Фізіологічні системи організму. Саногенетичний захист мозку

У нашому тілі кисень відповідає за процес вироблення енергії. У наших клітинах лише завдяки кисню відбувається оксигенація – перетворення поживних речовин(жирів та ліпідів) в енергію клітини. При зниженні парціального тиску (вмісту) кисню у вдихуваному рівні – знижується його рівень у крові – знижується активність організму на клітинному рівні. Відомо, що понад 20% кисню споживає головний мозок. Дефіцит кисню сприяє Відповідно, при падінні рівня кисню страждають самопочуття, працездатність, загальний тонус, імунітет.
Важливо також знати, що кисень може виводити з організму токсини.
Зверніть увагу, що у всіх іноземних фільмах при аварії чи людині у важкому стані медики екстрених служб насамперед надягають потерпілому кисневий апарат, щоб підняти опірність організму та підвищити його шанси на виживання.
Лікувальна дія кисню відома і використовується в медицині з кінця XVIII століття. У СРСР активне використання кисню з профілактичною метою почалося в 60-х роках минулого століття.

Гіпоксія

Гіпоксія або кисневе голодування- Знижений вміст кисню в організмі або окремих органах та тканинах. Гіпоксія виникає при нестачі кисню у повітрі, що вдихається, і в крові, при порушенні біохімічних процесів тканинного дихання. Внаслідок гіпоксії у життєво важливих органах розвиваються незворотні зміни. Найбільш чутливими до кисневої недостатності є центральна нервова система, м'яз серця, тканини нирок, печінки.
Проявами гіпоксії є порушення дихання, задишка; порушення функцій органів та систем.

Шкідливість кисню

Іноді можна почути, що "Кисень - окислювач, який прискорює старіння організму".
Тут із правильного посилання робиться неправильний висновок. Так, кисень – окислювач. Тільки завдяки йому поживні речовини з їжі переробляються на енергію організму.
Страх перед киснем пов'язані з двома винятковими його властивостями: вільними радикалами і отруєнням їм за надмірному тиску.

1. Що таке вільні радикали?
Деякі з величезної кількості окислювальних (виробляють енергію) і відновлювальних реакцій організму, що постійно протікають, не завершуються до кінця, і тоді утворюються речовини з нестабільними молекулами, що мають на зовнішніх електронних рівнях неспарені електрони, звані «вільні радикали». Вони прагнуть захопити недостатній електрон у будь-якої іншої молекули. Ця молекула, перетворившись на вільний радикал, викрадає електрон у наступній, і так далі.
Навіщо це потрібно? Певна кількість вільних радикалів, або оксидантів, життєво потрібна організму. Насамперед — для боротьби зі шкідливими мікроорганізмами. Вільні радикали використовуються імунною системою як «снаряди» проти «інтервентів». У нормі в організмі людини 5% утворених у ході хімічних реакційречовини стають вільними радикалами.
Головними причинами порушення природної біохімічної рівноваги та зростання кількості вільних радикалів вчені називають емоційний стрес, важкі фізичні навантаження, травми та виснаження на тлі забруднення повітря, вживання в їжу консервованих та технологічно неправильно перероблених продуктів, овочів та фруктів, вирощених за допомогою гербіцидів та песто та радіаційного опромінення.

Таким чином, старіння - це біологічний процес уповільнення поділу клітин, а вільні радикали, що помилково пов'язуються зі старінням, - природні і необхідні організмумеханізми захисту та їх шкідливий вплив пов'язаний з порушенням природних процесівв організмі негативними фактораминавколишнього середовища та стресом.

2. «Киснем легко отруїтися».
Справді, надлишок кисню небезпечний. Надлишок кисню викликає збільшення кількості окисленого гемоглобіну в крові та зниження кількості відновленого гемоглобіну. І оскільки саме відновлений гемоглобін виводить вуглекислий газ, його затримка в тканинах призводить до гіперкапнії - отруєння CO2.
При надлишку кисню зростає кількість вільнорадикальних метаболітів, тих найстрашніших «вільних радикалів», які мають високу активність, діючи як окислювачі, здатні пошкодити біологічні мембрани клітин.

Жахливо, правда? Відразу хочеться перестати дихати. На щастя, для того, щоб отруїтися киснем, необхідний підвищений тиск кисню, наприклад, у барокамері (при оксигенобаротерапії) або при зануренні зі спеціальними дихальними сумішами. У звичайному житті такі ситуації не трапляються.

3. «У горах мало кисню, зате багато довгожителів! Тобто. кисень шкідливий».
Справді, у Радянському союзі у гірських районах Кавказу та Закавказзі було зареєстровано кілька довгожителів. Якщо ж подивитися на список верифікованих (тобто підтверджених) довгожителів світу за всю його історію, то картина не буде такою очевидною: найстаріші довгожителі, зареєстровані у Франції, США та Японії в горах не жили.

У Японії, де досі живе та живе найстаріша жінка планети Місао Окава, якій вже понад 116 років, знаходиться і «острів довгожителів» Окінава. Середня тривалість життя тут у чоловіків – 88 років, у жінок – 92; це вище, ніж у решті Японії, на 10-15 років. На острові зібрані дані про семиста з гаком місцевих довгожителів старше ста років. Там кажуть, що: «На відміну від кавказьких горян, хунзакутів Північного Пакистану та інших народностей, які похваляються своїм довголіттям, усі окинавські акти народження з 1879 року задокументовані у японському сімейному реєстрі — косеки». Самі окінваци вважають, що секрет їхнього довголіття лежить на чотирьох китах: дієта, активний образжиття, самодостатність та духовність. Місцеві жителі ніколи не переїдають, дотримуючись принципу «харі хачі бу» — наїстись на вісім десятих. Ці «вісім десятих» у них складаються зі свинини, водоростей та тофу, овочів, дайкону та місцевого гіркого огірка. Найстаріші окинавці не сидять без діла: вони активно працюють на землі, і їхній відпочинок теж активний: найбільше вони люблять грати в місцевий різновидкрокета.: Окінаву називають найщасливішим островом - там немає властивої великим островамЯпонії поспіху та стресу. Місцеві жителі прихильні до філософії юїмару — «добросерде і дружнє спільне зусилля».
Цікаво, що як тільки окинавці переїжджають в інші частини країни, то серед таких людей вже не зустрічається довгожителів. Таким чином, науковці, які вивчають цей феномен, з'ясували, що в довгожительстві островитян генетичний фактор ролі не відіграє. А ми, зі свого боку, вважаємо вкрай важливим, що Окінавські острови знаходяться в зоні, що активно продувається вітрами в океані, і рівень вмісту кисню в таких зонах фіксують як найвищий - 21,9 - 22% кисню.

Чистота повітря

«Але ж на вулиці брудне повітря, а кисень переносить із собою всі речовини».
Саме тому в системах OxyHaus встановлено триступеневу систему фільтрації вхідного повітря. І вже очищене повітря потрапляє на цеолітове молекулярне сито, у якому відокремлюється кисень повітря.

«Чи можна отруїтися киснем?»

Кисне отруєння, гіпероксія, - виникає внаслідок дихання кисневмісними газовими сумішами (повітря, нітроксу) при підвищеному тиску. Отруєння киснем може статися при використанні кисневих апаратів, регенеративних апаратів, для дихання штучних газових сумішей, під час проведення кисневої рекомпресії, а також внаслідок перевищення лікувальних доз у процесі оксигенобаротерапії. При отруєнні киснем розвиваються порушення функцій центральної нервової системи, органів дихання та кровообігу.

Як діє кисень на організм людини?

Більша його кількість потрібна організму, що росте, і тим, хто займається інтенсивними фізичними навантаженнями. Взагалі активність дихання багато в чому залежить від багатьох зовнішніх факторів. Наприклад, якщо ви встанете під досить прохолодний душ, то кількість кисню, що споживається вами, збільшиться на 100% в порівнянні з умовами при кімнатній температурі повітря. Тобто чим більше людина віддає тепло, тим частіше стає частота його дихання. Ось кілька цікавих фактівз цього приводу:

• за 1 годину людина споживає 15-20 л кисню;


• кількість споживаного кисню: під час неспання збільшується на 30-35%, під час спокійної ходьби – на 100%, при легкій роботі – на 200%, при тяжкій фізичної роботи- на 600% та більше;


• активність дихальних процесів залежить від ємності легких. Так, наприклад, у спортсменів вона більша за норму на 1-1,5 літра, а от у професійних плавців може досягати до 6 літрів!


• Чим більша ємність легень, тим менша частота дихання і більша глибина вдиху. Наочний приклад: спортсмен робить 6-10 вдихань за хвилину, тоді як звичайна людина(який не є спортсменом) дихає з частотою 14-18 дихань на хвилину.

