Układ oddechowy i krwionośny. Krew

Pochodzenie mózgu Savelyeva Siergieja Wiaczesławowicza

§ 6. Zużycie tlenu przez mózg

Całkowicie błędne jest powiązanie tempa metabolizmu mózgu z całkowitym zużyciem tlenu przez organizm (Schmidt-Nielsen, 1982). Rzeczywiście, u ryjówki zużycie tlenu na 1 kg masy ciała wynosi 7,4 l/h, a u słonia 0,07 l/h. Jest to jednak całkowite zużycie tlenu, które różni się o rzędy wielkości różne części ciała słonia i ryjówki. Ponadto u zwierząt o różnej biologii ilość zużywanego tlenu przez te same narządy również znacznie się różni. Pogląd, że zużycie tlenu w mózgu zmienia się proporcjonalnie do wielkości ciała, pozostaje dziwnym nieporozumieniem. Jeśli zużycie tlenu w mózgu jakiegokolwiek ssaka spadnie poniżej 12,6 l/(kg-h), następuje śmierć. Na tym poziomie tlenu mózg może pozostać aktywny tylko przez 10–15 sekund. Po 30-120 s aktywność odruchowa zanika, a po 5-6 minutach rozpoczyna się śmierć neuronów. Innymi słowy, tkanka nerwowa praktycznie nie ma własnych zasobów. Ani ryjówka, ani nawet słoń nie miałyby szans na przeżycie, gdyby mózg nie miał dostępu do tlenu specjalne mechanizmy. Mózg otrzymuje tlen, wodę z roztworami elektrolitów i składniki odżywcze zgodnie z prawami, które nie mają nic wspólnego z tempem metabolizmu innych narządów. Wartości zużycia wszystkich składników „zużywalnych” są stosunkowo stabilne i nie mogą spaść poniżej pewnego poziomu zapewniającego funkcjonalną aktywność mózgu.

Należy zauważyć, że mózg często ma decydujący wpływ na metabolizm całego zwierzęcia. Zużycie energii przez mózg nie może spaść poniżej pewnej wartości. Zapewnienie tego poziomu osiąga się w różnych grupach systematycznych poprzez zmianę szybkości krążenia krwi w naczyniach układu nerwowego. Przyczyną tych różnic jest zmiana liczby naczyń włosowatych przypadających na 1 mm tkanki mózgowej. Oczywiście, w różne działy W mózgu długość naczyń włosowatych może się znacznie różnić. W zależności od obciążenia fizjologicznego światło naczyń włosowatych może również zmieniać się dynamicznie. Niemniej jednak ten bardzo przeciętny wskaźnik rzuca światło na przyczyny wzrostu częstości akcji serca u małych ssaków. Im mniejsza sieć naczyń włosowatych w mózgu, tym większe musi być natężenie przepływu krwi, aby zapewnić niezbędny przepływ tlenu i składników odżywczych. Możesz zwiększyć metabolizm ze względu na tętno, oddychanie i tempo spożycia pokarmu. Tak się dzieje u małych ssaków. Informacje na temat gęstości naczyń włosowatych w mózgu zwierząt są bardzo fragmentaryczne. Istnieje jednak ogólna tendencja pokazująca ewolucyjny rozwój sieci naczyń włosowatych mózgu. U żaby stawowej długość naczyń włosowatych w 1 mm 3 tkanki mózgowej wynosi około 160 mm, u ryby chrzęstnej z całą głową - 500, u rekina - 100, w ambystomie - 90, u żółwia - 350, w hatteria - 100 mm, u ryjówki - 400, u myszy 700, u szczurów - 900, u królików - 600, u kotów - 900, u psów - 900, a u naczelnych i ludzi - 1200-1400 mm. Należy wziąć pod uwagę, że wraz ze zmniejszeniem długości naczyń włosowatych zmniejsza się powierzchnia ich powierzchni styku Tkanka nerwowa maleje wykładniczo. Oznacza to, że aby utrzymać minimalny poziom dopływu tlenu do mózgu, serce ryjówki musi bić kilka razy szybciej niż u naczelnych i człowieka. Rzeczywiście, dla osoby wartość ta wynosi 60–90 na minutę, a dla ryjówki 130–450. Masa serca ryjówki powinna być proporcjonalnie większa. U człowieka stanowi około 4%, u kapucynki – 8%, a u ryjówki – 14% całkowitej masy ciała. W związku z tym jednym z kluczowych narządów determinujących metabolizm zwierząt jest mózg.

Spróbujmy oszacować rzeczywisty udział energii zużywanej przez organizm zwierząt o różnej masie mózgu i ciała. Duża względna masa układu nerwowego małych ssaków stawia wysokie wymagania poziomowi metabolizmu samego mózgu. Koszty jego utrzymania są porównywalne z kosztami utrzymania ludzkiego mózgu, które zostały dobrze zbadane. Podstawowe zużycie składników odżywczych i tlenu przez ludzki mózg wynosi około 8-10% całego organizmu. Gdy organizm jest nieaktywny, wartość ta jest mniej więcej stała, choć może ulegać znacznym wahaniom u dużych i małych przedstawicieli danego gatunku. Jednak nawet ta wartość jest nieproporcjonalnie duża. Ludzki mózg stanowi 1/50 masy ciała i zużywa 1/10 całej energii – 5 razy więcej niż jakikolwiek inny narząd. Liczby te są nieco zaniżone, ponieważ samo zużycie tlenu wynosi 18%. Dodajmy do tego koszty utrzymania rdzenia kręgowego i układ peryferyjny i otrzymujemy około 1/7. W konsekwencji w stanie nieaktywnym ludzki układ nerwowy zużywa około 15% energii całego organizmu. Rozważmy teraz sytuację z aktywnie pracującym mózgiem i obwodowym układem nerwowym. Według najbardziej konserwatywnych szacunków koszty energii jednego mózgu są ponad dwukrotnie większe. Biorąc pod uwagę uogólniony wzrost aktywności całego układu nerwowego, można śmiało założyć, że na jego utrzymanie przypada około 25–30% całkowitych wydatków organizmu (ryc. I-8).

