Dýchacie a obehové systémy. Krv

Pôvod mozgu Saveliev Sergey Vyacheslavovič

§ 6. Spotreba kyslíka mozgom

Je úplne nesprávne spájať intenzitu metabolizmu mozgu s celkovou spotrebou kyslíka v tele (Schmidt-Nielsen, 1982). V skutočnosti je spotreba kyslíka u piskora na 1 kg telesnej hmotnosti 7,4 l / h a u slona - 0,07 l / h. Ide však o celkovú spotrebu kyslíka, ktorá sa rádovo líši v rôzne časti telá slona aj piskora. Okrem toho sa u zvierat s odlišnou biológiou výrazne líši aj množstvo spotreby kyslíka rovnakými telesnými orgánmi. Predstava o zmene spotreby kyslíka v mozgu úmerne veľkosti tela zostáva podivnou mylnou predstavou. Ak u niektorého cicavca spotreba kyslíka v mozgu klesne pod 12,6 l / (kg-h), nastáva smrť. Pri tejto hladine kyslíka môže mozog zostať aktívny iba 10–15 sekúnd. Po 30-120 sekundách reflexná aktivita vybledne a po 5-6 minútach začína smrť neurónov. Inými slovami, nervové tkanivo nemá prakticky žiadne vlastné zdroje. Ani piskor a dokonca ani slon by nemali šancu na prežitie, keby sa nezabezpečila spotreba kyslíka v mozgu. špeciálne mechanizmy. Mozog dostáva kyslík, vodu s roztokmi elektrolytov a živiny podľa zákonov, ktoré nemajú nič spoločné s intenzitou metabolizmu iných orgánov. Hodnoty spotreby všetkých „spotrebovateľných“ komponentov sú relatívne stabilné a nemôžu byť pod určitou hranicou, ktorá zabezpečuje funkčnú činnosť mozgu.

Treba poznamenať, že mozog často vykresľuje rozhodujúci vplyv na metabolizmus celého zvieraťa. Spotreba energie mozgu nemôže byť pod určitou hodnotou. Zabezpečenie tejto úrovne sa dosahuje v rôznych systematických skupinách zmenou rýchlosti krvného obehu v cievach nervového systému. Dôvodom týchto rozdielov sú zmeny v počte kapilár v 1 mm mozgového tkaniva. Samozrejme, v rôzne oddelenia mozgu, dĺžka kapilár sa môže výrazne líšiť. V závislosti od fyziologického zaťaženia sa môže dynamicky meniť aj priesvit kapilár. Napriek tomu tento veľmi priemerný ukazovateľ osvetľuje dôvody zvýšenia srdcovej frekvencie u malých cicavcov. Čím menšia je kapilárna sieť mozgu, tým väčšia musí byť rýchlosť prietoku krvi, aby sa zabezpečil potrebný prísun kyslíka a živín. Metabolizmus môžete zvýšiť vďaka srdcovej frekvencii, dýchaniu a rýchlosti konzumácie jedla. To sa deje u malých cicavcov. Informácie o hustote kapilár v mozgu zvierat sú veľmi útržkovité. Existuje však všeobecný trend, ktorý ukazuje evolučný vývoj kapilárnej siete mozgu. U rybničnej žaby je dĺžka kapiláry 1 mm 3 mozgového tkaniva asi 160 mm; u celohlavovej chrupkovej ryby 500; u žraloka 100; myší 700, potkanov - 900, králikov - 600, mačiek - 900 , psy - 900 a primáty a ľudia - 12001400 mm. Malo by sa vziať do úvahy, že keď sa skráti dĺžka kapilár, plocha ich kontaktného povrchu s nervové tkanivo klesá exponenciálne. To naznačuje, že na udržanie minimálnej úrovne prísunu kyslíka do mozgu sa srdce piskora musí sťahovať niekoľkokrát častejšie ako u primátov a ľudí. V skutočnosti je táto hodnota pre človeka 60 - 90 za minútu a pre rejska je to 130 - 450. Hmotnosť srdca piskora by mala byť úmerne väčšia. Je to asi 4 % u ľudí, 8 % u kapucínok a 14 % u piskorov z celkovej telesnej hmotnosti. Preto je jedným z kľúčových orgánov, ktoré určujú metabolizmus zvierat, mozog.

Skúsme odhadnúť skutočný podiel energie spotrebovanej organizmom zvierat s rôznou hmotnosťou mozgu a tela. Veľká relatívna hmotnosť nervového systému malých cicavcov kladie vysoké nároky na úroveň metabolizmu samotného mozgu. Náklady na jeho údržbu sú porovnateľné s nákladmi na údržbu ľudského mozgu, čo je dobre preskúmané. Základná spotreba živín a kyslíka ľudským mozgom je približne 8-10% celého tela. Pri nečinnosti organizmu je táto hodnota viac-menej konštantná, aj keď u veľkých a malých predstaviteľov tohto druhu môže výrazne kolísať. Aj táto hodnota je však neúmerne veľká. Ľudský mozog tvorí 1/50 telesnej hmotnosti a spotrebuje 1/10 všetkej energie – 5-krát viac ako ktorýkoľvek iný orgán. Sú to trochu podhodnotené čísla, keďže samotná spotreba kyslíka je 18 %. Pripočítajme náklady na údržbu miechy a periférny systém a získajte približne 1/7. V neaktívnom stave teda ľudský nervový systém spotrebuje asi 15% energie celého organizmu. Teraz zvážte situáciu s aktívne pracujúcim mozgom a periférnym nervovým systémom. Podľa najkonzervatívnejších odhadov sú náklady na energiu jedného mozgu viac ako dvojnásobné. Ak vezmeme do úvahy celkové zvýšenie aktivity celého nervového systému, môžeme s istotou predpokladať, že asi 25–30 % všetkých telesných výdavkov pripadá na jeho udržiavanie (obr. I-8).