То навіщо потрібний кисень?

Він необхідний всього живого землі: тварини споживають його у процесі дихання, арослини виділяють його у процесі фотосинтезу. У кожній живій клітині міститься більше кисню, ніж будь-якого іншого елемента – близько 70%.

Він знаходиться у складі молекул усіх речовин - ліпідів, білків, вуглеводів, нуклеїнових кислот та низькомолекулярних сполук. Та й життя людини було б просто немислиме без цього важливого елемента!

Процес його метаболізму такий: спочатку він надходить через легені у кров, де поглинається гемоглобіном та утворює оксигемоглобін. Потім через кров «транспортується» до всіх клітин органів та тканин. У зв'язаному стані він надходить у вигляді води. У тканинах витрачається переважно на окислення багатьох речовин під час їх метаболізму. Далі метаболізується до води та діоксиду вуглецю, потім виводиться з організму через органи дихальної та видільної систем.

Надлишок кисню

Для здоров'я людини дуже небезпечним є тривале вдихання повітря, збагаченого цим елементом. Високі концентрації О2 можуть викликати у тканинах появу вільних радикалів, які є «руйнівниками» біополімерів, точніше, їх структури та функції.

Однак у медицині для лікування деяких захворювань все ж таки використовується процедура насичення киснем під підвищеним тиском, Яка називається гіпербарична оксигенація.

Надлишок кисню також небезпечний, як надмірна сонячна радіація. У житті людина просто повільно згоряє в кисні, як свічка. Старіння – це процес згоряння. У минулому, селяни, які постійно були на свіжому повітрі та сонці, жили значно менше за своїх господарів - дворян, які музикують у закритих будинках і проводять час за картковими іграми.

Мал. 1. Будова хребта.

З'єднання хребців здійснюється за допомогою хрящеподібних, еластичних міжхребцевих дисків та суглобових відростків. Міжхребцеві диски підвищують рухливість хребта. Чим більша їх товщина, тим вища гнучкість. Якщо вигини хребетного стовпа сильно виражені (при сколіозах), рухливість грудної кліткизменшується. Плоска або округла спина (горбата) свідчить про слабкість м'язів спини. Корекція постави проводиться загальнорозвиваючими, силовими вправамита вправами на розтягування. Хребетний стовп дозволяє здійснювати згинання вперед і назад, убік, обертальні рухи навколо вертикальної осі.

Грудна клітинаскладається з грудної кістки(грудини), 12 грудних хребців та 12 пар ребер (рис. 2).

Мал. 2. Скелет людини.

Ребра є плоскими дугоподібно-вигнутими. довгі кістки, які за допомогою гнучких хрящеподібних кінців прикріплюються рухомо до грудини. Усі з'єднання ребер дуже еластичні, що має значення для забезпечення дихання.

Грудна клітка захищає серце, легені, печінку та частину травного тракту. Об'єм грудної клітки може змінюватися в процесі дихання при скороченні міжреберних м'язів та діафрагми.

Скелет верхніх кінцівокутворений плечовим поясом, що складається з двох лопаток і двох ключиць, і вільною верхньою кінцівкою, що включає плече, передпліччя та кисть. Плечо – це одна плечова трубчаста кістка; передпліччя утворене променевою та ліктьовою кістками; скелет кисті ділиться на зап'ястя (8 кісток розташованих у два ряди), п'ясті (5 коротких трубчастих кісток) та фаланги пальців (5 фаланг).

Скелет нижньої кінцівкивключає тазовий пояс, що складається з двох тазових кісток і крижів, і скелет вільної нижньої кінцівки, який складається з трьох основних відділів - стегна (одна стегнова кістка), гомілки (велика та мала гомілкові кістки) і стопи (передплюсна - 7 кісток, плюсна - 5 кісток та 14 фаланг).

Всі кістки скелета з'єднані за допомогою суглобів, зв'язок та сухожилля . Суглобизабезпечують рухливість кісткам кістяка, що зчленовується. Суглобові поверхні покриті тонким шаромхряща, що забезпечує ковзання суглобових поверхонь із малим тертям. Кожен суглоб повністю укладений у суглобову сумку. Стінки цієї сумки виділяють суглобову рідину, яка відіграє роль змащення. Зв'язково-капсульний апарат та оточуючі суглоби м'язи зміцнюють і фіксують його. Основними напрямками руху, які забезпечують суглоби, є: згинання-розгинання, відведення-приведення, обертання та кругові рухи.

Основні функції опорно- рухового апарату- опора та переміщення тіла та його частин у просторі.

Головна функціясуглобів – брати участь у здійсненні рухів. Вони також відіграють роль демпферів, що гасять інерцію руху і дозволяють миттєво зупинятися в процесі руху.

Правильно організовані заняття з фізичного виховання не завдають шкоди розвитку скелета, він стає міцнішим внаслідок потовщення кіркового шару кісток. Це має значення при виконанні фізичних вправ, що вимагають високої механічної міцності (біг, стрибки і т. д.). Неправильна побудова тренувальних занять може призвести до перевантаження опорного апарату. Однобокість у виборі вправ також може спричинити деформацію скелета.

У людей з обмеженою руховою активністю, праця яких характеризується утриманням певної пози протягом тривалого часу, виникають значні зміни кісткової та хрящової тканини, що особливо несприятливо впливає на стан хребетного стовпа та міжхребцевих дисків. Заняття фізичними вправамизміцнюють хребет і за рахунок розвитку м'язового корсету ліквідують різні викривлення, що сприяє виробленню правильної поставита розширення грудної клітки.

Будь-яка рухова, у тому числі спортивна, діяльність здійснюється за допомогою м'язів, за рахунок їх скорочення. Тому будову та функціональні можливості мускулатури необхідно знати будь-якій людині, але особливо тим, хто займається фізичними вправами та спортом.

Скелетні м'язи людини.

Людина має близько 600 м'язів. Основні м'язи представлені на рис. 3.

Рис.3. М'язи людини.

М'язи грудної кліткиберуть участь у рухах верхніх кінцівок, а також забезпечують довільні та мимовільні дихальні рухи. Дихальні м'язи грудної клітки називаються зовнішніми та внутрішніми міжреберними м'язами. До дихальним м'язамвідноситься також і діафрагма.

М'язи спинискладаються з поверхневих та глибоких м'язів. Поверхневі забезпечують деякі рухи верхніх кінцівок, голови та шиї. Глибокі («випрямлячі тулуба») прикріплюються до остистих відростків хребців і тягнуться вздовж хребта. М'язи спини беруть участь у підтримці вертикального положеннятіла, при сильній напрузі (скороченні) викликають прогинання тулуба назад.

Черевні м'язипідтримують тиск усередині черевної порожнини (черевний прес), беруть участь у деяких рухах тіла (згинання тулуба вперед, нахили та повороти в сторони), у процесі дихання.

М'язи голови та шиї- мімічні, жувальні і приводять у рух голову та шию. Мімічні м'язи прикріплюються одним кінцем до кістки, іншим – до шкіри обличчя, деякі можуть починатися та закінчуватися у шкірі. Мімічні м'язи забезпечують рух шкіри обличчя, відбивають різні психічні стани людини, супроводжують мовлення і мають значення у спілкуванні. Жувальні м'язипри скороченні викликають рух нижньої щелепи вперед та в сторони. М'язи шиї беруть участь у рухах голови. Задня групам'язів, у тому числі і м'язи потилиці, при тонічному (від слова тонус) скорочення затримує голову у вертикальному положенні.

М'язи верхніх кінцівокзабезпечують рухи плечового пояса, передпліччя і надають руху кисть і пальці. Головними м'язами-антагоністами є двоголовий (згинач) і триголовий (розгинач) м'язи плеча. Рухи верхньої кінцівки, і насамперед кисті, надзвичайно різноманітні. Це з тим, що рука служить людині органом праці.

М'язи нижніх кінцівок сприяють рухам стегна, гомілки та стопи. М'язи стегна грають важливу рольу підтримці вертикального становища тіла, але в людини вони розвинені сильніше, ніж в інших хребетних. М'язи, що здійснюють рухи гомілки, розташовані на стегні (наприклад, чотириголовий м'яз, функцією якої є розгинання гомілки в колінному суглобі; антагоніст цього м'яза - двоголовий м'яз стегна). Стопа і пальці рухаються м'язами, розташованими на гомілки і стопі. Згинання пальців стопи здійснюється при скороченні м'язів, розташованих на підошві, а розгинання - при скороченні м'язів передньої поверхні гомілки та стопи. Багато м'язів стегна, гомілки та стопи беруть участь у підтримці тіла людини у вертикальному положенні.