Układ nerwowy ssaków okazuje się niezwykle „drogim” organem, dlatego im mniej czasu mózg pracuje w trybie intensywnym, tym tańsze jest jego utrzymanie. Problem rozwiązuje się na różne sposoby. Jedna z metod wiąże się z minimalizacją czasu intensywnej pracy układu nerwowego. Osiąga się to dzięki dużemu zestawowi wrodzonych, instynktownych programów zachowania, które są przechowywane w mózgu w postaci zestawu instrukcji. Instrukcje dla różne formy zachowania wymagają jedynie niewielkich dostosowań do określonych warunków. Mózg jest rzadko używany do podejmowania indywidualnych decyzji w oparciu o osobiste doświadczenia zwierzęcia. Przetrwanie staje się proces statystyczny zastosowanie gotowych form zachowań do określonych warunków środowiskowych. Koszty energetyczne utrzymania mózgu stają się ogranicznikiem aktywności intelektualnej małych zwierząt.

Załóżmy na przykład, że kret amerykański postanowił wykorzystać swój mózg, tak jak naczelne czy ludzie. Rozważmy warunki początkowe. Kret o masie 40 g ma mózg o masie 1,2 g i rdzeń kręgowy wraz z obwodowym układem nerwowym o masie około 0,9 g system nerwowy, stanowiące ponad 5% masy ciała, kret spędza około 30% całości zasoby energii ciało. Jeśli pomyśli o rozwiązaniu problemu szachowego, wydatki jego organizmu na utrzymanie mózgu podwoją się, a sam kret natychmiast umrze z głodu. Nawet jeśli kret wepchnie nieskończoność do jelit dżdżownica z czarny kawior, to i tak umrze. Mózg będzie potrzebował tak dużo energii, że pojawią się nierozwiązywalne problemy z szybkością pozyskiwania tlenu i dostarczania z niego początkowych składników metabolicznych przewód pokarmowy. Podobne trudności pojawią się przy usuwaniu produktów przemiany materii z układu nerwowego i jego podstawowym ochłodzeniu. Zatem małe owadożerne i gryzonie są skazane na to, aby nie zostać szachistami. Ich mózg jest instynktowny, a problemy energetyczne jego treści stanowią bariery nie do pokonania w rozwoju indywidualnych zachowań. Na poziomie indywidualnym może pojawić się jedynie zmienność w stosowaniu wrodzonych programów behawioralnych.

Ryż. I-8. Procesy wymiany w mózgu naczelnych.

W metabolizmie układu nerwowego można wyróżnić trzy główne procesy dynamiczne: wymianę tlenu i dwutlenku węgla, zużycie materia organiczna oraz uwalnianie produktów katabolicznych, wymiana roztworów wody i elektrolitów. Na dole podana jest proporcja tych substancji zużywanych przez ludzki mózg. Wymianę roztworów wody i elektrolitów oblicza się jako czas potrzebny, aby cała woda w organizmie przeszła przez mózg. Górna linia to stan pasywny, dolna linia to ciężka praca system nerwowy.

Wystarczy jednak nieznacznie zwiększyć rozmiar ciała i powstaje jakościowo inna sytuacja. Szary szczur (Rattus rattus) ma układ nerwowy ważący około 1/60 masy ciała. To już wystarczy do osiągnięcia zauważalny spadek względny metabolizm mózgu. Nie ma sensu opowiadać na nowo wyników intelektualnych eksperymentów i obserwacji szczurów, a stopień indywidualizacji zachowań nie jest porównywalny ze stopniem kretów i ryjówek. Oczywista zaleta Wzrost masy ciała oznacza zmniejszenie kosztów utrzymania mózgu. Ciągle pracujący części peryferyjne nie są tak drogie jak mózg, więc wzrost masy ciała prowadzi do relatywnie „tańszego” mózgu.

Dlatego, aby stworzyć mózg dostosowany do indywidualnych potrzeb, potrzebne jest zwierzę o odpowiednio dużej masie ciała. Innymi słowy, istnieje rodzaj bariery, która poprzez wielkość ciała i masę mózgu ogranicza zdolność zwierząt do uczenia się i indywidualizowania zachowań. Małe zwierzę z dużym mózgiem i wysokimi kosztami jego utrzymania nie będzie w stanie zapewnić energii potrzebnej do zwiększenia jego aktywności. Nie można zatem oczekiwać rozwiązań złożonych problemów ani głębokiej indywidualizacji zachowań adaptacyjnych. Jeśli zwierzę jest duże, a rozmiar mózgu stosunkowo mały, dopuszczalne są znaczne wahania kosztów energii jego utrzymania. W tej sytuacji zarówno indywidualizacja zachowań, jak i złożone procesy uczenie się. Jednak nawet duże zwierzę ma dobre rozwinięty mózg są problemy z energią. Układ nerwowy jest zbyt kosztowny, aby można go było intensywnie używać. Mały i intensywnie pracujący układ nerwowy pochłania kolosalną część zasobów organizmu. Ta sytuacja jest nieopłacalna. Rozwiązaniem uzasadnionym energetycznie może być jedynie krótkotrwałe wykorzystanie mózgu do rozwiązywania konkretnych problemów. To zjawisko obserwuje się u dużych ssaków. Krótka aktywność szybko zostaje zastąpiona długotrwałym odpoczynkiem.

Zatem mały i duży układ nerwowy ma swoje zalety. Aby wdrożyć instynktowne zachowanie, możesz mieć mały mózg, ale jego zdolność adaptacji sprowadza się do modyfikacji instynktu. Duży mózg Kosztuje właściciela dość dużo, ale wysokie koszty energii są całkiem uzasadnione. Duży mózg pozwala sobie poradzić złożone zadania którzy nie mają gotowych, instynktownych rozwiązań. Koszt wdrożenia takich mechanizmów zachowań adaptacyjnych jest bardzo wysoki, dlatego zarówno zwierzęta, jak i ludzie starają się jak najmniej używać mózgu.

Przywilej układu nerwowego

Układ nerwowy wielu zwierząt (a zwłaszcza ssaków) ma jedną właściwość, która stawia go w wyjątkowej sytuacji. Właściwość ta związana jest z jego izolacją od reszty ciała. Będąc głównym mechanizmem integrującym pracę narządy wewnętrzne i podstawą zachowania jest „ ciało obce„dla własnego ciała. Układ odpornościowy postrzega układ nerwowy jak drzazgę. Jeśli układ odpornościowy „dostanie się” do mózgu, rozpoczynają się poważne procesy autoimmunologiczne, które są niezgodne z życiem.

