Dišni i krvožilni sustav. Krv

Podrijetlo mozga Saveliev Sergey Vyacheslavovich

§ 6. Potrošnja kisika u mozgu

Potpuno je pogrešno povezivati ​​intenzitet 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, to je ukupna potrošnja kisika, koja se razlikuje za redove veličine različite dijelove tijela i slona i rovke. Štoviše, u životinja s različitom biologijom, količina potrošnje kisika od strane istih organa u tijelu također značajno varira. Ideja o promjeni potrošnje kisika u mozgu proporcionalnoj veličini tijela ostaje čudna zabluda. Ako u bilo kojeg sisavca potrošnja kisika u mozgu postane manja od 12,6 l / (kg-h), nastupa smrt. Na ovoj razini kisika, mozak može ostati aktivan samo 10-15 sekundi. Nakon 30-120 sekundi refleksna aktivnost blijedi, a nakon 5-6 minuta počinje smrt neurona. Drugim riječima, živčano tkivo praktički nema vlastitih resursa. Ni rovka, pa 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 zakonitostima koje nemaju nikakve veze s intenzitetom metabolizma drugih organa. Vrijednosti potrošnje svih “potrošnih” komponenti su relativno stabilne i ne mogu biti ispod određene razine koja osigurava funkcionalnu aktivnost mozga.

Treba napomenuti da mozak često renderira odlučujući utjecaj na metabolizam cijele životinje. Potrošnja energije mozga ne može biti ispod određene vrijednosti. Osiguravanje 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 u 1 mm moždanog tkiva. Naravno, u različitih odjela mozga, 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, to mora biti veća brzina protoka krvi kako bi se osigurala potrebna opskrba kisikom i hranjivim tvarima. Možete ubrzati metabolizam zahvaljujući otkucajima srca, disanju i brzini konzumiranja hrane. To je ono što se događa kod malih sisavaca. Informacije o gustoći kapilara u mozgu životinja vrlo su šture. Međutim, postoji opći trend koji pokazuje evolucijski razvoj kapilarne mreže mozga. U barskoj žabi, duljina kapilare 1 mm 3 moždanog tkiva je oko 160 mm; u cjeloglavoj hrskavičavoj ribi 500; u morskom psu 100; miševi 700, štakori - 900, zečevi - 600, mačke - 900 , psi - 900, a primati i ljudi - 12001400 mm. Treba uzeti u obzir da kada se duljina kapilara skrati, površina njihove kontaktne površine s živčanog tkiva opada eksponencijalno. To ukazuje da se, kako bi se održala minimalna razina opskrbe mozga kisikom, srce rovke mora stezati nekoliko puta češće nego kod primata i ljudi. Doista, za osobu je ta vrijednost 60–90 u minuti, a za rovku 130–450. Masa srca rovke trebala bi biti razmjerno veća. U čovjeka iznosi oko 4%, kapucina 8%, a rovki 14% ukupne tjelesne mase. Stoga je jedan od ključnih organa koji određuju metabolizam životinja mozak.

Pokušajmo procijeniti stvarni udio energije koju troši tijelo životinja s različitom težinom 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 je dobro istražen. 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 kod velikih i malih predstavnika ove vrste. Međutim, i ta je vrijednost nesrazmjerno velika. Ljudski mozak čini 1/50 tjelesne težine, a troši 1/10 ukupne energije - 5 puta više od bilo kojeg drugog organa. To su pomalo podcijenjene brojke, budući da samo potrošnja kisika iznosi 18%. Dodajmo i troškove održavanja leđne moždine i periferni sustav i dobiti oko 1/7. Posljedično, u neaktivnom stanju, ljudski živčani sustav troši oko 15% energije cijelog organizma. Sada razmotrite situaciju s aktivnim mozgom i perifernim živčanim sustavom. Prema najkonzervativnijim procjenama, troškovi energije jednog mozga se više nego udvostruče. S obzirom na opće povećanje aktivnosti cijelog živčanog sustava, možemo pouzdano pretpostaviti da se oko 25-30% svih tjelesnih troškova odnosi 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 načina 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 gotovo nikada ne 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 ograničavač intelektualne aktivnosti malih životinja.