Існує два види мускулатури: гладка(мимовільна) та поперечносмугаста(довільна). Гладкі м'язи знаходяться у стінках кровоносних судин та деяких внутрішніх органах. Вони звужують або розширюють судини, просувають їжу шлунково-кишковим трактом, скорочують стінки сечового міхура. Поперечно-смугасті м'язи - це все скелетні м'язи, які забезпечують різноманітні рухи тіла. До поперечно-смугастих м'язів відноситься також і серцевий м'яз, що автоматично забезпечує ритмічну роботу серця протягом усього життя.

Основа м'язів - білки, що становлять 80-85% м'язової тканини (за винятком води). Головна властивість м'язової тканини - скоротливість, вона забезпечується завдяки скоротливим м'язовим білкам - актину та міозину. М'язова тканина влаштована дуже складно. М'яз має волокнисту структуру, кожне волокно - це м'яз у мініатюрі, сукупність цих волокон і утворюють м'яз у цілому. М'язове волокно, у свою чергу, складається з міофібрил. Кожна міофібрилла розділена на світлі і темні ділянки, що чергуються. Темні ділянки складаються з довгих ланцюжків молекул міозину, світлі утворені тонкими білковими нитками актина.

Діяльність м'язів регулюється центральною нервовою системою. У кожен м'яз входить нерв, що розпадається на тонкі та найтонші гілки. Нервові закінченнядоходять до окремих м'язових волокон. Рухові нервові волокна передають імпульси від головного та спинного мозку (збудження), які наводять м'язи в робочий стан, змушуючи їх скорочуватися. Чутливі волокна передають імпульси у зворотному напрямку, інформуючи центральну нервову систему діяльності м'язів.

Скелетні м'язи входять у структуру опорно-рухового апарату, кріпляться до кісток скелета і за скороченні рухають окремі ланки скелета, важелі. Вони беруть участь у утриманні положення тіла та його частин у просторі, забезпечують рух при ходьбі, бігу, жуванні, ковтанні, диханні тощо, будуючи при цьому тепло.

Скелетні м'язи мають здатність збуджуватися під впливом нервових імпульсів. Порушення проводиться до скорочувальних структур (міофібрил), які, реагуючи, виконують певний руховий акт – рух чи напругу.

Вся скелетна мускулатура складається з поперечно-смугастих м'язів. Людина їх налічується близько 600 і більшість їх парні. На м'язів припадає значна частина сухої маси тіла людини. У жінок на м'язи припадає до 35% загальної маситіла, а чоловіки до 50 % відповідно. Спеціальним силовим тренуванням можна значно збільшити м'язову масу. Фізична бездіяльність призводить до зменшення м'язової маси, а найчастіше – до збільшення жирової маси.

Скелетні м'язи зовні покриті щільною сполучнотканинною оболонкою. У кожному м'язі розрізняють активну частину ( тіло м'язи) та пасивну ( сухожилля). Сухожилля мають пружні властивості і є послідовним пружним елементом м'яза. Сухожилля мають велику міцність на розтяг у порівнянні з м'язовою тканиною. Найбільш слабкими і тому часто травмованими ділянками м'язи є переходи м'язів до сухожилля. Тому перед кожним тренувальним заняттям необхідна хороша попередня розминка.

М'язи поділяються на довгі, короткіі широкі.

М'язи, дія яких спрямована протилежно, називаються антагоністами, а одночасно - синергістами.

За функціональним призначенням та напрямком рухів у суглобах розрізняють м'язи згиначіі розгиначі, що приводятьі відводять, сфінктери(стискаючі) та розширювачі.

Усі м'язи пронизані складною системою кровоносних судин. Кров, що протікає по них, забезпечує їх поживними речовинами і киснем.

Функції рухового апарату:

Опорна - фіксація м'язів та внутрішніх органів;

Захисний захист життєво важливих органів(Головний і спиною мозок, серце та ін);

Двигуна – забезпечення рухових актів;

Ресорна - пом'якшення поштовхів та струсів;

Кровотворна – гемопоез;

Участь у мінеральному обміні.

Фізіологічні системи організму.

Нервова система.Нервова система людини поєднує всі системи організму в єдине ціле і складається з кількох мільярдів нервових клітин та їх відростків. Довгі відростки нервових клітин, об'єднуючись, утворюють нервові волокна, які підходять до всіх тканин та органів людини.

Нервова системаскладається з центрального(головний та спинний мозок) та периферичного(нервів, що відходять від головного та спинного мозку та розташованих на периферії нервових вузлів) відділів.

Центральна нервова система координує діяльність різних органів і систем організму і регулює цю діяльність в умовах зовнішнього середовища, що змінюється, за механізмом рефлексу. Процеси, що протікають у центральній нервовій системі, лежать в основі всієї психічної діяльностілюдини.

Головний мозокє скупчення великої кількості нервових клітин. Він складається з переднього, проміжного, середнього та заднього відділів. Будова головного мозку незрівнянно складніша за будову будь-якого органу людського тіла. Мозок активний не лише під час неспання, а й під час сну. Мозкова тканина споживає у 5 разів більше кисню, ніж серце, та у 20 разів більше, ніж м'язи. Складаючи всього близько 2% маси тіла людини, мозок поглинає 18-25% кисню, що споживається всім організмом. Мозок значно перевершує інші органи і споживання глюкози. Він використовує 60-70% глюкози, що утворюється печінкою, і це незважаючи на те, що мозок містить менше крові, ніж інші органи. Погіршення кровопостачання мозку може бути пов'язане з гіподинамією. У цьому випадку виникає головний більрізної локалізації, інтенсивності та тривалості, запаморочення, слабкість, знижується розумова працездатність, погіршується пам'ять, з'являється дратівливість

Спинний мозоклежить у спинномозковому каналі, утвореному дужками хребців. У різних відділах спинного мозку знаходяться мотонейрони (рухові нервові клітини), що іннервують м'язи верхніх кінцівок, спини, грудей, живота, нижніх кінцівок. У крижовому відділірозташовуються центри дефекації, сечовипускання та статевої діяльності. Тонус центрів спинного мозку регулюється найвищими відділами центральної нервової системи. Різні травми та захворювання спинного мозку можуть призводити до розладу больової, температурної чутливості, порушення структури складних. довільних рухів, м'язовий тонус.

Периферична нервова системаутворюється нервами, що відходять від головного та спинного мозку. Від головного мозку відходять 12 пар черепних нервів, а від спинного – 31 пара спинномозкових нервів.

за функціонального принципунервову систему ділять на соматичну та вегетативну. Соматичнінерви іннервують поперечно-смугасту мускулатуру скелета та деякі органи (мова, ковтка, горло та ін.). Вегетативнінерви регулюють роботу внутрішніх органів (скорочення серця, перистальтика кишечника та ін.).

Основними нервовими процесами є збудження та гальмування, що виникають у нервових клітинах. Порушення- стан нервових клітин, коли вони передають чи спрямовують самі нервові імпульси іншим клітинам. Гальмування- стан нервових клітин, коли їхня активність спрямована на відновлення.

Нервова система діє за принципом рефлексу. Рефлекс- це відповідь реакція організму на подразнення, як внутрішнє, і зовнішнє, здійснювана з участю центральної нервової системи (ЦНС).

Розрізняють два види рефлексів: безумовний(вроджений) та умовний(Набутий у процесі життєдіяльності).

Усі рухи людини є набуті у процесі індивідуального життя нові форми рухових актів. Двигуна навичка- Рухова дія, що виконується автоматично без участі уваги та мислення.

У процесі фізичного тренування нервова система людини удосконалюється, здійснюючи більш тонку взаємодію процесів збудження та гальмування різних нервових центрів. Тренування дозволяє більш диференційовано органам чуття здійснювати рухову дію, формує здатність до більш швидкого засвоєння нових рухових навичок. Основна функція нервової системи полягає в регуляції взаємодії організму як єдиного цілого з навколишнього зовнішнім середовищемта у регуляції діяльності окремих органів та зв'язку між органами.

Рецептори та аналізатори.Здатність організму швидко пристосовуватися до змін навколишнього середовища реалізується завдяки спеціальним утворенням - рецепторів, які, володіючи строгою специфічністю, трансформують зовнішні подразники (звук, температуру, світло, тиск) в нервові імпульси, що надходять нервовим волокнаму центральну нервову систему.

Рецептори людини поділяються на дві основні групи: екстеро- (зовнішні) та інтеро- (Внутрішні) рецептори. Кожен такий рецептор є складовоюаналізує систему, яка називається аналізатором. Аналізаторскладається з трьох відділів - рецептора, провідникової частини та центральної освіти у головному мозку. Вищим відділом аналізатора є кірковий відділ мозку. Перелічимо назви аналізаторів, про роль яких у життєдіяльності людини багатьом відомо:

Шкірний (тактильна, больова, теплова, холодова чутливість);

Двигун (рецептори в м'язах, суглобах, сухожиллях та зв'язках, збуджуються під впливом тиску та розтягування);

Вестибулярний (розташований у внутрішньому вусі та сприймає положення тіла у просторі);

Зоровий (світло та колір);

Слуховий (звук);

Нюховий (запах);

Смаковий (смак);

Вісцеральний (стан низки внутрішніх органів).

