prelaze u zatvorene alveolarne kanale, u čijim se stijenkama nalazi veliki broj kuglastih tvorevina - plućnih mjehurića (alveola). Svaka je alveola okružena gustom mrežom krvnih kapilara. Ukupna površina svih plućnih mjehurića je vrlo velika, 50 puta je veća od površine ljudske kože i iznosi više od 100 m2. Pluća se nalaze u hermetički zatvorenoj šupljini prsa. Prekrivene su tankom, glatkom membranom - pleurom; ista membrana oblaže unutrašnjost prsne šupljine. Prostor formiran između ova dva sloja pleure naziva se pleuralna šupljina.

Pritisak u pleuralna šupljina uvijek ispod atmosferske razine pri izdisaju za 3-4 mm Hg. Art., pri udisanju - za 7-9 mm. Mehanizam disanja provodi se refleksno (automatski). U mirovanju, izmjena zraka u plućima događa se kao rezultat respiratornih ritmičkih pokreta prsnog koša. Prilikom smanjenja u prsna šupljina tlaka, dio zraka se usisava u pluća (prilično pasivno zbog razlike tlakova) i dolazi do udisaja. Tada se prsna šupljina smanjuje i zrak se istiskuje iz pluća - dolazi do izdisaja. Proširenje prsne šupljine nastaje kao rezultat aktivnosti respiratornih mišića. U mirovanju, pri udisaju, prsna šupljina se širi posebnim dišni mišić, o čemu je ranije bilo riječi - dijafragma, kao i vanjski interkostalni mišići; s intenzivnim fizički rad uključeni su i drugi (skeletni) mišići. Izdisaj u mirovanju provodi se jasno pasivno, uz opuštanje mišića koji su izvršili udisaj, prsa pod utjecajem gravitacije i atmosferski pritisak smanjuje se.

Tijekom intenzivnog fizičkog rada izdisaj uključuje trbušne mišiće, unutarnje interkostalne mišiće i druge skeletne mišiće. Sustavna nastava psihička vježba a sport jača dišnu muskulaturu i pomaže povećanju volumena i pokretljivosti (ekskurzije) prsnog koša. Stadij disanja u kojem kisik iz atmosferskog zraka prelazi u krv, a ugljični dioksid iz krvi u atmosferski zrak, zvano vanjsko disanje; prijenos plinova krvlju je sljedeća faza i, konačno, tkivno (ili unutarnje) disanje - potrošnja kisika od strane stanica i oslobađanje ugljičnog dioksida kao rezultat biokemijske reakcije povezana s stvaranjem energije za osiguranje vitalnih procesa tijela.

Vanjsko (plućno) disanje provodi u alveolama pluća. Ovdje, kroz polupropusne stijenke alveola i kapilara, kisik prolazi iz alveolarnog zraka, ispunjavajući šupljine alveola. Molekule kisika i ugljičnog dioksida provode ovaj prijelaz u stotinkama sekunde. Nakon prijenosa kisika iz krvi u tkiva dolazi do tkivnog (unutarstaničnog) disanja. Kisik iz krvi prelazi u intersticijsku tekućinu, a odatle u stanice tkiva, gdje se koristi za osiguranje metaboličkih procesa. Ugljični dioksid, koji se intenzivno proizvodi u stanicama, prelazi u intersticijsku tekućinu, a zatim u krv. Uz pomoć krvi transportira se do pluća, iz kojih se izlučuje iz tijela.

Prolaz kisika i ugljičnog dioksida kroz polupropusne stijenke alveola, kapilara i membrana crvenih krvnih stanica. Bijela tvar, okružujući sivo, sastoji se od procesa koji povezuju živčane stanice leđne moždine; uzlazni senzorni (eferentni), koji povezuje sve organe i tkiva ljudsko tijelo(osim glave) s mozgom, silazni motorički (aferentni) putovi koji idu od mozga do motoričkih stanica leđne moždine.

Dakle, nije teško zamisliti da leđna moždina obavlja funkciju refleksa i dirigenta za živčane impulse. U raznih odjela Leđna moždina sadrži motorne neurone (motorne živčane stanice) koji inerviraju mišiće gornjih ekstremiteta, leđa, prsa, trbuha i donjih ekstremiteta.

U sakralna regija nalaze se centri za defekaciju, mokrenje i seksualnu aktivnost. Važna funkcija motornih neurona je stalno osiguravanje potrebnog mišićnog tonusa, zahvaljujući kojem se svi refleksni motorički činovi provode nježno i glatko. Tonus centara leđne moždine reguliran je višim dijelovima središnjeg živčanog sustava. Lezije leđne moždine dovode do razne smetnje vezano uz neuspjeh funkcija dirigenta. Sve vrste ozljeda i bolesti leđne moždine mogu dovesti do poremećaja bolne i temperaturne osjetljivosti, poremećaja strukture složenih voljni pokreti, tonus mišića itd. Mozak je skup veliki iznos nervne ćelije. Sastoji se od prednjeg, srednjeg, srednjeg i stražnjeg dijela.