Powstaje paradoksalna sytuacja. Układ nerwowy zużywa ogromną porcję tlenu i składników odżywczych całego organizmu, które otrzymuje poprzez krew. Jednocześnie należy go dokładnie odizolować układ krążenia, ponieważ jest uważany przez komórki układu odpornościowego za obcy obiekt.

Z punktu widzenia celowości biologicznej widoczna jest oczywista sprzeczność. Główny narząd integrujący nie powinien być obcy układowi odpornościowemu. Jest to jednak fakt, który dość łatwo znaleźć jasne wyjaśnienie. Mózg zawiera zbyt wiele wyspecjalizowanych składników organicznych, które nie są wykorzystywane gdziekolwiek indziej w organizmie. Utwórz w układ odpornościowy mechanizm rozpoznawania ich jako komórek „własnych” jest niezwykle złożony i nieuzasadniony. Dużo „tańsze” jest po prostu oddzielenie układu nerwowego od reszty ciała. Ta zasada izolacji jest realizowana w jądrach, jajnikach i układzie nerwowym. W najbardziej ogólnej formie izolację układu nerwowego utrzymuje bariera krew-mózg, która składa się z kilku typów wyspecjalizowanych komórek. Aby zrozumieć izolację układu nerwowego od reszty ciała, należy wziąć pod uwagę elementarne zasady jego budowy.

Z książki Najnowsza księga faktów. Tom 1 [Astronomia i astrofizyka. Geografia i inne nauki o Ziemi. Biologia i medycyna] autor

Z książki Oko umysłu autor Hofstadtera Douglasa Roberta

Z książki Mózg i dusza [Jak aktywność nerwowa kształtuje nasze wewnętrzny świat] przez Fritha Chrisa

26 DAGLAS HOFSTADTER Rozmowa z mózgiem Einsteina Achilles i Żółw przypadkowo zderzają się na brzegu ośmiokątnego stawu w Ogrodzie Luksemburskim w Paryżu. Staw ten zawsze był ulubionym miejscem wycieczek łodzią dla młodych par; obecnie ich łodzie są często

Z książki Najnowsza księga faktów. Tom 1. Astronomia i astrofizyka. Geografia i inne nauki o Ziemi. Biologia i medycyna autor Kondraszow Anatolij Pawłowicz

Nie postrzegamy świata, ale jego model stworzony przez mózg. To, co postrzegamy, to nie surowe i niejednoznaczne sygnały docierające ze świata zewnętrznego do naszych oczu, uszu i palców. Nasza percepcja jest znacznie bogatsza – łączy w sobie to wszystko surowe

Z książki Krew: rzeka życia [Od starożytnych legend do odkryć naukowych] przez Isaaca Asimova

Jaka jest moc zużywana przez ludzki mózg? Ustalono, że w stanie czuwania ludzki mózg zużywa około 20

Z książki Hodowla ryb, raków i domowego ptactwa wodnego autor Zadorożna Ludmiła Aleksandrowna

Dlaczego regularne spożywanie alkoholu, nawet umiarkowane, jest szkodliwe dla organizmu? Alkoholizm jest jednym z rodzajów uzależnienia od narkotyków. Nawet umiarkowane spożycie alkoholu może prowadzić do ciężkiego, czasem wręcz nieodpartego uzależnienia od niego. Mechanizm tego

Z książki Stan aktulany polityka dotycząca biosfery i ochrony środowiska autor Kolesnik Yu.

Rozdział 4 Przeszkody w dostępie tlenu W normalnej atmosferze hemoglobina wiąże tylko tlen. Oznacza to, że na wiązanie tlenu nie mają wpływu inne składniki powietrza: azot, dwutlenek węgla, para wodna czy argon. Hemoglobina się zbiera

Z książki Chemia biologiczna autor Lelewich Władimir Waleryanowicz

Z książki autora

7,5. Cykl tlenowy Spośród wszystkich gazów obecnych w atmosferze, a także rozpuszczonych w Oceanie Światowym, tlen jest przedmiotem szczególnego zainteresowania, ponieważ zapewnia wysoki uzysk energii podczas tlenowej dysymilacji dla prawie wszystkich organizmów na Ziemi i zasadniczo leży w

Z książki autora

Reaktywne formy tlenu (wolne rodniki) W organizmie, w wyniku reakcji redoks, w procesie jednoelektronowej redukcji tlenu stale następuje wytwarzanie reaktywnych form tlenu (ROS) (cząsteczka posiada niesparowany elektron na

Na pytanie: Jaki procent tlenu pobiera mózg? podane przez autora Przeliczenie się najlepsza odpowiedź brzmi Chociaż u osoby dorosłej mózg waży tylko około 2% masy ciała, zużywa on około 25% całkowitego tlenu zużywanego przez organizm...
Mózg zużywa mniej więcej taką samą ilość tlenu, jak aktywne mięśnie.
(„odpoczywający” mózg zużywa 9% całej energii i 20% tlenu, „myślący” mózg zużywa około 25% składników odżywczych wchodzących do organizmu i około 33% niezbędne dla organizmu tlen)

Odpowiedź od Snajper[guru]
Po co tak obciążać swój mózg?...


Odpowiedź od Nerwica[guru]
Skąpiec


Odpowiedź od Rzucić[aktywny]
Wszystkie składniki odżywcze i tlen, i w ogóle wszystko, co potrzebne, dostarczane jest do narządów przez krew, a jak wiadomo, skład krwi jest przez organizm ściśle przestrzegany... najmniejsze odstępstwo prowadzi do różnych patologii. Z tego punktu widzenia stężenie tlenu we krwi jest stałe i dostarczane do narządów zgodnie z ich stosunkiem masowym, a nie 10-30, a zwłaszcza nie 90% węglowodanów, jak wspomniano powyżej. Otóż, jak słusznie powiedziano, zależy to od stopnia obciążenia pracą poszczególnych tkanek, gdzie procesy redoks zachodzą szybciej, a przepływ krwi jest intensywniejszy, a co za tym idzie, wchłanianie tlenu... nie ma co mówić jakichkolwiek średnich wartości procentowych statystycznych. Ale największe zużycie tlenu nadal następuje w mięśniach... a nie w mózgu :))))


Odpowiedź od Lady Galina cskdf[guru]
Jeśli mózg jest napięty, tj. działa, bierze dokładnie tyle, ile potrzebuje, bo jest MÓZGIEM! Cóż, jeśli jest leniwy, to dlaczego potrzebuje tlenu? Bez chęci do pracy i tak umrze. Czy to prawda?