Склад та функції крові.Кров- Рідка трофічна сполучна тканина організму, що циркулює в судинах і виконує наступні функції:

Транспортну – доставляє клітинам поживні речовини; забезпечує гуморальне регулювання.

Дихальну – доставляє тканинам кисень;

Екскреторну – видаляє з них продукти обміну та вуглекислий газ;

Захисну – забезпечення імунітету та тромбоутворення при кровотечах;

Терморегулюючу – регулює температуру тіла.

Склад крові відносно стабільний і має слабку лужну реакцію. Кров складається з плазми (55%) та формених елементів (45 %).

Плазма- Рідка частина крові (90-92% води), що містить органічні речовини і солі (8%), а також вітаміни, гормони, розчинені гази.

Форменні елементи: еритроцити, лейкоцити та тромбоцити. Утворення формених елементів крові здійснюється у різних кровотворних органах – кістковому мозку, селезінці, лімфатичних вузлах.

Еритроцити- червоні кров'яні клітини(4-5 млн у куб. мм), є носієм червоного пігменту – гемоглобіну. Основною фізіологічною функцією еритроцитів є зв'язування та перенесення кисню від легень до органів та тканин. Цей процес здійснюється завдяки особливостям будови еритроцитів та хімічного складу гемоглобіну. Гемоглобін унікальний тим, що має здатність до утворення речовин у комплексі з киснем. В організмі 750-800 г гемоглобіну, його концентрація у крові у чоловіків 14-15%, у жінок 13-14%. Гемоглобін визначає максимальну ємність крові (максимальна кількість кисню, яка може міститися у 100 мл крові). Кожні 100 мл можуть зв'язати до 20 мл кисню. З'єднання гемоглобіну з киснем називається оксигемоглобіном. Утворюються еритроцити у клітинах червоного кісткового мозку.

Лейкоцити- білі кров'яні клітини (6-8 тис. на 1 куб. мм крові). Основна їхня функція - захист організму від збудників хвороб. Вони захищають організм від чужорідних бактерій або безпосередньо знищуючи їх за допомогою фагоцитозу (поглинання), або утворюючи антитіла для їх знищення. Тривалість життя їх 2-4 дні. Число лейкоцитів весь час поповнюється за рахунок новоутворених з клітин кісткового мозку, селезінки та лімфатичних вузлів.

Тромбоцити- кров'яні пластинки (200-400 тис./мм 3), сприяють згортання крові і при розпаді виділяють судинозвужувальну речовину - сератонін.

Система кровообігу.Діяльність всіх систем організму людини здійснюється при взаємозв'язку гуморальної (рідинної) та нервової регуляції. Гуморальне регулюванняздійснюється внутрішньою системою транспортування через кров та систему кровообігу, до якої відноситься серце, кровоносні судини, лімфатичні судини та органи, що виробляють особливі клітини - формені елементи

Нервова система посилює або гальмує діяльність всіх органів не тільки хвилями збудження або нервовими імпульсами, але й через надходження в кров, лімфу, спинномозкову та тканинну рідинумедіаторів, гормонів та продуктів обміну речовин. Ці хімічні речовини діють на органи та нервову систему. Отже, в природних умовах немає виключно нервова регуляція діяльності органів, а нервово-гуморальна.

Рух крові та лімфи по судинах відбувається безперервно, завдяки чому органи, тканини, клітини постійно отримують необхідні їм у процесі асиміляції. харчові речовиниі кисень, і безперервно видаляються продукти розпаду у процесі обміну речовин.

Кровообіг- Це процес спрямованого руху крові. Він відбувається завдяки діяльності серця та судин. Основні функції кровообігу – транспортна, обмінна, видільна, гомеостатична, захисна. Система кровообігу забезпечує транспорт дихальних газів, поживних та біологічно активних речовин, гормонів, перенесення тепла всередині організму

Кров в організмі людини рухається по замкнутої системи, в якій виділяються дві частини - велике і мале кола кровообігу. Права сторонасерця просуває кров по малому колу кровообігу, ліва сторона серця – по великому колу кровообігу (рис. 4).

Мал. 4. Великий та малий кола кровообігу.

Мале коло кровообігупочинається від правого шлуночка серця. Потім кров надходить у легеневий стовбур, який поділяється на дві легеневі артерії, що діляться у свою чергу на дрібніші артерії, що переходять у капіляри альвеол, де відбувається газообмін (у легенях кров віддає вуглекислий газ і збагачується киснем). З кожної легені виходить по дві вени, що впадають у ліве передсердя.

Велике коло кровообігупочинається від лівого шлуночка серця. Збагачена киснем та поживними речовинами кров надходить до всіх органів і тканин, де відбувається газообмін та обмін речовин. Забравши з тканини вуглекислий газ і продукти розпаду, кров збирається у вени і рухається до правого передсердя.

Безперервний рух крові по судинах обумовлено ритмічними скороченнями серця, які чергуються з його розслабленням. Завдяки насосній функції серця, що створює різницю тиску в артеріальному та венозному відділахсудинної системи внаслідок періодичного чергування скорочень та розслаблень шлуночків та передсердь, кров рухається по судинах безперервно, у певному напрямку. Скорочення серцевого м'яза називається систолою, а її розслаблення - діастоли. Період, що включає систолу та діастолу, становить серцевий цикл.

Діяльність серця характеризується систолами передсердь (0,1 с) та шлуночків (0,35 с) та діастолою (0,45 с).

У людини є три типи кровоносних судин: артерії, вени, капіляри. Артерії та вени відрізняються один від одного напрямком руху крові в них. Артерії несуть кров від серця до тканин, а вени повертають її від тканин до серця. Капіляри - найтонші судини, вони тонші людського волоссяу 15 разів.

Серце – центральний орган системи кровообігу.Серце є порожнистим м'язовий орган, розділений поздовжньою перегородкою на праву та ліву половини. Кожна з них складається з передсердя та шлуночків, відокремлених фіброзними перегородками (рис. 5).

Мал. 5. Серце людини.

Клапанний апарат серця- освіта, що забезпечує проходження крові по судинної системив одному напрямку. У серці розрізняють стулчасті клапани між передсердями та шлуночками та півмісячні – на виході крові зі шлуночків в аорту та легеневу артерію.

Автоматія серця- здатність серця ритмічно порушуватись без участі регуляції центральної нервової системи. Рух крові по судинах забезпечується, крім насосної функції серця, дією грудної клітки, що присмоктує, і динамічним здавлюванням судин м'язів при фізичній роботі.

Артеріальна кров рухається судинами від серця під впливом тиску створюваного серцевим м'язом у момент її скорочення. На зворотний рух крові по венам впливає кілька факторів:

По-перше, венозна кров просувається до серця під дією скорочень скелетних м'язів, які хіба що виштовхують кров із вен убік серця, у своїй зворотний рух крові виключається, оскільки клапани, що у венах пропускають кров лише у бік серцю. Механізм примусового поступу венозної кровідо серця з подоланням сил гравітації під впливом ритмічних скорочень та розслаблення скелетних м'язів, називається м'язовим насосом. Таким чином, скелетні м'язи при циклічних рухах суттєво допомагають серцю забезпечувати циркуляцію крові у судинній системі;

По-друге, при вдиху відбувається розширення грудної клітки і у ній створюється знижений тиск, який забезпечує підсмоктування венозної крові до грудного відділу;

По-третє, в момент систоли (скорочення) серцевого м'яза при розслабленні передсердь у них виникає підсмоктуючий ефект, що сприяє руху венозної крові до серця.

Серце працює автоматично під контролем центральної нервової системи, хвиля коливань, що розповсюджується по еластичних стінках артерій в результаті гідродинамічного удару порції крові, що викидається в аорту при скороченні лівого шлуночка, називається частотою серцевих скорочень(ЧСС).

Ритм роботи серця залежить від віку, статі, маси тіла, тренованості. У молодих здорових людей частота серцевих скорочень (ЧСС) становить 60-80 ударів за хвилину. У дорослого чоловіка у спокої становить 65-75 ударів/хв, у жінок на 8-10 ударів більше, ніж у чоловіків. У тренованих спортсменів ЧСС може досягати 40-50 ударів/хв.

ЧСС менше 60 ударів/хв називається брадикардією, а понад 90 - тахікардією.