Nervový systém cicavcov sa ukazuje ako mimoriadne „drahý“ orgán, takže čím menej času mozog pracuje v intenzívnom režime, tým lacnejšia je jeho údržba. Problém sa rieši rôznymi spôsobmi. Jedna z metód je spojená s minimalizáciou času intenzívneho režimu nervového systému. Dosahuje sa to veľkým súborom vrodených, inštinktívnych programov správania, ktoré sú uložené v mozgu ako súbor pokynov. Pokyny pre rôzne formy správanie si vyžaduje len drobné úpravy pre špecifické podmienky. Mozog sa takmer nikdy nepoužíva na prijímanie individuálnych rozhodnutí na základe osobných skúseností zvieraťa. Prežitie sa stáva štatistický proces aplikácia hotových foriem správania na konkrétne podmienky prostredia. Energetické náklady na údržbu mozgu sa stávajú obmedzovačom intelektuálnej aktivity malých zvierat.

Predpokladajme napríklad, že americký krtek hrebenatka sa rozhodne používať svoj mozog ako primáty alebo ľudia. Zvážte počiatočné podmienky. Krtek s hmotnosťou 40 g má mozog s hmotnosťou 1,2 g a miechu spolu s periférnym nervovým systémom s hmotnosťou približne 0,9 g. nervový systém, čo je viac ako 5 % telesnej hmotnosti, krtko minie asi 30 % zo všetkých energetické zdroje organizmu. Ak premýšľa o vyriešení šachového problému, potom sa náklady jeho tela na udržiavanie mozgu zdvojnásobia a krtko okamžite zomrie od hladu. Aj keď krtko tlačí do čriev nekonečna dážďovka od čierny kaviár aj tak zomrie. Mozog bude potrebovať toľko energie, že sa vyskytnú neriešiteľné problémy s rýchlosťou tvorby kyslíka a dodávaním počiatočných metabolických zložiek z gastrointestinálny trakt. Podobné ťažkosti vzniknú pri vylučovaní produktov látkovej premeny nervového systému a jeho elementárneho ochladzovania. Malé hmyzožravce a hlodavce sú teda odsúdené nestať sa šachistami. Ich mozog je inštinktívny a energetické problémy jeho obsahu predstavujú neprekonateľné bariéry pre rozvoj individuálneho správania. Na individuálnej úrovni môže vzniknúť len variabilita v uplatňovaní vrodených programov správania.

Ryža. I-8. metabolické procesy v mozgu primátov.

V metabolizme nervového systému možno rozlíšiť tri hlavné dynamické procesy: výmena kyslíka a oxidu uhličitého, spotreba organickej hmoty a vylučovanie produktov katabolizmu, výmena vody a roztokov elektrolytov. V spodnej časti je uvedený podiel spotreby týchto látok ľudským mozgom. Výmena vody a roztokov elektrolytov sa vypočíta ako čas potrebný na to, aby všetka telesná voda prešla mozgom. Horný riadok je pasívny stav, spodný riadok je ťažká práca nervový systém.

Stačí však mierne zväčšiť telo a nastáva kvalitatívne iná situácia. šedá krysa (Rattus rattus) má nervový systém vážiaci približne 1/60 telesnej hmotnosti. Toto už stačí na dosiahnutie citeľný pokles relatívny metabolizmus mozgu. Nemá zmysel prerozprávať výsledky intelektuálnych experimentov a pozorovaní potkanov a miera individualizácie správania nie je porovnateľná s krtkami a piskormi. Zjavná výhoda zvýšenie telesnej hmotnosti je zníženie nákladov na udržiavanie mozgu. Permanentne pracujúci periférne oddelenia nie sú také nákladné ako mozog, takže zvýšenie telesnej hmotnosti vedie k relatívnemu „zlacneniu“ mozgu.

Na vytvorenie individualizovaného mozgu je preto potrebné zviera s dostatočne veľkou telesnou hmotnosťou. Inými slovami, existuje akási bariéra, ktorá prostredníctvom veľkosti tela a hmoty mozgu obmedzuje schopnosť zvierat učiť sa a individualizovať správanie. Malé zviera s veľkým mozgom a vysokými nákladmi na údržbu nebude schopné zabezpečiť náklady na energiu na zvýšenie svojej aktivity. Nemožno teda očakávať riešenia zložitých problémov či hlbokú individualizáciu adaptívneho správania. Ak je zviera veľké a veľkosť mozgu je relatívne malá, potom sú prípustné výrazné výkyvy v nákladoch na energiu na jeho údržbu. V tejto situácii ako individualizácia správania, tak aj zložité procesy učenie. Avšak aj vo veľkom zvierati s dobrým vyvinutý mozog existujú energetické problémy. Nervový systém je príliš drahý na intenzívne využívanie. Malý a intenzívne pracujúci nervový systém spotrebúva obrovskú časť telesných zdrojov. Táto situácia je nepriaznivá. Energeticky opodstatneným riešením môže byť len krátkodobé využitie mozgu na riešenie konkrétnych problémov. Toto sa pozoruje u veľkých cicavcov. Krátka aktivita je rýchlo nahradená predĺženým odpočinkom.

Malý a veľký nervový systém má teda svoje výhody. Na implementáciu inštinktívneho správania môžete mať malý mozog, ale jeho prispôsobivosť je obmedzená na modifikácie inštinktu. veľký mozog stojí jeho majiteľ pomerne drahé, ale vysoké náklady na energiu sú plne opodstatnené. Veľký mozog vám umožňuje vysporiadať sa s náročné úlohy ktorí nemajú hotové inštinktívne riešenia. Náklady na implementáciu takýchto mechanizmov adaptívneho správania sú veľmi vysoké, preto sa zvieratá aj ľudia snažia využívať mozog čo najmenej.

Privilégium nervového systému

Nervová sústava mnohých živočíchov (a najmä cicavcov) má jednu vlastnosť, ktorá ho stavia do výnimočného postavenia. Táto vlastnosť je spojená s jeho izoláciou od zvyšku organizmu. Ako hlavný mechanizmus integrácie práce vnútorné orgány a základom správania je „ cudzie telo» pre svoje telo. Imunitný systém vníma nervový systém ako niečo ako tŕň v oku. Ak sa imunitný systém „dostane“ do mozgu, začnú ťažké autoimunitné procesy, ktoré sú nezlučiteľné so životom.