Na primjer, pretpostavimo da američka krtica jakobova školjka odluči upotrijebiti svoj mozak kao primati ili ljudi. Razmotrite 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. Imajući živčani sustav, što je više od 5% tjelesne težine, krtica troši oko 30% svega energetski resursi organizam. Ako razmišlja o rješavanju šahovskog problema, tada će se troškovi njegovog tijela za održavanje mozga udvostručiti, a krtica će odmah umrijeti od gladi. Čak i ako madež gurne u crijeva beskraja kišna glista iz crni kavijar ionako će još umrijeti. Mozak će trebati toliko energije da će postojati nerješivi problemi s brzinom proizvodnje kisika i isporukom početnih metaboličkih komponenti iz gastrointestinalni trakt. Slične poteškoće nastat će s izlučivanjem metaboličkih proizvoda živčanog sustava i njegovim elementarnim hlađenjem. 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. metabolički procesi u mozgu primata.

U metabolizmu živčanog sustava mogu se razlikovati tri glavna dinamička procesa: izmjena kisika i ugljičnog dioksida, potrošnja organska tvar i izlučivanje produkata katabolizma, izmjena vode i otopina elektrolita. Udio potrošnje ovih tvari od strane ljudskog mozga je naznačen na dnu. Izmjena vode i otopina elektrolita izračunava se kao vrijeme potrebno da sva tjelesna voda 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 doseći primjetno smanjenje relativni moždani metabolizam. Nema smisla prepričavati rezultate intelektualnih eksperimenata i promatranja štakora, a stupanj individualizacije ponašanja nije usporediv s krticama i rovkama. Očita prednost povećanje tjelesne težine je smanjenje troškova održavanja mozga. Stalno radi rubni odjeli nisu skupi kao mozak, pa povećanje tjelesne težine dovodi do relativnog "pojeftinjenja" mozga.

Stoga je za stvaranje individualiziranog mozga potrebna životinja dovoljno velike tjelesne mase. Drugim riječima, postoji svojevrsna barijera koja veličinom tijela i masom mozga ograničava sposobnost životinja da uče i individualiziraju ponašanje. Mala životinja s velikim mozgom i visokim troškovima 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 dopuštene značajne fluktuacije u troškovima energije za njegovo održavanje. U ovoj situaciji i individualizacija ponašanja i složeni procesi učenje. Međutim, čak iu velikoj životinji s dobrim razvijen mozak postoje energetski problemi. Živčani sustav je preskup za intenzivnu eksploataciju. Mali živčani sustav koji intenzivno radi troši ogroman dio tjelesnih resursa. Ova situacija je nepovoljna. Energetski opravdano rješenje može biti samo kratkotrajna uporaba mozga za rješavanje konkretnih problema. To se opaža kod velikih sisavaca. Kratka aktivnost brzo se zamjenjuje dugotrajnim odmorom.

Dakle, mali i veliki živčani sustav imaju svoje prednosti. Za provedbu instinktivnog ponašanja, možete imati mali mozak, ali je njegova prilagodljivost svedena na modifikacije instinkta. veliki mozak košta svog vlasnika prilično skupo, ali visoki troškovi energije potpuno su opravdani. Veliki mozak vam omogućuje da se nosite s izazovne zadatke 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 povezano je s njegovom izolacijom od ostatka organizma. Kao glavni mehanizam za integriranje rada unutarnji organi a osnova ponašanja je " strano tijelo» za vlastito tijelo. Imunološki sustav na živčani sustav gleda kao na nešto poput trna u oku. Ako imunološki sustav "dođe" do mozga, tada počinju teški autoimuni procesi koji su nekompatibilni sa životom.