Кількість крові, що виштовхується шлуночком серця в аорту при одному скороченні, називається систолічним (ударним) об'ємом кровіУ стані спокою він становить 60-80 мл. При фізичного навантаженняу нетренованих він збільшується до 100-130 мл, а в тренованих до 180-200 мл.

Кількість крові, що викидається одним шлуночком серця протягом однієї хвилини, називається хвилинним об'ємом крові (МОК).У стані спокою цей показник дорівнює в середньому 4-6 л. При фізичному навантаженні він підвищується у нетренованих до 18-20 л, а у тренованих до 30-40 л.

Тиск, що рухається по серцево-судинній системі крові обумовлено, головним чином, роботою серця, опором стінок судин та гідростатичними силами. В аорті та центральних артеріяхвеликого кола кровообігу тиск крові (артеріальний тиск) у спокої при систолі (момент серцевого скорочення) становить 115-125 мм рт. ст., при діастолі (тиск у момент розслаблення серцевого м'яза) становить 60-80 мм рт. ст.

За даними Всесвітньої організації охорони здоров'я, оптимальними показниками артеріального тискує цифри 120/80.

Нормальним зниженим для дорослої людини є 100-110/60-70. Нижче цих величин тиск є гіпотонічним.

До нормальних високих показників належать цифри 130-139/85-89. Вище цих величин тиск є гіпертонічним.

У людей похилого віку кров'яний тиск вищий, ніж у молодих; у дітей вона нижча, ніж у дорослих.

Величина артеріального тиску залежить від скорочувальної сили міокарда, величини МОК, довжини, ємності та тонусу судин, в'язкості крові.

Під впливом фізичного тренування розміри маса серця збільшуються у зв'язку з потовщенням стінок серцевого м'яза і збільшенням його обсягу. М'яз тренованого серця густіше пронизана кровоносними судинами, що забезпечує найкраще харчування м'язової тканини та її працездатність.

Дихання.Диханнямназивається комплекс фізіологічних, біохімічних та біофізичних процесів, що забезпечують надходження кисню в організм, транспорт його до тканин та органів, а також освіту, виділення та виведення з організму Вуглекислий газта води. Вирізняють такі ланки системи дихання: зовнішнє дихання, транспорт газів кров'ю та тканинне дихання.

Зовнішнє дихання здійснюється за допомогою дихального апарату, Що складається з повітроносних шляхів (порожнина носа, носоглотка, горло, дихальне горло, трахеї та бронхи). Стінки носового ходу вистелені миготливим епітелієм, який затримує пил, що надходить з повітрям. Усередині носового ходу відбувається зігрівання повітря. При диханні через рот повітря надходить відразу в горлянку і з неї в горло, не очищаючись і не зігріваючись (рис. 6).

Мал. 6. Будова дихального апарату людини.

При вдиху повітря потрапляє у легені, кожне з яких перебуває в плевральної порожнинита працює ізольовано один від одного. Кожна легеня має форму конуса. З боку, зверненої до серця, у кожну легеню входить бронх, поділяючись на дрібніші бронхи, утворюється так зване бронхіальне дерево. Дрібні бронхи закінчуються альвеолами, які обплетені густою мережею капілярів, якими тече кров. При проходженні крові по легеневих капілярах відбувається газообмін: вуглекислий газ, виділяючись з крові, надходить в альвеоли, а ті віддають в кров кисень.

Показниками працездатності органів дихання є дихальний об'єм, частота дихання, життєва ємність легень, легенева вентиляція, споживання кисню та ін.

Дихальний обсяг- Об'єм повітря, що проходить через легені за один дихальний цикл (вдих, видих), цей показник значно збільшується у тренованих і становить від 800 мл і більше. У нетренованих дихальний об'єм у стані спокою становить 350-500 мл.

Якщо після нормального вдиху зробити максимальний видих, з легких вийде ще 1,0-1,5 л повітря. Цей обсяг прийнято називати резервним.Кількість повітря, яке можна вдихнути понад дихальний об'єм називають додатковим обсягом.

Сума трьох обсягів: дихального, додаткового та резервного становить життєву ємність легень. Життєва ємність легень (ЖЕЛ)- максимальний об'єм повітря, який може видихнути людина після максимального вдиху (вимірюється методом спірометрії). Життєва ємність легень значною мірою залежить від віку, статі, росту, кола грудної клітки, фізичного розвитку. У чоловіків ЖЕЛ коливається в межах 3200–4200 мл, у жінок 2500–3500 мл. У спортсменів, що особливо займаються циклічними видами спорту (плаванням, лижними гонками тощо), ЖЕЛ може досягати у чоловіків 7000 мл і більше, у жінок 5000 мл і більше.

Частота дихання- кількість дихальних циклів за хвилину. Один цикл складається з вдиху, видиху та дихальної паузи. Середня частота дихання у спокої 15-18 циклів за хвилину. У тренованих людей, з допомогою збільшення дихального обсягу, частота дихання знижується до 8-12 циклів на хвилину. При фізичному навантаженні частота дихання збільшується, наприклад, у плавців до 45 циклів за хвилину.

Легенева вентиляція- Об'єм повітря, що проходить через легені за хвилину. Розмір легеневої вентиляції визначається множенням величини дихального обсягу частоту дихання. Легенева вентиляція у спокої становить 5000-9000 мл. При фізичному навантаженні цей показник збільшується.

Споживання кисню- кількість кисню, використаного організмом у спокої або за навантаження за 1 хвилину. У стані спокою людина споживає 250-300 мл кисню за 1 хвилину. За фізичного навантаження ця величина збільшується. Найбільша кількістькисню, яке організм може споживати за хвилину при граничній м'язової роботи, називається максимальним споживанням кисню(МПК).

Найбільш ефективно дихальну систему розвивають циклічні види спорту (біг, веслування, плавання, лижний спорт тощо) (табл. 1)

Табл. 1. Деякі морфофункціональні показники серцево-судинної

Є. ЗВЯГІНА.

Вчені-фізіологи стверджують, що нестача кисню в ряді випадків може бути корисною для організму і навіть сприяє лікуванню багатьох хвороб.

Нестача кисню в органах та тканинах (гіпоксія) виникає з різних причин.

Лауреат Державної премії України професор О. 3. Колчинська. Під її керівництвом було створено комп'ютерну програму, що оцінює роботу органів дихання, а також розроблено систему гіпоксичного тренування.

Сеанс гіпоксичного тренування. Декілька хвилин пацієнт дихає через гіпоксикатор, потім знімає маску і дихає звичайним повітрям. Процедура повторюється чотири-шість разів.

Можна розучитися плавати або їздити велосипедом, але дихання - процес, що протікає крім нашої свідомості. Спеціального навчання тут, дякувати Богу, не потрібно. Можливо, тому більшість із нас має вкрай приблизні уявлення про те, як ми дихаємо.

Якщо запитати про це у людини, далекої від природничих наук, відповідь, швидше за все, буде такою: ми дихаємо легкими. Насправді, це не зовсім так. Людству знадобилося понад двісті років, щоб зрозуміти, що таке дихання і в чому його суть.

Схематично сучасну концепцію дихання можна так: рухи грудної клітини створюють умови для вдиху і видиху; ми вдихаємо повітря, а з ним і кисень, який, проходячи трахею та бронхи, надходить у легеневі альвеоли та в кровоносні судини. Завдяки роботі серця і гемоглобіну, що міститься в крові, кисень доставляється до всіх органів, до кожної клітини. У клітинах є дрібні зернятка - мітохондрії. У них і відбувається переробка кисню, тобто здійснюється власне дихання.

Кисень у мітохондріях «підхоплюється» дихальними ферментами, які доставляють його вже як негативно заряджених іонів до позитивно зарядженому іону водню. При з'єднанні іонів кисню та водню виділяється велика кількістьтепла, необхідного для синтезу основного накопичувача біологічної енергії – АТФ (аденозинт-рифосфорної кислоти). Енергія, що виділяється під час розпаду АТФ, використовується організмом для здійснення всіх життєвих процесів, для будь-якої його діяльності.

Так протікає дихання у нормальних умовах: тобто в повітрі міститься достатня кількість кисню, а людина здорова і не зазнає перевантажень. Але що відбувається, коли баланс порушується?

Систему дихання можна порівняти з комп'ютером. У комп'ютері є чутливі елементи, через які інформація про перебіг процесу передається до центру керування. Такі ж чутливі елементи є і в дихальному ланцюжку. Це хеморецептори аорти та сонних артерій, що передають інформацію про зниження концентрації кисню в артеріальній крові або підвищення в ній вмісту вуглекислого газу. Відбувається так, наприклад, у тих випадках, коли у повітрі, що вдихається, зменшується кількість кисню. Сигнал про це через спеціальні рецептори передається дихальному центру довгастого мозку, а звідти йде до м'язів. Посилюється робота грудної клітки та легень, людина починає дихати частіше, відповідно покращуються вентиляція легень та доставка кисню в кров. Порушення рецепторів сонних артерій викликає також збільшення серцевих скорочень, що посилює кровообіг, і кисень швидше доходить до тканин. Цьому сприяє і викид у кров нових еритроцитів, а отже, і гемоглобіну, що міститься в них.