Nastáva paradoxná situácia. Nervový systém spotrebúva obrovskú časť kyslíka a živín celého tela, ktoré prijíma krvou. Zároveň musí byť starostlivo izolovaný od obehový systém, pretože ho bunky imunitného systému považujú za cudzí predmet.

Z hľadiska biologickej účelnosti je tu jasný rozpor. Hlavný integrujúci orgán by nemal byť pre imunitný systém cudzí. Napriek tomu je to fakt, ktorý sa dá celkom ľahko nájsť jasné vysvetlenie. V mozgu je príliš veľa špecializovaných organických zložiek, ktoré sa nikde inde v tele nepoužívajú. Vytvorte v imunitný systém mechanizmus ich rozpoznávania ako „ich“ buniek je mimoriadne ťažký a neopodstatnený. Oveľa „lacnejšie“ je jednoducho oddeliť nervový systém od zvyšku tela. Tento princíp izolácie je implementovaný v semenníkoch, vaječníkoch a nervovom systéme. Vo svojej najvšeobecnejšej forme je izolácia nervového systému udržiavaná hematoencefalickou bariérou, ktorá pozostáva z niekoľkých typov špecializovaných buniek. Aby sme sa vyrovnali s izoláciou nervového systému od zvyšku organizmu, je potrebné zvážiť základné princípy jeho štruktúry.

Z knihy Najnovšia kniha faktov. Zväzok 1 [Astronómia a astrofyzika. Geografia a iné vedy o Zemi. Biológia a medicína] autora

Z knihy Eye of the Mind autora Hofstadter Douglas Robert

Z knihy Mozog a duša [Ako nervová činnosť formuje náš vnútorný svet] od Fritha Chrisa

26 Douglas Hofstadter Rozhovor s Einsteinovým mozgom Achilles a korytnačka sa náhodne zrazia na brehu osemuholníkového rybníka v Luxemburských záhradách v Paríži. Tento rybník vždy slúžil ako obľúbené miesto výletov na člnoch mladých párov; v týchto dňoch sú ich lode často

Z knihy Najnovšia kniha faktov. 1. zväzok. Astronómia a astrofyzika. Geografia a iné vedy o Zemi. Biológia a medicína autora Kondrashov Anatolij Pavlovič

Vnímame nie svet, ale jeho model vytvorený mozgom To, čo vnímame, nie sú tie surové a nejednoznačné signály prichádzajúce z vonkajšieho sveta do našich očí, uší a prstov. Naše vnímanie je oveľa bohatšie – spája to všetko surové

Z knihy Krv: rieka života [Od starovekých legiend k vedeckým objavom] autor Asimov Isaac

Aká je spotreba energie ľudského mozgu? Zistilo sa, že v stave bdelosti spotrebuje ľudský mozog asi 20

Z knihy Chov rýb, rakov a hydiny autora Zadorozhnaya Lyudmila Alexandrovna

Prečo je pravidelná konzumácia alkoholu, dokonca aj mierna, pre telo škodlivá? Alkoholizmus je jednou z foriem drogovej závislosti. Aj mierna konzumácia alkoholu môže viesť k ťažkej, niekedy takmer neodolateľnej závislosti. Mechanizmus tohto

Z knihy Aktuálny stav biosférickej a environmentálnej politiky autor Kolesnik Yu. A.

Kapitola 4 Prekážky pre kyslík V normálnej atmosfére viaže hemoglobín iba kyslík. To znamená, že viazanie kyslíka nie je ovplyvnené inými zložkami vzduchu, ako je dusík, oxid uhličitý, vodná para alebo argón. Zhromažďuje sa hemoglobín

Z knihy Biologická chémia autora Lelevič Vladimír Valeryanovič

Z knihy autora

7.5. Kyslíkový cyklus Zo všetkých plynov prítomných v atmosfére, ako aj z plynov rozpustených vo svetovom oceáne, je kyslík mimoriadne zaujímavý, pretože poskytuje vysoký energetický výťažok počas aeróbnej disimilácie pre takmer všetky organizmy na Zemi a v podstate leží v

Z knihy autora

Reaktívne formy kyslíka (voľné radikály) V organizme sa v dôsledku redoxných reakcií pri jednoelektrónovej redukcii kyslíka neustále vytvárajú reaktívne formy kyslíka (ROS) (molekula má na sebe nepárový elektrón

Na otázku Koľko kyslíka berie mozog? daný autorom Nesprávna kalkulácia najlepšia odpoveď je Hoci u dospelého človeka je hmotnosť mozgu len asi 2% hmotnosti tela, mozog spotrebuje približne 25% celkového kyslíka absorbovaného telom ...
Mozog spotrebuje približne rovnaké množstvo kyslíka ako aktívny sval.
("odpočinkový" mozog spotrebuje 9% všetkej energie a 20% kyslíka, "myslenie" - spotrebuje asi 25% živín vstupujúcich do tela a asi 33% potrebné pre telo kyslík)

Odpoveď od Strelec[guru]
Prečo je to také ťažké na mozog...


Odpoveď od Neuróza[guru]
lakomec


Odpoveď od hodiť[aktívny]
Všetky živiny a kyslík a vo všeobecnosti všetko, čo je potrebné, sa do orgánov dostávajú krvou a ako viete, zloženie krvi telo veľmi prísne sleduje ... najmenšia odchýlka vedie k rôznym patológiám. Z tohto hľadiska je koncentrácia kyslíka v krvi konštantná a dodáva sa do orgánov podľa ich hmotnostného pomeru, a nie 10-30, a ešte viac, nie 90% sacharidov, ako je uvedené vyššie. no ako bolo spravne povedane zavisi od prudu do akej miery su pracovne zatazene niektore tkanive, kde tam idu rychlejsie redoxne procesy a intenzivnejsi prestup krvi a teda aj vstrebavanie kyslika..o tom nemoze byt ani rec akékoľvek priemerné štatistické percentá. A najväčšia spotreba kyslíka je stále vo svaloch ... a nie v mozgu :))))


Odpoveď od Lady Galina cskdf[guru]
Ak je mozog napätý, t.j. funguje, berie presne toľko, koľko potrebuje, pretože je to MOZOG! No, ak je lenivý, tak prečo potrebuje kyslík? Zomrie bez chuti pracovať. Je to pravda?