Odpowiedź od Krystyna to ja[aktywny]
nie mam takiego....


Odpowiedź od Georgij Juriewicz[guru]
A co jeśli mózgi są z kurczaka?


Odpowiedź od Belkina Ekaterina[guru]
To zależy od mózgu i procesu myślowego.


Odpowiedź od Iwanow Iwan[guru]
Według różnych szacunków 10-30%.
Ale nie to jest ważniejsze, ale to, że inne narządy mogą przetrwać bez tlenu przez bardzo długi czas,
następnie po kilku minutach mózg umiera częściowo (udar) lub całkowicie.
Przepływ krwi, przez który hemoglobina przenosi tlen do mózgu, jest zablokowany – to wszystko.
A przy braku O2 w powietrzu nie ma również mechanizmu, który umożliwiłby jego mobilizację konkretnie do mózgu, więc i tutaj on jako pierwszy cierpi


Odpowiedź od Powodzenie[guru]
Tyle ile potrzeba do prawidłowego funkcjonowania organizmu!


Odpowiedź od Irka-durka[ekspert]
a 4e tebya takou vopros zainteresoval=)


Odpowiedź od Cholerny dżin[guru]
15 procent tlenu.


Odpowiedź od Aleksander Twerdy[guru]
Dopływ tlenu do mózgu zależy od koloru włosów. Jeśli kobieta ma włosy blond, słomkowe lub siwe, wówczas każdy włos dostarcza do mózgu więcej tlenu. A jeśli jest ciemny, kasztanowy lub czarny, wówczas struktura włosa zostaje zatkana barwnikiem i utrudnia przepływ tlenu.
Najmniejszy dopływ tlenu do mózgu obserwuje się u kobiet farbujących włosy różne kolory jednocześnie. (czerwony - fioletowy - zielony)
U kobiet z długim blond włosy(Nazywam je blondynkami) najwyższy procent tlenu docierający do mózgu! Naukowcy uważają, że to ilość tlenu przepływającego wewnątrz włosa ma wpływ na procesy oksydacyjne, psychiczne i inne procesy biologiczne. Z tego powodu blondynki częściej doświadczają zawrotów głowy i nieodpowiedniej oceny otaczającego ich świata.


Odpowiedź od B-boy Haseky[guru]
1% mózgu


Odpowiedź od Olga Senik[guru]
Trudno jest oszacować ilość zużytego tlenu w procentach, ponieważ... jest to raczej indywidualny i mobilny wskaźnik; w warunkach niedotlenienia (braku tlenu) inne tkanki mogą tymczasowo przejść na beztlenowe szlaki metaboliczne, a mózg działa tylko na tlenie (nawiasem mówiąc, glukozie), dlatego w tych warunkach niedoboru tlenu, PROCENTOWE zużycie tlenu przez mózg odpowiednio wzrasta.


Odpowiedź od Użytkownik usunięty[guru]
mózg otrzymuje od 3 do 8% tlenu


Odpowiedź od Swietłana[guru]
ha ha ha ha


Odpowiedź od Oleg Agafonow[guru]
Cześć.
Bierze 0%, ponieważ nie ma możliwości, aby on (tlen) dostał się tam (do mózgu...))
Do widzenia.


Odpowiedź od Aleksandra[guru]
Ciało ludzkie, gdy znajduje się w spokojnym, zrelaksowanym stanie, pochłania około trzystu centymetrów sześciennych tlenu na minutę. Mózg zajmuje jedną szóstą – czyli pięćdziesiąt centymetrów sześciennych, niezależnie od tego, czy dana osoba śpi, czy nie. A z pięciuset gramów węglowodanów wchłanianych przez organizm ludzki mózg przyjmuje dziewięćdziesiąt.


Odpowiedź od Aqua Irina[guru]
..wszystko zależy od ilości mózgu...


Mózg łapczywie pochłania tlen. Można to łatwo sprawdzić, oznaczając stężenie tlenu w tętnicy i krew żylna. Podczas odpoczynku mózg zużywa 20 razy więcej tlenu niż tkanka mięśniowa. Podczas intensywnej pracy umysłowej wyraźnie wzrasta zużycie tlenu przez mózg.

Liczby te wskazują również na nienasycone zapotrzebowanie mózgu na tlen. Masa mózgu dorosłego człowieka wynosi zazwyczaj 2–2,5 procent masy ciała. Jednocześnie mózg zużywa 1/5, a nawet 1/4 całego tlenu zużywanego przez organizm ludzki.

Nie myślimy dobrze w dusznym pomieszczeniu. Podobno każdy tego doświadczył. Niektórzy ludzie przeżywają szczególnie trudne chwile z powodu braku tlenu. A co z naszymi dziećmi? Jeszcze gorzej znoszą niedobór tlenu. I to nie jest przypadek. U dziecka w wieku poniżej czterech lat około połowa tlenu zużywanego przez organizm jest zużywana przez mózg.

Tkanka mózgowa jest najbardziej wrażliwa na narkotyki i alkohol etylowy. Nawet niewielkie stężenia alkoholu utrudniają jej oddychanie...

Naukowcy obliczyli, że podaż tlenu rozpuszczonego we krwi, naczyniach krwionośnych mózgu i samej tkance jest bardzo ograniczona. Jego własne zasoby wystarczą zaledwie na 10 sekund. Jeśli tlen nie zostanie dostarczony przez krwioobieg, bardzo szybko może nastąpić katastrofa biochemiczna.

Ale właściwie, dlaczego tkanka mózgowa potrzebuje dużo tlenu?

Prawdopodobnie, aby móc wykonywać pracę, mózg mógłby żyć. I tu mamy do czynienia ze zjawiskiem charakterystycznym tylko dla mózgu.

Aby wykonać pracę, musisz spalić jakiś rodzaj paliwa. Glukoza jest prawie jedynym paliwem dla mózgu. Tlen jest zużywany głównie na utlenianie tej substancji. Końcowymi produktami przemiany glukozy są dwutlenek węgla i woda. Jednak w tym przypadku powstaje inne uniwersalne źródło energii - cząsteczka ATP. Zapewnia prawie cały wydatek energetyczny mózgu.