Struktura mozga neusporedivo složeniji od strukture bilo kojeg organa ljudskog tijela. Navedimo neke značajke i vitalne funkcije. Tako, na primjer, takva formacija stražnjeg mozga kao medula, mjesto je najvažnijeg refleksni centri(dišni, prehrambeni, reguliranje krvotoka, znojenje). Stoga oštećenje ovog dijela mozga uzrokuje trenutačnu smrt. Nećemo detaljnije govoriti o specifičnoj građi i funkcijama moždane kore, ali treba napomenuti da je moždana kora najmlađi dio mozga u filogenetskom smislu (filogenija je proces razvoja biljnih i životinjskih organizama tijekom postojanje života na Zemlji).

U procesu evolucije cerebralni korteks poprima značajne strukturne i funkcionalne značajke i postaje najviši odjel središnjeg živčanog sustava, oblikujući aktivnost tijela kao cjeline u njegovom odnosu s okolinom. Čini se da će biti korisno okarakterizirati još neke anatomsko-fiziološke značajke ljudskog mozga.

Ljudski mozak u prosjeku teži 1400 g. Odnos između težine mozga i težine ljudskog tijela, prema raznih autora, relativno je mala. Brojna su istraživanja pokazala da je normalna aktivnost mozga povezana s opskrbom krvlju. Kao što je poznato, glavni izvor energije potreban za funkcioniranje živčanih elemenata je proces oksidacije glukoze. Međutim, mozak nema zaliha ugljikohidrata, a još manje kisika, te stoga normalna razmjena tvari u njemu u potpunosti ovise o stalnoj opskrbi energetskim resursima krvlju.

Mozak je aktivan ne samo tijekom budnosti, već i tijekom sna. Moždano tkivo troši 5 puta više kisika od srca i 20 puta više od mišića. Čineći samo oko 2% tjelesne težine osobe, mozak apsorbira 18-25% kisika koji troši cijelo tijelo. Mozak je znatno superiorniji od ostalih organa u potrošnji glukoze. Koristi 60-70% glukoze koju proizvede jetra, što iznosi 115 g dnevno, i to unatoč činjenici da je mozak po količini krvi jedan od posljednjih.

Pogoršanje opskrbe mozga krvlju može biti povezano s tjelesnom neaktivnošću ( na sjedilački načinživot). Uz tjelesnu neaktivnost, najčešće tegobe su glavobolja različite lokalizacije, intenziteta i trajanja, vrtoglavica, slabost, smanjena mentalna sposobnost, poremećaj pamćenja i razdražljivost. Autonomni živčani sustav je specijalizirani odjel jedinstvenog živčanog sustava mozga, reguliran, posebno, cerebralnim korteksom.

Za razliku od somatskog živčanog sustava, koji inervira voljne (skeletne) mišiće i osigurava opću osjetljivost tijela i drugih osjetilnih organa, autonomni živčani sustav regulira rad unutarnjih organa – disanje, krvotok, izlučivanje, razmnožavanje, žlijezde. unutarnje izlučivanje itd. Autonomni živčani sustav dijelimo na simpatički i parasimpatički sustav.

Djelatnost srca, krvnih žila, probavnih organa, izlučivanja, reproduktivnih organa itd.; regulacija metabolizma, stvaranje topline, sudjelovanje u formiranju emocionalnih reakcija (strah, ljutnja, radost) - sve je to pod kontrolom simpatičkog i parasimpatičkog živčanog sustava i sve pod istom kontrolom višeg dijela središnjeg živčanog sustava . Eksperimentalno je pokazano da je njihov utjecaj, iako antagonističke prirode, dosljedan u regulaciji bitne funkcije tijelo. Receptori i analizatori. Glavni uvjet za normalno postojanje organizma je njegova sposobnost da se brzo prilagodi promjenama okoliš. Ova sposobnost se ostvaruje zahvaljujući prisutnosti Posebna edukacija- receptori.

Receptori, koji imaju strogu specifičnost, transformiraju se vanjski podražaji(zvuk, temperatura, svjetlo, tlak itd.) in živčanih impulsa, koji prema živčana vlakna prenosi u središnji živčani sustav. Ljudski receptori se dijele u dvije glavne skupine: ekstero (vanjski) i intero (unutarnji) receptori. Svaki takav receptor je sastavni dio analizirajući sustav u koji dolaze impulsi i koji se naziva analizator.

Analizator se sastoji od tri dijela - receptora, provodnog dijela i središnje formacije u mozgu. Najviši odjel analizatora je kortikalni. Ne ulazeći u detalje, navest ćemo samo imena analizatora, čija je uloga u životu bilo koje osobe poznata mnogima. Ovo je analizator kože (taktilna, osjetljivost na bol, toplinu, hladnoću), motorički (receptori u mišićima, zglobovima, tetivama i ligamentima pobuđuju se pod utjecajem pritiska i rastezanja), vestibularni (percipira položaj tijela u prostoru), vizualni (svjetlost i boja), slušni (zvuk), olfaktorni (miris), okusni (okus), visceralni (stanje niza unutarnjih organa).

KATEGORIJE

POPULARNI ČLANCI

2023 “kingad.ru” - ultrazvučni pregled ljudskih organa