Odpoveď od Christina som ja[aktívny]
nemám ani jeden....


Odpoveď od Georgij Jurijevič[guru]
A ak sú mozgy kuracie


Odpoveď od Belkina Jekaterina[guru]
Závisí to od mozgu a myšlienkového procesu.


Odpoveď od Ivanov Ivan[guru]
Podľa rôznych odhadov 10-30%.
Ale to nie je dôležitejšie, ale to, že iné orgány sa bez kyslíka zaobídu veľmi dlho,
potom mozog za pár minút zahynie po častiach (mŕtvica) alebo úplne.
Prietok krvi, ktorým hemoglobín prenáša kyslík do mozgu, je zablokovaný – a je to.
A pri nedostatku O2 vo vzduchu neexistuje ani mechanizmus, aby to všetko zmobilizovalo v mozgu, takže tu trpí ako prvý


Odpoveď od úspech[guru]
Toľko, koľko potrebujete pre plnohodnotné fungovanie tela!


Odpoveď od Irka-durka[expert]
a 4e tebya takou vopros zainteresoval=)


Odpoveď od Fuzzy džin[guru]
15 percent kyslíka.


Odpoveď od Alexander Solid[guru]
Prísun kyslíka do mozgu závisí od farby, ktorou sú vlasy zafarbené. Ak má žena blond, slamené alebo šedivé vlasy, potom každým vlasom vstupuje do mozgu viac kyslíka. A ak sú tmavé, gaštanové alebo čierne, potom sa štruktúra vlasov upchá farbou a sťažuje vstup kyslíka.
Najmenší prísun kyslíka do mozgu je pozorovaný u žien, ktoré si farbia vlasy rôzne farby súčasne. (červená - fialová - zelená)
U žien s dlhými blond vlasy(ja ich volám blondínky) najvyššie percento kyslíka v mozgu! Vedci sa domnievajú, že práve množstvo kyslíka prúdiaceho vo vnútri vlasov ovplyvňuje oxidačné, duševné a iné biologické procesy. Práve z tohto dôvodu sa u blondínok častejšie objavuje závrat, neadekvátne hodnotenie okolitého sveta.


Odpoveď od B-boy haseky[guru]
1% mozgu


Odpoveď od Oľga Seník[guru]
V percentách je ťažké odhadnúť množstvo spotrebovaného kyslíka. ide o dosť individuálny a mobilný ukazovateľ, v podmienkach hypoxie (nedostatku kyslíka) môžu ostatné tkanivá dočasne prejsť na anaeróbne metabolické dráhy a mozog pracuje iba na kyslíku (mimochodom a glukóze), preto v týchto podmienkach nedostatok kyslíka, PERCENTUÁLNA spotreba kyslíka mozgom sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje.


Odpoveď od Používateľ bol odstránený[guru]
mozog dostane od 3 do 8% kyslíka


Odpoveď od Svetlana[guru]
ha ha ha ha ha


Odpoveď od Oleg Agafonov[guru]
Ahoj.
Berie 0 %, pretože. on (kyslík) sa tam (do mozgu) žiadnym spôsobom nedostane...))
Zbohom.


Odpoveď od Alexandra[guru]
Ľudské telo, keď je v pokojnom, uvoľnenom stave, absorbuje asi tristo kubických centimetrov kyslíka za minútu. Mozog zaberá šiestu časť – to je päťdesiat kubických centimetrov, bez ohľadu na to, či človek spí alebo bdie. A z päťsto gramov uhľohydrátov, ktoré ľudské telo absorbuje, priberie mozog deväťdesiat.


Odpoveď od Aqua Irina[guru]
Všetko závisí od množstva mozgu...


Mozog nenásytne absorbuje kyslík. Dá sa to ľahko overiť stanovením koncentrácie kyslíka v arteriálnej a žilovej krvi. Počas odpočinku spotrebuje mozog poštou 20-krát viac kyslíka ako svalové tkanivo. Pri intenzívnej duševnej práci sa spotreba kyslíka mozgom jednoznačne zvyšuje.

Aj takéto čísla svedčia o neukojiteľnej potrebe mozgu po kyslíku. Hmotnosť mozgu dospelého človeka je zvyčajne 2-2,5 percenta telesnej hmotnosti. Zároveň mozog spotrebuje 1/5 alebo dokonca 1/4 celkového množstva kyslíka spotrebovaného ľudským telom.

V dusnej miestnosti sa nám nemyslí dobre. Zdá sa, že to zažil každý. Niektorí ľudia obzvlášť ťažko znášajú nedostatok kyslíka. A čo naše deti? Ešte horšie znášajú nedostatok kyslíka. A to nie je náhoda. U dieťaťa do štyroch rokov asi polovicu kyslíka spotrebovaného telom spotrebuje mozog.

Mozgové tkanivo je najcitlivejšie na drogy a etylalkohol. Aj malé koncentrácie alkoholu tlmia jej dýchanie...

Vedci vypočítali, že zásoby kyslíka rozpusteného v krvi, v cievach mozgu a v samotnom tkanive sú veľmi obmedzené. Len na 10 sekúnd, má dostatok vlastných zdrojov. Ak nie je do krvného obehu dodávaný kyslík, môže veľmi skoro nastať biochemická katastrofa.

A vlastne, prečo mozgové tkanivo potrebuje veľa kyslíka?

Pravdepodobne, aby mohla byť práca vykonaná, mozog mohol žiť. A tu sa stretávame s javom, ktorý je charakteristický len pre mozog.