W pewnym sensie mózg jest bezlitosny. Nie ma znaczących zapasów glukozy i żyje, jak mówią, na dziś.

Możesz to sprawdzić poprzez proste doświadczenie. Za pomocą zwykłej maszynki do golenia wycinamy najcieńsze plasterki narządów wewnętrznych myszy laboratoryjnych: wątroby, nerek, mięśni. Trudniej jest wykonać przekroje kory mózgowej, ale jest to możliwe.

Umieśćmy sekcje każdego organu osobno solankowy, rozlewa się do małych naczyń o objętości kilku centymetrów sześciennych każdy. Do naczyń przymocujemy manometry szklane z podziałką. Nie wlewajmy do manometru duża liczba specjalnie przygotowany i zabarwiony płyn. Teraz opuśćmy całą naszą konstrukcję do wanny z ciepła woda, ale tak, aby manometr znajdował się na zewnątrz wanny, a naczynie w niej. Temperatura wody w wannie wynosi 37 stopni, czyli jest zbliżona do temperatury ciała zwierzęcia laboratoryjnego.

Kawałki narządów oddychają i zużywają tlen. Objętość gazu w naczyniu zmniejsza się, co znajduje odzwierciedlenie we wskazaniach manometru. Kolumna cieczy pełza do góry. Oczywiście powoli, ale dość zauważalnie. W ten sposób można obliczyć, ile milimetrów sześciennych tlenu zostało wchłonięte przez 100 miligramową próbkę tkanki w ciągu jednej minuty.

I tu mamy do czynienia niezwykłe zjawisko. Sekcje wątroby, nerek i tkanki mięśniowej zużywają tlen ze stałą szybkością przez dość długi czas. W każdym razie proces ten można obserwować przez pięć do dziesięciu minut. Tkanka mózgowa to inna sprawa. Jej oddech szybko zwalnia, ale po dodaniu kropli roztworu glukozy odżywa i oddycha ponownie z tą samą intensywnością.

Doświadczenie, którego dokonaliśmy, jest bardzo jasne. Wskazuje to, że komórki nerwowe kory mózgowej pokrywają swoje potrzeby energetyczne niemal wyłącznie z glukozy transportowanej w krwiobiegu.

I teraz pojawia się uzasadnione pytanie: w jaki sposób utlenianie glukozy wytwarza inne uniwersalne źródło energii - cząsteczki kwasu adenozynotrójfosforowego?

Hipokrates – wielki lekarz Starożytna Grecja- w jednym ze swoich dzieł napisał: „W człowieku jest zarówno gorzka, jak i słona, i słodka, i kwaśna, i twarda, i miękka, i znacznie więcej w nieskończonej liczbie, różnorodność właściwości, ilości, siły”. Na przykładzie przemian oksydacyjnych glukozy w mózgu człowieka i powstania innego uniwersalnego źródła energii – kwasu adenozynotrójfosforowego, możemy prześledzić system niesamowitych przemian „słodkiej”, glukozy, w ATP, „kwaśnej” wg. do Hipokratesa.

Jeśli po prostu spalisz cząsteczki glukozy w strumieniu tlenu, powstanie woda i dwutlenek węgla. To podkreśli znacząca ilość energia. Oczywiście ta metoda wytwarzania energii jest nie do przyjęcia dla żywej komórki. Energia w ogniwie jest zużywana w małych porcjach. Powinien być tworzony stopniowo i gromadzony „w rezerwie”. Mając zapas „zachowanej energii”, żywa komórka jest w stanie niezwykle szybko reagować na zmiany otoczenie zewnętrzne. Co więcej, proces wytwarzania energii przez komórkę może albo spowolnić, albo gwałtownie przyspieszyć.

Każdy z nas widział to niezliczoną ilość razy. Na przykład siedziałeś cicho na krześle. Zużycie energii w tkance mięśniowej było stosunkowo niewielkie. Szybko wstałeś i zacząłeś szybko biec; Wytwórnia energii biochemicznej pracowała pełną parą.

Rozpoczął się długi łańcuch przemian biochemicznych glukozy. Polega na dziesiątkach przemian chemicznych stopniowo rozszczepiającej się cząsteczki pierwotnego związku. Ale w tym przypadku jesteśmy zainteresowani ostateczny wynik. Po całkowitym utlenieniu jednej cząsteczki glukozy syntetyzuje się trzydzieści osiem cząsteczek kwasu adenozynotrójfosforowego.

Teraz staje się jasne, dlaczego energia w mózgu powstaje głównie w wyniku utleniania glukozy w procesie oddychania. Dzięki tej metodzie powstaje go szczególnie dużo. Procesowi myślenia towarzyszy znaczny wydatek energii w najbardziej dosłownym tego słowa znaczeniu.


Zużycie O2 w spoczynku.Ilość tlenu zużywanego przez tkankę zależy od stan funkcjonalny tworzące go komórki. W tabeli Tabela 23.1 przedstawia dane dotyczące zużycia tlenu przez różne narządy i ich części w stanie spoczynku normalna temperatura. Szybkość zużycia tlenu przez dany narząd () jest zwykle


wyrażone w ml O 2 do 1 G lub 100 g masy na 1 minutę (uwzględnia to masę narządu w naturalne warunki). Zgodnie z Zasada Ficka ustalona na podstawie przepływ krwi() przez ten czy inny narząd i różnice w stężeniach O 2 przedostający się do narządu krew tętnicza i wypływająca z niego krew żylna ():

(1)

Kiedy ciało jest w spoczynku tlen jest stosunkowo intensywnie wchłaniany przez mięsień sercowy i istotę szarą mózgu(w szczególności kora), wątroba I kora nerek. W tym samym czasie mięśnie szkieletowe, śledziona i istota biała mózgu zużywają mniej tlenu (Tabela 23.1).