Nastaje paradoksalna situacija. Živčani sustav troši ogroman 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, postoji jasna kontradikcija. Glavni integrirajući organ ne smije biti stran imunološkom sustavu. Ipak, to je činjenica kojoj je prilično lako pronaći jasno objašnjenje. U mozgu ima previše specijaliziranih organskih komponenti koje se ne koriste nigdje drugdje u tijelu. Stvori u imunološki sustav mehanizam njihovog prepoznavanja kao "svojih" stanica izuzetno je težak i neopravdan. Mnogo 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 se nosili s izolacijom živčanog sustava od ostatka organizma, 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 Douglas Hofstadter Razgovor s Einsteinovim mozgom Ahil i kornjača slučajno se sudaraju na obalama osmerokutnog jezerca u Luksemburškom vrtu u Parizu. Ovaj ribnjak oduvijek je bio omiljeno mjesto za izlete brodom mladih parova; 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 dolaze iz vanjskog svijeta 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] autor Asimov Isaac

Kolika je potrošnja energije ljudskog mozga? Utvrđeno je da u stanju budnosti ljudski mozak troši oko 20

Iz knjige Uzgoj riba, rakova i peradi 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 teške, ponekad gotovo neodoljive ovisnosti. 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 druge komponente zraka kao što su dušik, ugljični 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 onih otopljenih u Svjetskom oceanu, kisik je od posebnog interesa, budući da osigurava veliki energetski prinos tijekom aerobne disimilacije za gotovo sve organizme na Zemlji i u biti leži u

Iz autorove knjige

Reaktivne vrste kisika (slobodni radikali) U tijelu se, kao rezultat redoks reakcija, stalno stvaraju reaktivne vrste kisika (ROS) tijekom jednoelektronske redukcije kisika (molekula ima nespareni elektron na

Na pitanje Koliko kisika uzima mozak? dao autor Pogrešna procjena najbolji odgovor je Iako kod odrasle osobe težina mozga iznosi samo oko 2% težine tijela, mozak troši otprilike 25% ukupnog kisika kojeg tijelo apsorbira...
Mozak troši otprilike istu količinu kisika kao aktivni mišić.
("odmarajući" mozak troši 9% sve energije i 20% kisika, "razmišljajući" - troši oko 25% hranjivih tvari koje ulaze u tijelo i oko 33% potrebno za tijelo kisik)

Odgovor od Strijelac[guru]
Zašto je tako teško za mozak...


Odgovor od Neuroza[guru]
tvrdica


Odgovor od bacanje[aktivan]
Sve hranjive tvari i kisik, i općenito sve što je potrebno, isporučuje se u organe kroz krv, a kao što znate, tijelo vrlo strogo promatra sastav krvi ... najmanje odstupanje dovodi do raznih patologija. S ove točke gledišta, koncentracija kisika u krvi je konstantna i isporučuje se organima u skladu s njihovim omjerom mase, a ne 10-30, štoviše, ne 90% ugljikohidrata, kao što je gore navedeno. Pa kako je dobro rečeno ovisi o struji koliko su pojedina tkiva opterećena radom, gdje redoks procesi tamo idu brže i protok krvi je intenzivniji, a samim tim i apsorpcija kisika..o tome nema govora. bilo koji prosječni statistički postotak. A najveća potrošnja kisika je ipak u mišićima...a ne u mozgu :))))


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


Odgovor od Christina sam ja[aktivan]
nemam....


Odgovor od Georgij Jurijevič[guru]
A ako je mozak 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 jako dugo bez kisika,
tada mozak za nekoliko minuta propada u dijelovima (moždani udar) ili potpuno.
Blokiran je protok krvi kojim hemoglobin prenosi kisik u mozak – i to je to.
A kod manjka O2 u zraku, također nema mehanizma da on sve to mobilizira na mozgu, pa je tu prvi nastrada


Odgovor od uspjeh[guru]
Onoliko koliko je potrebno za potpuno funkcioniranje organizma!


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


Odgovor od Fuzzy duh[guru]
15 posto kisika.


Odgovor od Aleksandar Solid[guru]
Opskrba mozga kisikom ovisi o boji u koju je obojana kosa. Ako žena ima plavu, slamnatu ili sijedu kosu, tada više kisika ulazi u mozak kroz svaku vlas. A ako je tamna, kesten ili crna, struktura kose postaje začepljena bojom i otežava ulazak kisika.
Najmanji dotok kisika u mozak vidljiv je kod žena koje farbaju kosu različite boje istovremeno. (crveno - ljubičasto - zeleno)
Kod žena s dugim plava kosa(ja ih zovem plavuše) najveći postotak kisika u mozgu! Znanstvenici vjeruju da količina kisika koja teče unutar vlasi utječe na oksidativne, mentalne i druge biološki procesi. Zbog toga se kod plavuša češće javlja vrtoglavica, neadekvatna procjena svijeta oko nje.