Ak chcete pracovať, musíte spáliť nejaký druh paliva. To je takmer jediné palivo pre mozog je glukóza. Na oxidáciu tejto látky sa používa hlavne kyslík. Konečnými produktmi premeny glukózy sú oxid uhličitý a voda. V tomto prípade však vzniká ďalší univerzálny zdroj energie – molekula ATP. Zabezpečuje takmer všetky energetické náklady mozgu.

Mozog je v určitom zmysle nežoldnier. Nemá žiadne pevné zásoby glukózy a žije, ako sa hovorí, dnes.

Môžete si to overiť jednoduchou skúsenosťou. Bežným holiacim strojčekom narežeme laboratórnym myšiam tie najtenšie plátky vnútorných orgánov: pečeň, obličky, svaly. Úseky mozgovej kôry sa robia ťažšie, ale dajú sa.

Umiestnite časti každého orgánu oddelene fyziologický roztok, naliate do malých nádob s objemom každej niekoľko centimetrov kubických. Na nádoby pripevníme sklenené tlakomery s delením. Nalejte do tlakomeru veľké množstvošpeciálne upravená a zafarbená kvapalina. Teraz spustíme celú našu štruktúru do kúpeľa s teplá voda, ale tak, že manometer je mimo kúpeľa a nádoba je v ňom. Teplota vody v kúpeli je 37 stupňov, teda blízka telesnej teplote laboratórneho zvieraťa.

Úseky orgánov dýchajú a spotrebúvajú kyslík. Objem plynu v nádobe sa zmenšuje, čo sa odráža na údajoch manometra. Stĺpec kvapaliny sa plazí hore. Samozrejme, pomaly, ale dosť citeľne. Je teda možné vypočítať, koľko kubických milimetrov kyslíka absorbovala vzorka 100 miligramov tkaniva za jednu minútu.

A tu sa stretávame nezvyčajný jav. Úseky tkanív pečene, obličiek, svalov spotrebúvajú kyslík konštantnou rýchlosťou pomerne dlhú dobu. V každom prípade možno tento proces pozorovať päť a desať minút. Ďalšia vec je mozgové tkanivo. Jej dýchanie sa rýchlo spomalí, no akonáhle sa pridá kvapka roztoku glukózy, ožije a opäť dýcha rovnakou rýchlosťou.

Skúsenosti, ktoré sme získali, sú veľmi jasné. Svedčí o tom, že nervové bunky mozgovej kôry pokrývajú svoju energetickú potrebu takmer výlučne na úkor glukózy, ktorá je transportovaná krvným obehom.

A teraz vyvstáva oprávnená otázka: ako oxidácia glukózy tvorí ďalší univerzálny zdroj energie - molekuly kyseliny adenozíntrifosforečnej?

Hippokrates - veľký lekár Staroveké Grécko- v jednom zo svojich spisov napísal: "V človeku je aj horké, slané, sladké, kyslé, tvrdé a mäkké a oveľa viac v nekonečnom množstve, rozmanitosti vlastností, množstva, sily." Na príklade oxidačných premien glukózy v ľudskom mozgu a vzniku ďalšieho univerzálneho zdroja energie – kyseliny adenozíntrifosforečnej možno vysledovať systém úžasných premien „sladkej“, glukózy, na ATP, „kyslú“, podľa Hippokrates.

Ak jednoducho spálite molekuly glukózy v prúde kyslíka, vytvorí sa voda a oxid uhličitý. Zároveň vynikne významné množstvo energie. Samozrejme, tento spôsob výroby energie je pre živú bunku neprijateľný. Energia v bunke sa spotrebuje v malých častiach. Mala by sa vytvárať postupne a hromadiť sa "v rezerve". Živá bunka, ktorá má rezervu „energie v konzerve“, je schopná extrémne rýchlo reagovať na zmeny. vonkajšie prostredie. Okrem toho sa proces výroby energie v bunke môže spomaliť a potom prudko zrýchliť.

Každý z nás to videl nespočetne veľakrát. Napríklad ste ticho sedeli na stoličke. Spotreba energie vo svalovom tkanive bola relatívne malá. Rýchlo si vstal a ponáhľal si sa rýchlo bežať; biochemická elektráreň beží na plný výkon.

Začal sa dlhý reťazec biochemických premien glukózy. Zahŕňa desiatky chemických premien postupne sa štiepiacej molekuly pôvodnej zlúčeniny. Ale v tomto prípade nás to zaujíma konečný výsledok. Úplnou oxidáciou jednej molekuly glukózy sa syntetizuje tridsaťosem molekúl kyseliny adenozíntrifosforečnej.

Teraz je jasné, prečo sa energia vytvára v mozgu hlavne oxidáciou glukózy, dýchaním. Pri tejto metóde sa tvorí najmä veľa. Proces myslenia je sprevádzaný značným výdajom energie v pravom zmysle slova.


Spotreba O 2 v pokoji.Množstvo kyslíka spotrebovaného tkanivom závisí od funkčný stav jeho základné bunky. V tabuľke. 23.1 sú uvedené údaje o spotrebe kyslíka rôznymi orgánmi a ich časťami, keď je telo v pokoji normálna teplota. Rýchlosť spotreby kyslíka jedným alebo iným orgánom () je zvyčajne


vyjadrené v ml O2 na 1 G alebo 100 g hmoty za 1 min (toto zohľadňuje hmotnosť orgánu v vivo). V súlade s Fick princíp určené na základe prietok krvi() prostredníctvom jedného alebo druhého orgánu a rozdiely v koncentráciách O 2 prichádzajúci do tela arteriálnej krvi a z nej vytekajúca venózna krv ():

(1)

Keď je telo v pokoji je kyslík pomerne intenzívne absorbovaný myokardom, sivou hmotou mozgu(najmä kôra), pečeň a kôra obličiek. V rovnakom čase kostrové svaly, slezina a biela hmota mozgu spotrebúvajú menej kyslíka (tabuľka 23.1).