Różnice w zużyciu tlenu różne obszary jeden I ten sam narząd. Można mierzyć w wielu narządach przepływ krwi przez ograniczone obszary tkanki poprzez określenie usuwania gazów obojętnych(na przykład 85 kg, 133 Xe i H2). Jeśli więc możliwe jest pobranie krwi z żyły drenującej dany obszar, to metoda ta pozwala określić w niej zużycie tlenu. Ponadto kilka lat temu opracowano metodę pozytonowej tomografii emisyjnej (PET), która umożliwia bezpośredni pomiar przepływu krwi i zużycia O 2 w określonych częściach narządów. Metodę tę z powodzeniem zastosowano do badania ludzkiego mózgu. Jak widać z tabeli przed wprowadzeniem metody PET. 23.1, mierzyć zużycie regionalne O2 był możliwy tylko w kilku narządach.

Badając zużycie tlenu przez tkanki mózgowe różnych ssaków, wykazano, że kora mózgowa półkule mózgowe zużywa od 8 10 −2 do 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Na podstawie zużycia O2 przez cały mózg i korę mózgową można obliczyć średnie zużycie O2 istota biała mózgu. Wartość ta wynosi w przybliżeniu 1 10 −2 ml g −1 min −1. Pomiar bezpośredni absorpcja O 2 przez obszary mózgu u osób zdrowych metodą pozytonowej tomografii emisyjnej dała następujące wartości: dla szare komórki(W różne obszary) - w przybliżeniu od 4 do 6-10 -2 ml g -1 -min -1, dla istota biała-2-102 mlg -1 min -1 . Można założyć, że zużycie tlenu różni się nie tylko w zależności od miejsca, ale także od różne komórki jedna fabuła. Faktycznie, mierząc (za pomocą mikroelektrod platynowych) regionalne zużycie O 2 przez powierzchniowe warstwy komórkowe kory mózgowej, wykazano, że w warunkach łagodnego znieczulenia zużycie to na małych obszarach waha się od około 4-10 -2 do 0,12 ml - g -1 -min -1 . Wyniki autoradiografii


ROZDZIAŁ 23. ODDYCHANIE TKANKOWE 629

Tabela 23.1. Średnie wartości prędkości przepływu krwi (), różnicy tętniczo-żylnej w O 2 () i zużycia 0 2 () w różne narządy osoba w temperaturze 37°C
Organ Źródło danych
Krew
Mięśnie szkieletowe: w spoczynku z ciężkim aktywność fizyczna
Śledziona
Mózg: istota biała kory
Wątroba
Nerki: kora zewnętrzna warstwa rdzenia, wewnętrzna warstwa rdzenia
Serce: w spoczynku podczas dużej aktywności fizycznej

Badania fizyczne regionalnego przepływu krwi (przy użyciu jodu-14C-antypiryny) i regionalnego zużycia glukozy (przy użyciu 14C-2deoksyglukozy) w korze mózgowej sugerują, że parametry te również znacząco różnią się w sąsiadujących obszarach. U osób powyżej 30. roku życia regionalny przepływ krwi i zużycie O2 w istocie szarej mózgu stopniowo zmniejszają się wraz z wiekiem. Stwierdzono w przybliżeniu takie same różnice w zużyciu tlenu pomiędzy poszczególnymi częściami nerek. W kora nerek średnie zużycie O 2 jest kilkakrotnie wyższe niż w obszary wewnętrzne I brodawki rdzeniowe. Ponieważ zapotrzebowanie nerek na tlen zależy głównie od intensywności aktywnej reabsorpcji Na + ze światła kanalików do tkanki, uważa się, że tak wyraźne różnice w regionalnym zużyciu O 2 wynikają głównie z różnicy pomiędzy wartościami ​tego reabsorpcji w korze i rdzeń .

Zużycie O2 w warunkach zwiększona aktywność organ. W Jeśli z tego czy innego powodu wzrasta aktywność jakiegokolwiek narządu, wzrasta również tempo metabolizmu energetycznego w nim, a co za tym idzie, zapotrzebowanie komórek na tlen. Podczas spożycia aktywności fizycznej


O 2 tkanka mięśnia sercowego może wzrosnąć 3-4 razy i działa mięśnie szkieletowe-ponad 20-50 razy w porównaniu do poziomu spoczynkowego. O zużycie przez 2 tkanki nerka wzrasta wraz ze wzrostem szybkości reabsorpcji Na+.

W większości narządów szybkość wchłaniania O 2 nie zależy od prędkości przepływu krwi w nich (pod warunkiem, że napięcie O 2 w tkankach jest odpowiednio wysokie). Nerki są wyjątkiem. Istnieje krytyczna szybkość perfuzji, której przekroczenie powoduje powstawanie ultrafiltratu; na tym poziomie filtracji zwiększony przepływ krwi w towarzystwie zwiększone zużycie Około 2 tkanki nerkowej. Ta cecha wynika z faktu, że intensywność filtracja kłębuszkowa(a co za tym idzie, reabsorpcja Na+) jest proporcjonalna do prędkości przepływu krwi.

Zależność zużycia O2 od temperatury. Zużycie O2 przez tkanki jest niezwykle wrażliwe na zmiany temperatury. Wraz ze spadkiem temperatury ciała metabolizm energetyczny zwalnia, a zapotrzebowanie na tlen w większości narządów maleje. Przy normalnej termoregulacji wzrasta aktywność organonów zaangażowanych w utrzymanie równowagi termicznej, a ich zużycie tlenu wzrasta. Do narządów takich należą w szczególności mięśnie szkieletowe; ich funkcja termoregulacyjna realizowana jest poprzez zwiększanie napięcie mięśniowe i drżenie (s. 667). Wzrost temperatury ciała


63β CZĘŚĆ VI. ODDECH


towarzyszy wzrost zapotrzebowania na tlen w większości narządów. Zgodnie z regułą Van't Hoffa, gdy temperatura zmienia się o 10 o C w zakresie od 20 do 40 o C, zużycie tlenu przez tkanki zmienia się w tym samym kierunku 2 3 razy (Q 10 = 2-3). Dla niektórych operacje chirurgiczne Konieczne może okazać się czasowe zatrzymanie krążenia krwi (a co za tym idzie, zaopatrzenia narządów w O2 i składniki odżywcze). Jednocześnie, w celu zmniejszenia zapotrzebowania narządów na tlen, często stosuje się hipotermię (obniżenie temperatury ciała): pacjentowi podaje się tak głębokie znieczulenie, że dochodzi do zahamowania mechanizmów termoregulacyjnych.