Саме цим пояснюється сприятливий впливгірського повітря на життєвий тонуслюдини. Приїжджаючи на гірські курорти - скажімо, на Кавказ, - багато хто зауважує, що настрій у них покращується, кров ніби біжить швидше. А секрет простий: повітря в горах розріджене, кисню в ньому менше. Організм працює у режимі «боротьби за кисень»: щоб забезпечити повноцінну доставку кисню до тканин, йому необхідно мобілізувати внутрішні ресурси. Почастішає дихання, посилюється кровообіг, і як наслідок життєві сили активізуються.

Але якщо піднятися вище в гори, де в повітрі міститься ще менше кисню, організм реагуватиме на його нестачу зовсім інакше. Гіпоксія (по-науковому - нестача кисню) буде вже небезпечною, і в першу чергу від неї постраждає центральна нервова система.

Якщо кисню не вистачає підтримки роботи головного мозку, людина може втратити свідомість. Сильна гіпоксія іноді призводить навіть до смерті.

Але гіпоксія не обов'язково викликається низьким змістомкисню в повітрі. Її причиною можуть стати ті чи інші хвороби. Наприклад, при хронічному бронхіті, бронхіальній астмі та різних захворюванняхлегень (пневмонія, пневмосклероз) не весь кисень, що вдихається, надходить у кров. Результат - недостатнє постачання киснем всього організму. Якщо в крові мало еритроцитів та укладеного в них гемоглобіну (як це буває при анемії), страждає на весь процес дихання. Можна дихати часто і глибоко, але доставка кисню до тканин суттєво не підвищиться: саме гемоглобін відповідає за його транспорт. Взагалі система кровообігу безпосередньо пов'язана з диханням, тому перебої у серцевій діяльності не можуть не вплинути на доставку кисню до тканин. До гіпоксії веде та утворення тромбів у кровоносних судинах.

Отже, робота дихальної системи розладжується при істотній нестачі кисню в повітрі (наприклад, високо в горах), а також за різних захворювань. Але виявляється, що людина може відчувати гіпоксію, навіть якщо здорова і дихає насиченим киснем повітрям. Це відбувається зі збільшенням навантаження на організм. Справа в тому, що в активному стані людина споживає значно більше кисню, ніж у спокійному. Будь-яка робота – фізична, інтелектуальна, емоційна – потребує певних енергетичних витрат. А енергія, як ми з'ясували, генерується при поєднанні кисню та водню в мітохондріях, тобто при диханні.

Звичайно, в організмі є механізми, що регулюють надходження кисню зі збільшенням навантаження. Тут здійснюється той же принцип, що і у випадку з розрідженим повітрям, коли рецептори аорти та сонних артерій реєструють зниження концентрації кисню в артеріальній крові. Порушення цих рецепторів передається корі. великих півкульголовного мозку та всім його відділам. Посилюються вентиляція легень та кровопостачання, що запобігає зниженню швидкості доставки кисню до органів та клітин.

Цікаво, що організм у ряді випадків заздалегідь може вживати заходів проти гіпоксії, зокрема при навантаженні. Основа цього – прогнозування майбутнього збільшення навантаження. На цей випадок в організмі є особливі чутливі елементи - вони реагують на звукові, колірні сигнали, зміни запаху і смаку. Наприклад, спортсмен, почувши команду "На старт!", отримує сигнал до перебудови роботи дихальної системи. У легені, кров і тканин починає надходити більше кисню.

Однак нетренований організм часто не здатний налагодити повноцінну доставку кисню за значного навантаження. І тоді людина страждає від гіпоксії.

Проблема гіпоксії давно привертала увагу вчених. Серйозні розробки вели під керівництвом академіка Н. Н. Сиротініна в Інституті фізіології ім. О. О. Богомольця АН УРСР. Продовженням цих досліджень стала робота професора лауреата Державної премії України О. 3. Колчинської та її учнів. Вони створили комп'ютерну програму, що дозволяє оцінювати роботу дихальної системи людини за різними показниками (обсяг повітря, що вдихається, швидкість попадання кисню в кров, частота серцевих скорочень і т. д.). Робота велася, з одного боку, зі спортсменами та альпіністами та з іншого - з людьми, які страждають на ті чи інші захворювання (хронічний бронхіт, бронхіальну астму, анемію, діабет, маточними кровотечами, дитячим церебральним паралічем, короткозорістю та ін.). Комп'ютерний аналіз показав, що навіть ті хвороби, які, начебто, не мають прямого відношення до дихальної системи, негативно на ній відбиваються. Логічно припустити та Зворотній зв'язок: функціонування системи дихання може вплинути на стан всього організму.

І тоді виникла ідея гіпоксичного тренування. Згадаймо: при невеликому зниженні кількості кисню в повітрі (наприклад, передгір'я) організм активізує життєві сили. Дихальна система перебудовується, пристосовуючись до нових умов. Збільшується обсяг дихання, посилюється кровообіг, відбувається нарощування еритроцитів та гемоглобіну, збільшується кількість мітохондрій. Таких результатів можна досягти і в клінічних умовах, забезпечивши пацієнту приплив повітря з зниженим змістомкисню. Для цього було створено спеціальний апарат – гіпоксикатор.

Але ж людина не може постійно бути підключеною до апарату. Необхідно досягти стійких результатів, якісних змін у системі дихання. З цією метою було вирішено розбити сеанс гіпоксичного впливу на серії: виявилося, що саме за такого режиму механізми, напрацьовані організмом для адаптації до гіпоксії, закріплюються. Кілька хвилин пацієнт дихає через гіпоксикатор (зміст кисню в повітрі, що подається становить 11 - 16%), потім знімає маску і якийсь час дихає звичайним повітрям. Таке чергування повторюється чотири-шість разів. В результаті від сеансу до сеансу тренуються органи дихання, кровообігу, кровотворення та ті органели клітин, які беруть участь в утилізації кисню, – мітохондрії.

Для кожного пацієнта режим інтервального гіпоксичного тренування підбирається індивідуально. Важливо визначити ту концентрацію кисню у повітрі, що вдихається, при якій в організмі почнуть діяти механізми адаптації до гіпоксії. Звичайно, для спортсмена і для хворого на бронхіальну астму ці концентрації неоднакові. Тому перед тим, як призначити курс лікування, роблять гіпоксичну пробу, яка визначає реакцію організму на вдихання повітря зі зниженим вмістом кисню.

Сьогодні гіпоксичне тренування вже довело свою ефективність при лікуванні найрізноманітніших хвороб. Насамперед, звичайно, при захворюваннях дихальних шляхів, таких як

обструктивний хронічний бронхіт та бронхіальна астма. Вже одне це більш ніж виправдовує працю вчених, які розробили метод. Але найдивовижніше, що з його допомогою піддаються лікуванню і ті хвороби, які, на перший погляд, взагалі не стосуються дихання.

Наприклад, як показав Б. X. Хацуков, метод виявився ефективним при лікуванні короткозорості. Більше 60% короткозорих дітей, з якими було проведено курс гіпоксічного тренування, повністю відновили зір, в інших він значно покращився. Справа в тому, що причиною короткозорості є погане кровопостачання та постачання киснем війчастого м'яза ока та потиличних часток кори головного мозку, що регулюють зір. У короткозорих дітей система дихання відстає в віковому розвитку. А за її нормалізації зір відновлюється.

А. 3. Колчинська та її учні М. П. Закусило та 3. X. Абазова провели вдалий експериментщодо застосування гіпоксічного тренування для лікування гіпотеріозу (зниженою активністю щитовидної залози). При вдиханні пацієнтом повітря зі зниженим вмістом кисню його щитовидна залоза почала виробляти більшу кількість гормонів. Через кілька сеансів вміст гормонів у крові став нормальним.

В даний час в Росії та країнах СНД працює вже чимало спеціалізованих центрів гіпоксічної терапії. У цих центрах успішно лікують хворих анемією, ішемічною хворобою серця, гіпертонією в початковій стадії, нейроциркуляторною дистонією, цукровим діабетом, деякими гінекологічними захворюваннями

Хороших результатів досягнуто і в тренуванні спортсменів. Після 15-денного курсу гіпоксічного тренування максимальне споживання кисню у велосипедистів, веслярів та лижників збільшується на 6%. За звичайного систематичного спортивного тренування на це йде близько року. Адже дихання у таких видах спорту – запорука успіху. Крім того, як ми знаємо, від нього залежить загальний станорганізму, його потенціал.