Rozdiely v spotrebe kyslíka rôzne sekcie jeden a ten istý orgán. Dá sa merať v mnohých orgánoch prietok krvi cez obmedzené oblasti tkaniva stanovením klírensu inertných plynov(napríklad 85 kg, 133 Xe a H2). Ak je teda možné odobrať vzorku krvi zo žily, ktorá odteká z danej oblasti, potom táto metóda umožňuje zistiť spotrebu kyslíka v nej. Okrem toho bola pred niekoľkými rokmi vyvinutá metóda pozitrónovej emisnej tomografie (PET), ktorá umožňuje priamo merať prietok krvi a spotrebu O 2 v určitých častiach orgánov. Táto metóda bola úspešne použitá na štúdium ľudského mozgu. Pred zavedením metódy PET, ako je možné vidieť z tabuľky. 23.1, merať regionálnu spotrebu Asi 2 bolo možné len v niekoľkých orgánoch.

Pri štúdiu spotreby kyslíka mozgovými tkanivami rôznych cicavcov sa ukázalo, že kôra hemisféry spotrebuje od 8 10 −2 do 0,1 ml O 2 g −1 min −1 . Na základe spotreby O 2 celým mozgom a mozgovou kôrou je možné vypočítať priemernú spotrebu O 2 bielej hmoty mozgu. Táto hodnota je približne 1 10 -2 ml g -1 min -1 . Priame meranie absorpcia O 2 oblasťami mozgu u zdravých jedincov pozitrónovou emisnou tomografiou poskytla nasledujúce hodnoty: pre šedá hmota(v rôznych oblastiach) - od asi 4 do 6-10-2 ml g-1-min-1, pre biela hmota-2-102 mlg −1 min −1 . Dá sa predpokladať, že spotreba kyslíka sa líši nielen v závislosti od lokality, ale aj v rôzne bunky jednu oblasť. Skutočne, pri meraní (pomocou platinových mikroelektród) regionálnej spotreby O 2 povrchovými bunkovými vrstvami mozgovej kôry sa ukázalo, že v podmienkach miernej anestézie sa táto spotreba v rámci malých oblastí pohybuje od približne 4-10-2 do 0,12 ml g -1 -min -1. Výsledky autogramiády


KAPITOLA 23

Tabuľka 23.1. Priemerné hodnoty rýchlosti prietoku krvi (), arteriovenózneho rozdielu O 2 () a spotreby 0 2 () v r. rôzne teláčloveka pri 37 °C
Organ Zdroj dát
Krv
Kostrové svaly: v pokoji s ťažkými fyzická aktivita
Slezina
Mozog: kôra biela hmota
Pečeň
Obličky: kôra vonkajšia vrstva drene vnútorná vrstva drene
Srdce: v pokoji pri veľkej námahe

Fyzikálne štúdie regionálneho prietoku krvi (s použitím jód-14 C-antipyrínu) a regionálnej spotreby glukózy (s použitím 14 C-2 deoxyglukózy) v mozgovej kôre naznačujú, že tieto parametre sa tiež výrazne líšia v susedných oblastiach. U ľudí starších ako 30 rokov sa s vekom postupne znižuje regionálny prietok krvi a spotreba O 2 v sivej hmote mozgu. Medzi jednotlivými časťami obličiek boli zistené približne rovnaké rozdiely v spotrebe kyslíka. AT kôra obličkách je priemerná spotreba O 2 niekoľkonásobne vyššia ako v vnútrozemských oblastiach a papily drene. Keďže potreby obličiek na kyslík závisia najmä od intenzity aktívnej reabsorpcie Na + z lúmenu tubulov v tkanive, predpokladá sa, že takéto výrazné rozdiely v regionálnej spotrebe O 2 sú spôsobené najmä rozdielom medzi hodnoty tejto reabsorpcie v kortikálnej a dreň .

Spotreba O 2 za podmienok zvýšená aktivita orgán. AT V prípade, že sa z toho či onoho dôvodu zvýši činnosť ktoréhokoľvek orgánu, zvýši sa v ňom rýchlosť energetického metabolizmu a následne aj potreba buniek v kyslíku. Počas konzumácie cvičenia


O 2 tkaniva myokardu sa môže zvýšiť 3-4 krát a funguje kostrové svaly- viac ako 20-50 krát v porovnaní s úrovňou odpočinku. Spotreba Asi 2 tkanivá obličky sa zvyšuje so zvýšením rýchlosti reabsorpcie Na +.

Vo väčšine orgánov rýchlosť absorpcie O 2 nezávisí od rýchlosti prietoku krvi v nich (za predpokladu, že napätie O 2 v tkanivách je dostatočne veľké). Výnimkou sú obličky. Existuje kritická rýchlosť perfúzie, ktorej prekročenie spôsobuje tvorbu ultrafiltrátu; na tejto úrovni filtrácie zvýšený prietok krvi sprevádzaný zvýšená spotreba Asi 2 obličkové tkanivá. Táto vlastnosť je spôsobená tým, že intenzita glomerulárnej filtrácie(a teda reabsorpcia Na +) je úmerná rýchlosti prietoku krvi.

Závislosť spotreby O 2 od teploty. Spotreba O2 tkanivami je mimoriadne citlivá na zmeny teploty. S poklesom telesnej teploty sa spomaľuje energetický metabolizmus a znižuje sa potreba kyslíka pre väčšinu orgánov. Pri normálnej termoregulácii sa zvyšuje aktivita organónov podieľajúcich sa na udržiavaní tepelnej bilancie a zvyšuje sa ich spotreba kyslíka. Medzi takéto orgány patria najmä kostrové svaly; ich termoregulačná funkcia sa uskutočňuje zvýšením svalový tonus a chvenie (s. 667). Zvýšenie telesnej teploty


63β ČASŤ VI. NÁDYCH


sprevádzané zvýšením dopytu väčšiny orgánov po kyslíku. Podľa van't Hoffovho pravidla sa pri zmene teploty o 10 o C v rozsahu od 20 do 40 o C mení spotreba kyslíka tkanivami v rovnakom smere 2 3 krát (Q 10 = 2-3). Pre niektoré chirurgické operácie môže byť potrebné dočasne zastaviť krvný obeh (a následne zásobovanie orgánov O 2 a živinami). Zároveň, aby sa znížila potreba orgánov kyslíkom, sa často používa hypotermia (zníženie telesnej teploty): pacientovi sa podá taká hlboká anestézia, pri ktorej sú utlmené termoregulačné mechanizmy.