Układ krążenia składa się z serca i naczyń krwionośnych. Rytmiczne skurcze mięśnia sercowego zapewniają ciągły przepływ krwi zamknięty system naczynia. Krew, pełniąc funkcję troficzną, transportuje składniki odżywcze z jelita cienkiego do komórek całego organizmu, zapewnia także transport tlenu z płuc do tkanek i dwutlenku węgla z tkanek do płuc, pełniąc funkcję oddechową.

Jednocześnie we krwi krąży duża ilość substancji biologicznie czynnych. substancje czynne, które regulują i łączą funkcjonalną aktywność komórek organizmu. Krew zapewnia wyrównanie temperatury różne części ciała. Układ oddechowy zawiera Jama nosowa, krtań, tchawica, oskrzela i płuca. W procesie oddychania tlen stale przedostaje się do organizmu z powietrza atmosferycznego przez pęcherzyki płucne, a dwutlenek węgla jest uwalniany z organizmu.

Proces oddychania- to cały kompleks procesy fizjologiczne, w realizacji którego nie tylko uczestniczy Maszyna pomagająca oddychać ale także układ krwionośny. Tchawica w dolnej części jest podzielona na dwa oskrzela, z których każde, wchodząc do płuc, rozgałęzia się jak drzewo. Ostatnie najmniejsze gałęzie oskrzeli (oskrzeliki) przechodzą do zamkniętych przewodów pęcherzykowych, w których ścianach znajduje się duża liczba kulistych formacji - pęcherzyków płucnych (pęcherzyków płucnych). Każdy pęcherzyk jest otoczony gęstą siecią naczynia włosowate. Całkowita powierzchnia wszystkich pęcherzyków płucnych jest bardzo duża, jest 50 razy większa od powierzchni ludzkiej skóry i wynosi ponad 100 m2. Płuca znajdują się w hermetycznie zamkniętej jamie klatka piersiowa. Pokryte są cienką, gładką błoną – opłucną; ta sama błona wyściela wnętrze jamy klatki piersiowej. Przestrzeń utworzona pomiędzy tymi dwiema warstwami opłucnej nazywana jest jamą opłucnową.

Ciśnienie w jama opłucnowa zawsze poniżej poziomu atmosferycznego podczas wydechu o 3-4 mm Hg. Art. podczas wdechu - o 7-9 mm. Mechanizm oddychania odbywa się odruchowo (automatycznie). W spoczynku wymiana powietrza w płucach następuje w wyniku rytmicznych ruchów oddechowych klatki piersiowej. Podczas zmniejszania się Jama klatki piersiowej pod ciśnieniem część powietrza zostaje zassana do płuc (dość biernie ze względu na różnicę ciśnień) i następuje wdech. Następnie jama klatki piersiowej zmniejsza się, a powietrze jest wypychane z płuc - następuje wydech. Poszerzenie jamy klatki piersiowej następuje w wyniku działania mięśni oddechowych. W spoczynku podczas wdechu jama klatki piersiowej rozszerza się specjalnym mięsień oddechowy, co zostało omówione wcześniej - przepona, a także zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe; z intensywnym Praca fizyczna uwzględnione są także inne mięśnie (szkieletowe). Wydech w spoczynku odbywa się wyraźnie biernie, z rozluźnieniem mięśni wykonujących wdech, klatki piersiowej pod wpływem grawitacji i ciśnienie atmosferyczne maleje.

Podczas intensywnej pracy fizycznej wydech angażuje mięśnie brzucha, mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i inne mięśnie szkieletowe. Zajęcia systematyczne ćwiczenia i sport wzmacniają mięśnie oddechowe i pomagają zwiększyć objętość i ruchliwość (wycieczka) klatki piersiowej. Etap oddychania, w którym tlen z powietrza atmosferycznego przedostaje się do krwi, a dwutlenek węgla z krwi powietrze atmosferyczne, zwane oddychaniem zewnętrznym; Kolejnym etapem jest przenoszenie gazów przez krew i wreszcie oddychanie tkankowe (lub wewnętrzne) – zużycie tlenu przez komórki i w efekcie wydzielanie dwutlenku węgla reakcje biochemiczne związane z tworzeniem energii w celu zapewnienia procesów życiowych organizmu.

Oddychanie zewnętrzne (płucne). przeprowadza się w pęcherzykach płucnych. Tutaj, przez półprzepuszczalne ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych, tlen przechodzi z powietrza pęcherzykowego, wypełniając jamy pęcherzyków płucnych. Cząsteczki tlenu i dwutlenku węgla dokonują tego przejścia w ciągu setnych części sekundy. Po przeniesieniu tlenu z krwi do tkanek następuje oddychanie tkankowe (wewnątrzkomórkowe). Tlen przechodzi z krwi do płynu śródmiąższowego, a stamtąd do komórek tkankowych, gdzie jest wykorzystywany do wspomagania procesów metabolicznych. Dwutlenek węgla, intensywnie wytwarzany w komórkach, przedostaje się do płynu śródmiąższowego, a następnie do krwi. Za pomocą krwi transportowany jest do płuc, skąd jest wydalany z organizmu.

Przechodzenie tlenu i dwutlenku węgla przez półprzepuszczalne ściany pęcherzyków, naczyń włosowatych i błon czerwonych krwinek. Biała materia, otaczający szarość, składa się z procesów łączących komórki nerwowe rdzenia kręgowego; wznoszący się zmysłowy (eferentny), łączący wszystkie narządy i tkanki Ludzkie ciało(z wyjątkiem głowy) z mózgiem, zstępujące drogi motoryczne (aferentne) prowadzące z mózgu do komórek motorycznych rdzenia kręgowego.

Zatem nietrudno sobie wyobrazić, że rdzeń kręgowy pełni funkcję odruchową i przewodniczą dla impulsów nerwowych. W różne działy Rdzeń kręgowy zawiera neurony ruchowe (komórki nerwu ruchowego), które unerwiają mięśnie kończyn górnych, pleców, klatki piersiowej, brzucha i kończyn dolnych.