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


Odgovor od Olga Senik[guru]
Kao postotak, teško je procijeniti količinu potrošenog kisika. ovo je prilično individualan i pokretljiv 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 ovim uvjetima nedostatak kisika, POSTOTAK potrošnje kisika u mozgu se povećava u skladu s tim.


Odgovor od Korisnik izbrisan[guru]
mozgovi dobivaju od 3 do 8% kisika


Odgovor od Svetlana[guru]
ha ha ha ha ha


Odgovor od Oleg Agafonov[guru]
Zdravo.
Uzima 0%, jer. on (kisik) nikako ne može doći tamo (u mozak) ...))
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 uzima 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 poštom nego mišićno tkivo. S intenzivnim mentalnim radom jasno se povećava potrošnja kisika u mozgu.

Takve brojke svjedoče i o nezasitnoj potrebi mozga za kisikom. Težina mozga odrasle osobe obično iznosi 2-2,5 posto tjelesne težine. Istovremeno, mozak troši 1/5 ili čak 1/4 ukupnog kisika koji konzumira ljudsko tijelo.

Ne razmišljamo dobro u zagušljivoj sobi. Čini se da su to svi doživjeli. 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 su rezerve kisika otopljenog u krvi, u krvnim žilama mozga i u samom tkivu vrlo ograničene. Samo za 10 sekundi, ima dovoljno vlastitih resursa. Ako se kisik ne opskrbljuje krvotokom, vrlo brzo može doći do biokemijske katastrofe.

I zapravo, zašto tkivo mozga treba puno kisika?

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

Da biste obavljali posao, morate sagorjeti neku vrstu goriva. Ovo je gotovo jedino gorivo za mozak glukoza. Za oksidaciju ove tvari uglavnom se koristi kisik. Krajnji proizvodi pretvorbe glukoze su ugljikov dioksid i voda. Međutim, u ovom slučaju nastaje još jedan univerzalni izvor energije - molekula ATP. Osigurava gotovo sve energetske troškove mozga.

Mozak je, u određenom smislu, neplaćenik. On nema neke solidne rezerve glukoze i živi, ​​kako kažu, danas.

U to se možete uvjeriti jednostavnim iskustvom. Običnom sigurnosnom britvicom rezali smo najtanje kriške unutarnjih organa laboratorijskih miševa: jetru, bubrege, mišiće. Presjeke moždane kore je teže napraviti, ali moguće.

Stavite dijelove svakog organa zasebno fiziološka otopina, uliven u male posude od po nekoliko kubičnih centimetara. Na posude ćemo pričvrstiti staklene tlakomjere s podjelama. Ulijte u mjerač tlaka veliki broj posebno pripremljena i obojena tekućina. Sada ćemo cijelu našu strukturu spustiti u kadu s Topla voda, ali tako da je manometar izvan kade, a posuda unutar nje. Temperatura vode u kadi je 37 stupnjeva, odnosno blizu tjelesne temperature laboratorijske životinje.

Dijelovi organa dišu i troše kisik. Volumen plina u posudi se smanjuje, a to se odražava na očitanja manometra. Stup tekućine puže prema gore. Naravno, polako, ali prilično osjetno. Tako je moguće izračunati koliko je kubičnih milimetara kisika apsorbirao uzorak od 100 miligrama tkiva u jednoj minuti.

I tu smo suočeni s neobičan fenomen. Dijelovi tkiva jetre, bubrega, mišića prilično dugo troše kisik konstantnom brzinom. U svakom slučaju, ovaj se proces može promatrati pet i deset minuta. Druga stvar je moždano tkivo. Disanje joj se brzo usporava, ali čim se doda kap otopine glukoze, ona oživi i ponovno diše istom brzinom.

Iskustvo koje smo stekli je vrlo jasno. To svjedoči da živčane stanice moždane kore pokrivaju svoje energetske potrebe gotovo isključivo na račun glukoze koja se prenosi krvotokom.