Obehový systém pozostáva zo srdca a krvných ciev. Rytmické kontrakcie srdcového svalu zabezpečujú nepretržitý pohyb krvi do uzavretý systém plavidlá. Krv, ktorá plní trofickú funkciu, prenáša živiny z tenkého čreva do buniek celého organizmu, zabezpečuje aj transport kyslíka z pľúc do tkanív a oxidu uhličitého z tkanív do pľúc, pričom plní funkciu dýchania.

Súčasne v krvi cirkuluje veľké množstvo biologicky aktívnych látok. účinných látok, ktoré regulujú a spájajú funkčnú činnosť buniek tela. Krv zabezpečuje vyrovnanie teploty rôzne časti telo. Dýchací systém zahŕňa nosová dutina, hrtana, priedušnice, priedušiek a pľúc. V procese dýchania z atmosférického vzduchu cez alveoly pľúc neustále vstupuje do tela kyslík a z tela sa uvoľňuje oxid uhličitý.

Proces dýchania je celý komplex fyziologické procesy, pri realizácii ktorých nielen Prístroj na podporu dýchania ale aj obehový systém. Priedušnica je v spodnej časti rozdelená na dva priedušky, z ktorých každý sa pri vstupe do pľúc stromovito rozvetvuje. Posledné najmenšie vetvy priedušiek (bronchioly) prechádzajú do uzavretých alveolárnych priechodov, v ktorých stenách je veľké množstvo sférických útvarov - pľúcnych vezikúl (alveol). Každá alveola je obklopená hustou sieťou krvných kapilár. Celkový povrch všetkých pľúcnych vezikúl je veľmi veľký, je 50-krát väčší ako povrch ľudskej kože a je viac ako 100 m2. Pľúca sú umiestnené v hermeticky uzavretej dutine hrudník. Sú pokryté tenkou hladkou škrupinou - pohrudnicou, tá istá škrupina lemuje vnútro hrudnej dutiny. Priestor vytvorený medzi týmito dvoma listami pleury sa nazýva pleurálna dutina.

Tlak v pleurálna dutina vždy pod atmosférou pri výdychu o 3-4 mm Hg. Art., pri vdýchnutí, o 7-9 mm. Dýchací mechanizmus sa vykonáva reflexne (automaticky). V pokoji dochádza k výmene vzduchu v pľúcach v dôsledku respiračných rytmických pohybov hrudníka. Pri spustení do hrudnej dutiny tlaku do pľúc (celkom pasívne kvôli tlakovému rozdielu) sa časť vzduchu nasaje - dôjde k nádychu. Potom hrudná dutina klesá a vzduch je vytlačený z pľúc - dochádza k výdychu. Rozšírenie hrudnej dutiny sa uskutočňuje v dôsledku činnosti dýchacích svalov. V kľude, pri nádychu, sa hrudná dutina rozťahuje špeciál dýchacieho svalu, o ktorom sa diskutovalo skôr - bránica, ako aj vonkajšie medzirebrové svaly; s intenzívnym fyzická práca ostatné (kostrové) svaly sú zahrnuté. Výdych v pokoji sa prejavuje pasívne, s uvoľnením svalov, ktoré vykonali nádych, hrudníka pod vplyvom gravitácie a atmosferický tlak klesá.

Pri intenzívnej fyzickej práci sa na výdychu podieľajú brušné svaly, vnútorné medzirebrové a iné kostrové svaly. Systematické triedy cvičenie a šport posilňuje dýchacie svaly a prispieva k zväčšeniu objemu a pohyblivosti (exkurzie) hrudníka. Štádium dýchania, v ktorom kyslík z atmosférického vzduchu prechádza do krvi a oxid uhličitý z krvi do atmosférický vzduch, sa nazýva vonkajšie dýchanie; ďalším stupňom je prenos plynov krvou a nakoniec tkanivové (alebo vnútorné) dýchanie je spotreba kyslíka bunkami a ich výsledkom je uvoľňovanie oxidu uhličitého biochemické reakcie spojené s tvorbou energie na zabezpečenie životne dôležitých procesov organizmu.

Vonkajšie (pľúcne) dýchanie vykonávané v pľúcnych alveolách. Tu cez polopriepustné steny alveol a kapilár prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu, ktorý vypĺňa dutiny alveol. Molekuly kyslíka a oxidu uhličitého vykonajú tento prechod v stotinách sekundy. Po prenose kyslíka krvou do tkanív nastáva tkanivové (vnútrobunkové) dýchanie. Kyslík prechádza z krvi do intersticiálnej tekutiny a odtiaľ do buniek tkaniva, kde sa využíva na zabezpečenie metabolických procesov. Oxid uhličitý, ktorý sa intenzívne tvorí v bunkách, prechádza do intersticiálnej tekutiny a potom do krvi. Pomocou krvi sa transportuje do pľúc, z ktorých sa vylučuje z tela von.

Prechod kyslíka a oxidu uhličitého cez polopriepustné steny alveol, kapilár a membrán erytrocytov. Biela hmota, obklopujúca šedá, pozostáva z procesov, ktoré spájajú nervové bunky miechy; vzostupne senzitívne (eferentné), spájajúce všetky orgány a tkanivá Ľudské telo(okrem hlavy) s mozgom, zostupné motorické (aferentné) dráhy z mozgu do motorických buniek miechy.

Nie je teda ťažké si predstaviť, že miecha vykonáva reflexné a vodičské funkcie pre nervové impulzy. AT rôzne oddelenia Miecha obsahuje motorické neuróny (motorické nervové bunky), ktoré inervujú svaly horných končatín, chrbta, hrudníka, brucha a dolných končatín.