W rejon sakralny znajdują się ośrodki defekacji, oddawania moczu i aktywności seksualnej. Ważną funkcją neuronów ruchowych jest ciągłe zapewnianie niezbędnego napięcia mięśniowego, dzięki czemu wszystkie odruchowe czynności motoryczne wykonywane są miękko i płynnie. Ton ośrodków rdzenia kręgowego jest regulowany przez wyższe partie centralnego układu nerwowego. Uszkodzenia rdzenia kręgowego prowadzą do różne zaburzenia związane z porażką funkcja dyrygenta. Wszelkiego rodzaju urazy i choroby rdzenia kręgowego mogą prowadzić do zaburzeń wrażliwości bólowej i temperaturowej, zaburzeń struktury złożonych dobrowolne ruchy, napięcie mięśniowe itp. Mózg jest zbiorem ogromna ilość komórki nerwowe. Składa się z części przedniej, środkowej, środkowej i tylnej.

Struktura mózgu nieporównywalnie bardziej złożona niż budowa jakiegokolwiek organu ludzkiego ciała. Wymieńmy niektóre cechy i funkcje życiowe. Na przykład taka formacja tyłomózgowia jak rdzeń, to lokalizacja najważniejszych ośrodki odruchowe(oddechowe, odżywcze, regulujące krążenie krwi, pocenie się). Dlatego uszkodzenie tej części mózgu powoduje natychmiastową śmierć. Nie będziemy szczegółowo omawiać specyficznej budowy i funkcji kory mózgowej, należy jednak zauważyć, że kora mózgowa jest najmłodszą częścią mózgu pod względem filogenetycznym (filogeneza to proces rozwoju organizmów roślinnych i zwierzęcych w okresie istnienie życia na Ziemi).

W procesie ewolucji kora mózgowa nabywa znaczące strukturalne i cechy funkcjonalne i staje się najwyższym wydziałem ośrodkowego układu nerwowego, kształtującym aktywność organizmu jako całości w jego relacji z otoczeniem. Najwyraźniej przydatne będzie scharakteryzowanie niektórych bardziej anatomiczno-fizjologicznych cech ludzkiego mózgu.

Według. Mózg człowieka waży średnio 1400 g. Związek między masą mózgu a masą ciała człowieka różni autorzy, jest stosunkowo niewielka. Liczne badania wykazały, że normalna aktywność mózgu jest powiązana z dopływem krwi. Jak wiadomo, głównym źródłem energii niezbędnej do funkcjonowania elementów nerwowych jest proces utleniania glukozy. Jednak mózg nie ma rezerw węglowodanów, a co za tym idzie, znacznie mniej tlenu normalna wymiana zawarte w nim substancje zależą całkowicie od stałego zaopatrzenia w zasoby energetyczne wraz z krwią.

Mózg jest aktywny nie tylko podczas czuwania, ale także podczas snu. Tkanka mózgowa zużywa 5 razy więcej tlenu niż serce i 20 razy więcej niż mięśnie. Mózg, stanowiący zaledwie około 2% masy ciała człowieka, pochłania 18–25% tlenu zużywanego przez całe ciało. Mózg znacznie przewyższa inne narządy pod względem zużycia glukozy. Zużywa 60-70% glukozy wytwarzanej przez wątrobę, co stanowi 115 g dziennie, i to pomimo tego, że mózg jest jednym z ostatnich pod względem ilości zawartej w nim krwi.

Pogorszenie dopływu krwi do mózgu może być związane z brakiem aktywności fizycznej ( w sposób siedzącyżycie). W przypadku braku aktywności fizycznej najczęstszymi dolegliwościami są bóle głowy o różnej lokalizacji, natężeniu i czasie trwania, zawroty głowy, osłabienie, obniżona sprawność umysłowa, zaburzenia pamięci i drażliwość. Autonomiczny układ nerwowy jest wyspecjalizowanym działem jednolitego układu nerwowego mózgu, regulowanym w szczególności przez korę mózgową.

W przeciwieństwie do somatycznego układu nerwowego, który unerwia mięśnie dobrowolne (szkieletowe) i zapewnia ogólną wrażliwość organizmu i innych narządów zmysłów, autonomiczny układ nerwowy reguluje czynność narządów wewnętrznych - oddychanie, krążenie krwi, wydalanie, rozmnażanie, gruczoły wydzielina wewnętrzna itp. Autonomiczny układ nerwowy dzieli się na układ współczulny i przywspółczulny.

Aktywność serca, naczyń krwionośnych, narządów trawiennych, wydalania, narządów rozrodczych itp.; regulacja metabolizmu, termoformacja, udział w powstawaniu reakcji emocjonalnych (strach, złość, radość) - wszystko to znajduje się pod kontrolą współczulnego i przywspółczulnego układu nerwowego i wszystko pod taką samą kontrolą wyższej części ośrodkowego układu nerwowego . Eksperymentalnie wykazano, że ich wpływ, choć z natury antagonistyczny, jest spójny w regulacji podstawowe funkcje ciało. Receptory i analizatory. Głównym warunkiem normalnego istnienia organizmu jest jego zdolność do szybkiego przystosowania się do zmian środowisko. Zdolność ta realizowana jest dzięki obecności Specjalna edukacja- receptory.

Receptory, mające ścisłą specyficzność, ulegają transformacji bodźce zewnętrzne(dźwięk, temperatura, światło, ciśnienie itp.) w Impulsy nerwowe, który wg włókna nerwowe przekazywane do ośrodkowego układu nerwowego. Receptory ludzkie dzielą się na dwie główne grupy: receptory zewnętrzne (zewnętrzne) i receptory intero (wewnętrzne). Każdy taki receptor jest część integralna system analizujący, do którego docierają impulsy, nazywany analizatorem.

Analizator składa się z trzech sekcji - receptora, części przewodzącej i formacji centralnej w mózgu. Najwyższym działem analizatora jest kora. Nie wchodząc w szczegóły, wymienimy jedynie nazwy analizatorów, których rola w życiu każdej osoby jest znana wielu. Jest to analizator skórny (dotyk, ból, wrażliwość na ciepło, zimno), motoryczny (receptory w mięśniach, stawach, ścięgnach i więzadłach ulegają wzbudzeniu pod wpływem ucisku i rozciągania), przedsionkowy (postrzega położenie ciała w przestrzeni), wzrokowy (światło i kolor), słuchowy (dźwięk), węchowy (zapach), smakowy (smak), trzewny (stan wielu narządów wewnętrznych).

KATEGORIE

POPULARNE ARTYKUŁY

2024 „kingad.ru” - badanie ultrasonograficzne narządów ludzkich