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

Hipokrat - veliki liječnik Drevna grčka- u jednom od svojih spisa je napisao: "U čovjeku ima i gorkog, i slanog, i slatkog, i kiselog, i tvrdog, i mekog, i još mnogo toga u beskonačnom broju, raznolikosti u svojstvima, količini, snazi." Na primjeru oksidativnih transformacija glukoze u ljudskom mozgu i stvaranja još jednog univerzalnog izvora energije - adenozin trifosforne kiseline, može se pratiti sustav nevjerojatnih transformacija "slatke", glukoze, u ATP, "kiselo", prema Hipokrata.

Ako jednostavno spalite molekule glukoze u struji kisika, nastaju voda i ugljični dioksid. Istovremeno će se istaknuti značajna količina energije. Naravno, ovakav način generiranja energije je neprihvatljiv za živu stanicu. Energija u stanici se troši u malim obrocima. Treba ga formirati postupno i akumulirati "u rezervi". Imajući rezervu „konzervirane energije“, živa stanica je sposobna izuzetno brzo reagirati na promjene. vanjsko okruženje. Štoviše, proces proizvodnje energije stanica može usporiti, a zatim 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 pojurio da brzo trčiš; biokemijska elektrana radi 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 adenozintrifosforne kiseline.

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


Potrošnja O 2 u mirovanju.Količina kisika koju tkivo troši ovisi o funkcionalno stanje njegove sastavne stanice. U tablici. 23.1 prikazuje podatke o potrošnji kisika od strane raznih organa i njihovih dijelova kada tijelo miruje na normalna temperatura. Brzina potrošnje kisika od strane jednog ili drugog organa () obično je


izraženo u ml O 2 po 1 G ili 100 g mase u 1 min (ovo uzima u obzir masu organa u vivo). U skladu s Fick princip utvrđeno na temelju protok krvi() kroz jedan ili drugi organ i razlike u koncentracijama O 2 koji dolazi u tijelo arterijska krv i iz njega teče venska krv ():

(1)

Kad je tijelo u mirovanju kisik relativno intenzivno apsorbira miokard, siva tvar mozga(posebno 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 različite sekcije 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 teče iz određenog područja, tada vam 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 pojedinim 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 Oko 2 bilo je moguće samo u nekoliko organa.

Proučavajući potrošnju kisika u tkivima mozga raznih sisavaca, pokazalo se da korteks hemisfere troši od 8 10 −2 do 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Na temelju potrošnje O 2 u cijelom mozgu i korteksu moguće je izračunati prosječnu potrošnju O 2 bijele tvari mozga. Ova vrijednost je oko 1 10 −2 mL g −1 min −1. Izravno mjerenje apsorpcija O 2 u regijama mozga kod zdravih ispitanika pozitronskom emisijskom tomografijom dala je sljedeće vrijednosti: za siva tvar(u različitim područjima) - od oko 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 jedno područje. Doista, pri mjerenju (koristeći platinske mikroelektrode) regionalne potrošnje O 2 u površinskim slojevima 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 autograma


POGLAVLJE 23

Tablica 23.1. Prosječne vrijednosti brzine protoka krvi (), arteriovenske razlike u O 2 () i potrošnje 0 2 () u razna tijelačovjeka na 37 °C
Orgulje Izvor podataka
Krv
Skeletni mišići: u mirovanju s teškim tjelesna aktivnost
Slezena
Mozak: bijela tvar korteksa
Jetra
Bubreg: kora vanjski sloj medule unutarnji sloj medule
Srce: u mirovanju s teškim naporom

Fizičke studije regionalnog protoka krvi (pomoću joda-14 C-antipirina) i regionalne potrošnje glukoze (pomoću 14 C-2 deoksiglukoze) 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 O 2 u sivoj tvari mozga postupno se smanjuju s godinama. Približno jednake razlike u potrošnji kisika utvrđene su između pojedinih dijelova bubrega. NA korteks bubrezima, prosječna potrošnja O 2 je nekoliko puta veća nego u kopnena područja i papile medule. Budući da potrebe bubrega za kisikom uglavnom ovise o intenzitetu aktivne reapsorpcije Na+ iz lumena tubula u tkivu, smatra se da su tako izražene razlike u regionalnoj potrošnji O 2 uglavnom posljedica razlike između vrijednosti ove reapsorpcije u kortikalnom i medula .