Ефект гіпоксічного тренування схожий на загартування або ранкову гімнастику. Так само, як ми тренуємо м'язи або підвищуємо імунітет, обливаючись холодною водою, можна «натренувати» дихальну систему Жаль тільки, що в домашніх умовах таку гімнастику не зробиш. Поки що за здоров'я доводиться платити.

Походження мозку Савельєв Сергій В'ячеславович

§ 6. Споживання мозком кисню

Цілком неправильно пов'язувати інтенсивність метаболізму мозку із загальним споживанням кисню організмом (Шмідт-Ніельсен, 1982). Справді, у землерийки споживання кисню на 1 кг маси тіла становить 7,4 л/год, а слона - 0,07 л/ч. Однак це загальне споживання кисню, яке різниться на порядки у різних частинах тіла як слона, так і бурозубки. Більше того, у тварин із різною біологією величина споживання кисню однаковими органами тіла також значно різниться. Уявлення про пропорційні розміри тіла зміні споживання кисню мозком залишаються дивною помилкою. Якщо у будь-якого ссавця споживання кисню мозком стає менше 12,6 л/(кг-год), настає смерть. За такого рівня кисню мозок може зберігати активність лише 10–15 з. Через 30-120 згасає рефлекторна активність, а через 5-6 хв починається загибель нейронів. Інакше висловлюючись, власних ресурсів у нервової тканини майже немає. Ні у землерийки, ні тим більше слона не мали б жодних шансів вижити, якби споживання кисню мозком не забезпечувалося спеціальними механізмами. Мозок отримує кисень, воду з розчинами електролітів та поживні речовини за законами, які не мають жодного відношення до інтенсивності метаболізму інших органів. Величини споживання всіх «витратних» компонентів відносно стабільні і не можуть бути нижчими за певний рівень, який забезпечує функціональну активність мозку.

Слід зазначити, що мозок часто надає вирішальний вплив на метаболізм всієї тварини. Енергоспоживання мозку не може бути нижчим за певну величину. Забезпечення цього рівня досягається у різних систематичних групах зміною швидкості кровообігу в судинах нервової системи. Причиною цих відмінностей є зміни числа капілярів на 1 мм з тканини мозку. Звичайно, в різних відділахмозку протяжність капілярів може суттєво відрізнятися. Залежно від фізіологічного навантаження, просвіт капілярів також може динамічно змінюватися. Проте цей вельми середній показник висвітлює причини збільшення частоти серцевих скорочень у дрібних ссавців. Чим менша капілярна мережа мозку, тим більше має бути швидкість кровотоку, щоб забезпечити необхідний приплив кисню та поживних речовин. Збільшити обмін можна за рахунок частоти серцевих скорочень, дихання та швидкості споживання їжі. Це і відбувається у дрібних ссавців. Відомості про щільність розташування капілярів у мозку тварин досить уривчасті. Проте існує загальна тенденція, що показує еволюційний розвиток капілярної мережімозку. У ставкової жаби довжина капілярів в 1 мм 3 тканини мозку становить близько 160 мм, у цільного хрящової риби- 500, у акули - 100, у амбістоми - 90, у черепахи - 350, у гаттерії - 100 мм, у землерийки - 400, у миші 700, у щура - 900, у кролика - 600, у кішки - 900, у собак - 900, а у приматів та людини - 12001400 мм. Потрібно врахувати, що при скороченні довжини капілярів площа їх контактної поверхні з нервовою тканиноюзменшується у геометричній прогресії. Це свідчить про те, що для збереження мінімального рівня постачання мозку киснем у землерийки серце повинне скорочуватися у кілька разів частіше, ніж у приматів та людини. Справді, для людини ця величина становить 60–90 за хвилину, а для землерийки – 130–450. Маса серця землерийки має бути пропорційно більшою. Вона становить у людини близько 4%, у капуцину – 8%, а у землерийки – 14% маси всього тіла. Отже, одним із ключових органів, що визначають метаболізм тварин, є мозок.

Спробуємо оцінити реальну частку енергії, яку споживає організм тварин з різною масою мозку і тіла. Велика відносна маса нервової системи дрібних ссавців висуває високі вимоги до рівня метаболізму самого мозку. Витрати на його вміст можна порівняти з витратами на вміст мозку людини, які добре досліджені. Базове споживання мозком людини поживних речовин та кисню становить приблизно 8-10% всього організму. Коли організм неактивний, ця величина більш менш постійна, хоча може істотно коливатися у великих і дрібних представників даного виду. Проте ця величина непропорційно велика. Мозок людини становить 1/50 маси тіла, а споживає 1/10 усієї енергії - у 5 разів більше, ніж будь-який інший орган. Це дещо занижені цифри, оскільки лише споживання кисню становить 18%. Додамо і витрати на утримання спинного мозку та периферичної системи та отримаємо приблизно 1/7. Отже, у неактивному стані нервова система людини споживає близько 15% енергії всього організму. Тепер розглянемо ситуацію з активно працюючим мозком і периферичною нервовою системою. За найскромнішими оцінками, енергетичні витрати одного мозку зростають більш ніж 2 разу. Враховуючи генералізоване підвищення активності всієї нервової системи, можна впевнено припустити, що близько 25–30 % усіх витрат організму посідає її зміст (рис. I-8).

Нервова система ссавців виявляється вкрай «дорогим» органом, тому що менше часу мозок працює у інтенсивному режимі, то дешевше обходиться його зміст. Проблема вирішується по-різному. Один із способів пов'язаний із мінімізацією часу інтенсивного режиму роботи нервової системи. Це досягається великим набором вроджених, інстинктивних програм поведінки, які у мозку як набір інструкцій. Інструкції для різних форм поведінки потребують лише невеликих корекцій для конкретних умов. Мозок майже не використовується для прийняття індивідуальних рішень, що базуються на особистому досвіді тварини. Виживання стає статистичним процесомзастосування готових форм поведінки до конкретних умов середовища. Енергетичні витрати на утримання мозку стають обмежувачем інтелектуальної активності для дрібних тварин.

Наприклад, припустимо, що американський крот-скалепус вирішив користуватися своїм мозком, як примати чи людина. Розглянемо вихідні умови. Кріт масою 40 г має головний мозок масою 1,2 г і спинний мозок разом з периферичною нервовою системою масою приблизно 0,9 г. Маючи нервову систему, що становить понад 5 % маси тіла, кріт витрачає на її вміст близько 30 % усіх енергетичних ресурсів організму . Якщо він задумається над вирішенням шахового завдання, то витрати його організму на утримання мозку подвоїться, а сам кріт миттєво загине з голоду. Навіть якщо кріт заштовхне в кишечник нескінченного дощового хробака з чорної ікри, то він все одно загине. Мозку потрібно стільки енергії, що виникнуть нерозв'язні проблеми зі швидкістю отримання кисню та доставки вихідних метаболічних компонентів із шлунково-кишкового тракту. З'являться аналогічні проблеми з виведенням продуктів метаболізму нервової системи та її елементарним охолодженням. Таким чином, дрібні комахоїдні та гризуни приречені не стати шахістами. Їхній мозок інстинктивний, а енергетичні проблеми його змісту ставлять непереборні бар'єри для розвитку індивідуальної поведінки. На індивідуальному рівні може виникнути лише варіабельність застосування вроджених програм поведінки.

Мал. І-8. Обмінні процеси у головному мозку приматів.

У метаболізмі нервової системи можна виділити три основні динамічні процеси: обмін кисню та вуглекислого газу, споживання органічних речовин та виділення продуктів катаболізму, обмін води та розчинів електролітів. Частка споживання цих речовин мозком людини вказана у нижній частині. Обмін води та розчинів електролітів обчислюється як час проходження всієї води організму через мозок. Верхній рядок – пасивний стан, нижній – напружена робота нервової системи.

Однак досить трохи збільшити розміри тіла, і виникає якісно інша ситуація. Сірий щур (Rattus rattus)має нервову систему масою приблизно 1/60 маси тіла. Цього вже достатньо, щоб досягти помітного зниженнявідносного метаболізму мозку Результати інтелектуальних експериментів і спостережень за щурами немає сенсу переказувати, а ступінь індивідуалізації поведінки не можна порівняти з такою кротів і землерийок. Очевидною перевагоюзбільшення маси тіла є зменшення витрат на утримання мозку. Постійно працюючі периферичні відділи менш витратні, як мозок, тому збільшення маси тіла призводить до відносного «здешевлення» мозку.