AT sakrálnej oblasti lokalizované centrá defekácie, močenia a sexuálnej aktivity. Dôležitou funkciou motorických neurónov je neustále poskytovať potrebný svalový tonus, vďaka čomu sa všetky reflexné motorické akty vykonávajú jemne a hladko. Tonus centier miechy je regulovaný vyššími časťami centrálneho nervového systému. Výsledkom je poranenie miechy rôzne porušenia spojené s neúspechom vodivú funkciu. Všetky druhy poranení a chorôb miechy môžu viesť k poruche bolesti, citlivosti na teplotu, narušeniu štruktúry komplexu svojvoľné pohyby, svalový tonus atď. Mozog je zhluk obrovské množstvo nervové bunky. Skladá sa z prednej, strednej, strednej a zadnej časti.

Štruktúra mozgu neporovnateľne zložitejšie ako stavba akéhokoľvek orgánu ľudského tela. Vymenujme niektoré vlastnosti a životné funkcie. Takže napríklad taká formácia zadného mozgu ako dreň, je umiestnenie toho najdôležitejšieho reflexné centrá(dýchacie, potravinové, regulujúce krvný obeh, potenie). Preto porážka tejto časti mozgu spôsobuje okamžitú smrť. Nebudeme podrobne hovoriť o špecifikách štruktúry a funkcií mozgovej kôry, je však potrebné poznamenať, že mozgová kôra je z fylogenetického hľadiska najmladšou časťou mozgu (fylogenéza je proces vývoja rastlín a zvierat organizmy počas existencie života na Zemi).

V procese evolúcie získava mozgová kôra významné štrukturálne a funkčné vlastnosti a stáva sa najvyšším oddelením centrálneho nervového systému, ktorý formuje činnosť organizmu ako celku v jeho vzťahu k životnému prostrediu. Zrejme bude užitočné charakterizovať niektoré anatomickejšie a fyziologické vlastnosti ľudského mozgu.

Ľudský mozog váži v priemere 1400 g Vzťah medzi hmotnosťou mozgu a hmotnosťou ľudského tela podľa rôznych autorov, je relatívne malý. Početné štúdie preukázali, že normálna činnosť mozgu je spojená s prívodom krvi. Ako je známe, hlavným zdrojom energie potrebnej na fungovanie nervových prvkov je proces oxidácie glukózy. Mozog však nemá zásoby sacharidov, oveľa menej kyslíka, a preto normálna výmena látok v ňom úplne závisí od neustáleho dodávania energetických zdrojov krvou.

Mozog je aktívny nielen počas bdenia, ale aj počas spánku. Mozgové tkanivo spotrebuje 5-krát viac kyslíka ako srdce a 20-krát viac ako svaly. Mozog, ktorý tvorí len asi 2% hmotnosti ľudského tela, absorbuje 18-25% kyslíka spotrebovaného celým telom. Mozog výrazne prevyšuje ostatné orgány v spotrebe glukózy. Využijú 60 – 70 % glukózy tvorenej pečeňou, čo je 115 g denne, a to aj napriek tomu, že mozog je v množstve krvi na jednom z posledných miest.

Zhoršenie prívodu krvi do mozgu môže byť spojené s hypodynamiou ( sedavým spôsobomživot). Pri fyzickej nečinnosti sú najčastejšie bolesti hlavy rôznej lokalizácie, intenzity a trvania, závraty, slabosť, znížená duševná výkonnosť, poruchy pamäti, podráždenosť. Autonómny nervový systém je špecializovaný útvar jednotného nervového systému mozgu, ktorý je regulovaný najmä mozgovou kôrou.

Na rozdiel od somatického nervového systému, ktorý inervuje vôľové (kostrové) svaly a zabezpečuje celkovú citlivosť tela a ostatných zmyslových orgánov, autonómny nervový systém reguluje činnosť vnútorných orgánov – dýchanie, krvný obeh, vylučovanie, rozmnožovanie, žľazy. vnútorná sekrécia atď. Autonómny nervový systém sa delí na sympatický a parasympatický systém.

Činnosť srdca, ciev, tráviacich orgánov, vylučovanie, pohlavné orgány atď.; regulácia metabolizmu, termogenéza, účasť na tvorbe emocionálnych reakcií (strach, hnev, radosť) - to všetko je pod kontrolou sympatiku a parasympatiku a to všetko pod rovnakou kontrolou z vyššej časti centrálneho nervového systému. Experimentálne sa ukázalo, že ich vplyv, hoci antagonistický, je koordinovaný v regulácii. základné funkcie organizmu. Receptory a analyzátory. Hlavnou podmienkou normálnej existencie organizmu je jeho schopnosť rýchlo sa prispôsobiť zmenám. životné prostredie. Táto schopnosť sa realizuje prostredníctvom prítomnosti špeciálne vzdelanie- receptory.

Receptory, ktoré majú prísnu špecifickosť, sa transformujú vonkajšie podnety(zvuk, teplota, svetlo, tlak atď.) v nervové impulzy, ktorý nervové vlákna prenášané do centrálneho nervového systému. Ľudské receptory sú rozdelené do dvoch hlavných skupín: externé (externé) a intero (interné) receptory. Každý z týchto receptorov je neoddeliteľnou súčasťou analyzačný systém, ktorý prijíma impulzy a ktorý sa nazýva analyzátor.

Analyzátor pozostáva z troch častí - receptora, vodivej časti a centrálnej formácie v mozgu. Najvyššie oddelenie analyzátora je kortikálne. Bez toho, aby sme zachádzali do podrobností, uvádzame iba mená analyzátorov, ktorých úloha v živote ktorejkoľvek osoby je známa mnohým. Ide o kožný analyzátor (hmatový, bolestivý, tepelná, chladová citlivosť), motorický (pod vplyvom tlaku a naťahovania sa excitujú receptory vo svaloch, kĺboch, šľachách a väzivách), vestibulárny (vníma polohu tela v priestore), zrakový (svetlo a farba), sluchový (zvuk), čuchový (čuch), chuťový (chuť), viscerálny (stav množstva vnútorných orgánov).

KATEGÓRIE

POPULÁRNE ČLÁNKY

2022 "kingad.ru" - ultrazvukové vyšetrenie ľudských orgánov