Potrošnja O 2 pod uvjetima povećana aktivnost orgulje. NA U slučaju da se aktivnost bilo kojeg organa povećava iz jednog ili drugog razloga, povećava se brzina metabolizma energije u njemu, a time i potreba stanica za kisikom. Tijekom vježbe potrošnja


oko 2 tkiva miokarda može povećati za 3-4 puta, i radi skeletni mišići- više od 20-50 puta u odnosu na razinu odmora. Potrošnja Oko 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 velika). 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 O 2 o temperaturi. Potrošnja O2 u tkivima izuzetno je osjetljiva na promjene temperature. Sniženjem tjelesne temperature usporava se energetski metabolizam, a potreba većine organa za kisikom se smanjuje. Uz normalnu termoregulaciju povećava se aktivnost organona uključenih u održavanje 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


popraćeno povećanjem potražnje većine organa za kisikom. 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 može biti potrebno privremeno zaustaviti cirkulaciju krvi (a time i opskrbu organa O 2 i hranjivim tvarima). Istodobno, kako bi se smanjila potreba organa za kisikom, često se koristi hipotermija (smanjenje tjelesne temperature): pacijentu se daje takva duboka anestezija, u kojoj su termoregulacijski mehanizmi potisnuti.

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

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

Proces disanja je čitav kompleks fiziološki procesi, u čijoj provedbi ne samo 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 prolaze, 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. Prekriveni su tankom glatkom ljuskom - pleurom, ista ljuska oblaže unutrašnjost prsne šupljine. Prostor formiran između ova dva lista pleure naziva se pleuralna šupljina.

Pritisak u pleuralna šupljina uvijek ispod atmosferskog kod izdisaja za 3-4 mm Hg. Art., pri udisanju, za 7-9 mm. Mehanizam disanja provodi se refleksno (automatski). U mirovanju dolazi do izmjene zraka u plućima kao rezultat respiratornih ritmičkih pokreta prsnog koša. Kada se spusti u prsna šupljina tlak u plućima (dosta pasivno zbog razlike tlakova), usisava se dio zraka - dolazi do udisaja. Zatim se prsna šupljina smanjuje i zrak se istiskuje iz pluća - dolazi do izdisaja. Proširenje prsne šupljine provodi se 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 je izražen pasivno, uz opuštanje mišića koji su izvršili udisaj, prsa pod utjecajem gravitacije i atmosferski pritisak smanjuje se.

Kod intenzivnog fizičkog rada u izdisaju sudjeluju trbušni mišići, unutarnji interkostalni i drugi skeletni mišići. Sustavna nastava vježbanje a sport jača dišnu muskulaturu i pridonosi povećanju obujma i pokretljivosti (ekskurzije) prsnog koša. Stadij disanja u kojem kisik iz atmosferskog zraka prelazi u krv, a ugljični dioksid iz krvi u atmosferski zrak, naziva se vanjsko disanje; prijenos plinova krvlju je sljedeća faza, i konačno, tkivno (ili unutarnje) disanje je potrošnja kisika od strane stanica i otpuštanje ugljičnog dioksida od strane njih 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 prolazi kisik iz alveolarnog zraka koji ispunjava šupljine alveola. Molekule kisika i ugljičnog dioksida provode ovaj prijelaz u stotinkama sekunde. Nakon prijenosa kisika krvlju 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 stvara u stanicama, prelazi u intersticijsku tekućinu, a zatim u krv. Uz pomoć krvi transportira se do pluća iz kojih se izlučuje iz organizma.

Prijelaz kisika i ugljičnog dioksida kroz polupropusne stijenke alveola, kapilara i membrana eritrocita. bijela tvar, okružujući sivu boju, sastoji se od procesa koji povezuju živčane stanice leđne moždine; uzlazno osjetljivo (eferentno), povezuje sve organe i tkiva ljudsko tijelo(osim glave) s mozgom, silaznim motoričkim (aferentnim) putovima od mozga do motoričkih stanica leđne moždine.

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

NA sakralna regija smještena središta defekacije, mokrenja i seksualne aktivnosti. Važna funkcija motornih neurona je stalno osiguravanje potrebnog tonusa mišića, zbog čega se svi refleksni motorički činovi provode nježno i glatko. Tonus centara leđne moždine reguliran je višim dijelovima središnjeg živčanog sustava. Ozljeda leđne moždine rezultira razna kršenja povezan s neuspjehom vodljiva funkcija. Sve vrste ozljeda i bolesti leđne moždine mogu dovesti do poremećaja boli, temperaturne osjetljivosti, poremećaja strukture složenih proizvoljni pokreti, tonus mišića itd. Mozak je klaster veliki iznos nervne ćelije. Sastoji se od prednjeg, srednjeg, srednjeg i stražnjeg dijela.

Građa 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 poraz ovog dijela mozga uzrokuje trenutnu smrt. Nećemo detaljnije govoriti o specifičnostima građe i funkcija moždane kore, ali treba napomenuti da je moždana kora najmlađi dio mozga u filogenetskom smislu (filogeneza je proces razvoja biljaka i životinja). organizmi tijekom postojanja života na Zemlji).

U procesu evolucije cerebralni korteks poprima značajne strukturne i funkcionalne značajke i postaje najviši odjel središnjeg živčanog sustava, koji tvori aktivnost organizma kao cjeline u njegovom odnosu s okolinom. Očigledno će biti korisno okarakterizirati još neke anatomske i 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 istraživanja su 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 ovisi o stalnoj isporuci energetskih resursa krvlju.

Mozak je aktivan ne samo tijekom budnosti, već i tijekom sna. Moždano tkivo troši 5 puta više kisika od srca, a 20 puta više od mišića. Čineći samo oko 2% težine ljudskog tijela, mozak apsorbira 18-25% kisika koji troši cijelo tijelo. Mozak značajno nadmašuje ostale organe u potrošnji glukoze. Oni troše 60-70% glukoze koju stvara jetra, što je 115 g dnevno, i to unatoč činjenici da je mozak po količini krvi na jednom od posljednjih mjesta.

Pogoršanje opskrbe mozga krvlju može biti povezano s hipodinamijom ( na sjedilački načinživot). Uz tjelesnu neaktivnost, najčešće tegobe su glavobolje različite lokalizacije, intenziteta i trajanja, vrtoglavica, slabost, smanjena mentalna sposobnost, poremećaj pamćenja, razdražljivost. Autonomni živčani sustav je specijalizirani odjel jedinstvenog živčanog sustava mozga, koji je 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, spolnih organa itd.; regulacija metabolizma, termogeneza, sudjelovanje u formiranju emocionalnih reakcija (strah, ljutnja, radost) - sve je to pod kontrolom simpatičkog i parasimpatičkog živčanog sustava i sve pod istom kontrolom iz višeg dijela središnjeg živčanog sustava. Eksperimentalno je pokazano da je njihov utjecaj, iako antagonistički, usklađen u regulaciji. bitne funkcije organizam. Receptori i analizatori. Glavni uvjet za normalno postojanje organizma je njegova sposobnost da se brzo prilagodi promjenama. okoliš. Ta se sposobnost ostvaruje kroz prisutnost Posebna edukacija- receptori.

Receptori, koji imaju strogu specifičnost, transformiraju se vanjski podražaji(zvuk, temperatura, svjetlo, tlak itd.) in živčanih impulsa, koji živčana vlakna prenosi u središnji živčani sustav. Ljudski receptori se dijele u dvije glavne skupine: ekstero (vanjski) i intero (unutarnji) receptori. Svaki od ovih receptora je sastavni dio analizirajući sustav, koji prima impulse 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, navodimo samo imena analizatora, čija je uloga u životu bilo koje osobe poznata mnogima. Ovo je analizator kože (taktilna, bolna, toplinska, hladnoća), motorički (receptori u mišićima, zglobovima, tetivama i ligamentima pobuđuju se pod utjecajem pritiska i rastezanja), vestibularni (osjeća položaj tijela u prostoru), vizualni (svjetlost i boja), auditivni (zvuk), olfaktorni (miris), okusni (okus), visceralni (stanje niza unutarnjih organa).

KATEGORIJE

POPULARNI ČLANCI

2022 "kingad.ru" - ultrazvučni pregled ljudskih organa