Отже, для створення індивідуалізованого мозку потрібна тварина з досить великою масою тіла. Інакше кажучи, існує своєрідний бар'єр, який через розміри тіла та масу мозку обмежує здатність тварин до навчання та індивідуалізованої поведінки. Дрібна тварина з великим мозком та високими витратами на її утримання не зможе забезпечити енергетичних витрат на підвищення її активності. Отже, вирішення складних завдань чи глибокої індивідуалізації адаптивного поведінки чекати годі й говорити. Якщо тварина велика, а розміри мозку щодо невеликі, то допустимі суттєві коливання енергетичних витрат за його зміст. У цій ситуації можливі і індивідуалізація поведінки, і складні процесинавчання. Однак навіть у великої тварини з добре розвиненим мозкомІснують енергетичні проблеми. Нервова система дуже дорога для її інтенсивної експлуатації. Невелика та інтенсивно працююча нервова система споживає колосальну частку ресурсів організму. Ця ситуація невигідна. Енергетично виправданим рішенням може лише короткочасне використання мозку на вирішення конкретних завдань. Це і спостерігається у великих ссавців. Коротка активність швидко змінюється тривалим спокоєм.

Таким чином, у маленької та великої нервової системи є свої переваги. Для реалізації інстинктивної поведінки можна мати невеликий мозок, але його адаптивність зводиться до модифікацій інстинкту. Великий мозокобходиться своєму власнику досить дорого, але високі енергетичні витрати цілком виправдані. Великий мозок дозволяє справлятися зі складними завданнями, які мають готових інстинктивних рішень. Витратність реалізації таких механізмів адаптивної поведінки дуже висока, тому як тварини, і людина намагаються використовувати мозок якомога рідше.

Привілейованість нервової системи

Нервова система багатьох тварин (і особливо у ссавців) має одну властивість, яка ставить її у виняткове становище. Ця властивість пов'язана з її ізольованістю від решти організму. Будучи основним механізмом інтеграції роботи внутрішніх органів та основою поведінки, вона є «стороннім тілом» для власного організму. Імунна система розглядає нервову систему приблизно як скалку. Якщо імунна система "добирається" до мозку, то починаються важкі аутоімунні процеси, малосумісні з життям.

Виникає парадоксальна ситуація. Нервова система споживає більшу частину кисню та поживних речовин всього організму, яку отримує через кров. Одночасно вона має бути ретельно ізольована від кровоносної системи, оскільки розглядається клітинами імунної системи як сторонній об'єкт.

З погляду біологічної доцільності видно явне протиріччя. Основний орган, що інтегрує, не повинен бути чужорідним для імунної системи. Проте це факт, якому досить легко знайти виразне пояснення. У головному мозку дуже багато спеціалізованих органічних компонентів, які більше ніде в організмі не використовуються. Створювати в імунній системі механізм їхнього розпізнавання як «своїх» клітин вкрай складно та невиправдано. Набагато «дешевше» просто відокремити нервову систему від решти організму. Цей принцип ізоляції реалізований у сім'яниках, яєчниках та нервовій системі. В самому загальному виглядіізоляція нервової системи підтримується за допомогою гематоенцефалічного бар'єру, що складається з кількох типів спеціалізованих клітин. Щоб розібратися із ізольованістю нервової системи від решти організму, треба розглянути елементарні принципи її будови.

З книги Нова книга фактів. Том 1 [Астрономія та астрофізика. Географія та інші науки про Землю. Біологія та медицина] автора

З книги Око розуму автора Хофштадтер Дуглас Роберт

З книги Мозок і душа [Як нервова діяльність формує наш внутрішній світ] автора Фріт Кріс

26 ДАГЛАС ХОФСТАДТЕР Розмова з мозком Ейнштейна Ахілл та Черепаха випадково стикаються на березі восьмикутної ставки в Люксембурзькому саду в Парижі. Ставок цей завжди був улюбленим місцем для човнових прогулянок молодих парачок; в наші дні їхні човники найчастіше бувають

З книги Нова книга фактів. Том 1. Астрономія та астрофізика. Географія та інші науки про Землю. Біологія та медицина автора Кондрашов Анатолій Павлович

Ми сприймаємо не світ, а його модель, яку створює мозок Те, що ми сприймаємо, це не ті необроблені і неоднозначні сигнали, що надходять з навколишнього світу до наших очей, вух і пальців. Наше сприйняття набагато багатше – воно поєднує усі ці необроблені

З книги Кров: ріка життя [Від давніх легенд до наукових відкриттів] автора Азимов Айзек

Чому дорівнює потужність, що споживається головним мозком людини? Встановлено, що в стані неспання головний мозок людини споживає потужність близько 20

З книги Розведення риби, раків та свійської водоплавної птиці автора Задорожна Людмила Олександрівна

Чому регулярне споживання алкоголю, навіть помірне, шкідливе для організму? Алкоголізм – один із різновидів наркоманії. Навіть помірне споживання алкоголю може призвести до тяжкої, іноді майже непереборної залежності від нього. Механізм виникнення цієї

Із книги Сучасний станбіосфери та екологічна політика автора Колесник Ю. А.

Глава 4 Перешкоди шляху кисню У нормальній атмосфері гемоглобін пов'язує лише кисень. Це означає, що на зв'язування кисню не впливають інші компоненти повітря: азот, двоокис вуглецю, пари води або аргон. Гемоглобін збирає

З книги Біологічна хімія автора Лелевич Володимир Валер'янович

З книги автора

7.5. Кругообіг кисню З усіх газів, що є в атмосфері, а також розчинених у Світовому океані, особливий інтерес представляє кисень, тому що він забезпечує високий вихід енергії при аеробній дисиміляції практично для всіх організмів Землі і по суті лежить в

З книги автора

Активні форми кисню (вільні радикали) В організмі в результаті окисно-відновних реакцій постійно відбувається генерація активних форм кисню (АФК) при одноелектронному відновленні кисню (молекула має неспарений електрон на

Кількість кисню, спожитого людиною натщесерце у стані м'язового спокою, лежачи, є показником обміну, який буде необхідний підтримки життєво важливих функцій організму у спокої, т. е. основного обміну. Основний обмін людини характеризується споживанням кисню у межах 200-250 мл/хв з енергетичною витратою приблизно 1-1,2 ккал/хв. На основний обмін впливають стать, вік, вага і поверхня тіла, склад їжі, кліматичні умови, температура навколишнього середовища та ін. За норму енергетичного основного обміну дорослої людини прийнято 1 ккал на 1 кг ваги на годину.

Підвищене споживання кисню при роботі необхідно для окислення продуктів розпаду вуглеводів в аеробній фазі (молочної кислоти), жирів, а також для ресинтезу азотовмісних речовин в анаеробній фазі. Потреба організму в кисні тим більша, чим напруженіша робота. У певних межах існує лінійна залежністьміж вагою виконуваної роботи та споживанням кисню. Ця відповідність забезпечується посиленням роботи серцево-судинної системи та збільшенням коефіцієнта дифузії кисню через тканину легень. Коефіцієнт дифузії збільшується від 50 під час роботи потужністю 450 кг/хв до 61 під час роботи потужністю 1590 кг/хв.

Кількість кисню в хвилину, необхідне для повного окислення продуктів розпаду, носить назву кисневого запиту, або кисневої потреби, максимальна кількість кисню, яке організм може отримати в хвилину, носить назву кисневої стелі. Киснева стеля у нетренованих до фізичної роботи людей становить приблизно 3 л/хв, а у тренованих може досягати 4-5 л/хв.

Енергетичні витрати при динамічній негативній роботі становлять приблизно 50% енергетичних витрат за динамічної позитивної роботи. Так, пересування вантажу горизонтальною площиною в 9-16 разів легше, ніж підйом вантажу.

Мал. 1. Динаміка споживання кисню за фізичної роботи. Штрихування в клітину – споживання кисню під час роботи; горизонтальне штрихування - кисневий запит; вертикальне штрихування - кисневий борг. Малюнок зліва - робота середньої тяжкості; малюнок праворуч - робота з прогресуючою кисневою заборгованістю.

Споживання кисню за динамічної позитивної роботи показано на рис. 1. Як видно з цього малюнка, крива споживання кисню на початку роботи зростає і тільки через 2-3 хвилини встановлюється на певному рівні, який утримується протягом тривалого часу (стійкий стан). Сутність такого ходу кривою в тому, що спочатку робота проводиться при неповному задоволенні кисневого запиту і внаслідок цього - при наростаючому кисневому боргу, так як енергетичні процеси в м'язі при скороченні її відбуваються миттєво, а доставка кисню внаслідок інертності серцево-судинної та дихальної. . І тоді, коли доставка кисню відповідає повністю кисневої потреби, настає стійке стан споживання кисню.

Кисневий борг, що утворився на початку роботи, погашається вже після припинення роботи, у період відновлення, під час якого споживання кисню досягає вихідного рівня. Така динаміка споживання кисню під час роботи легкої та середньої тяжкості. При важкій роботі стійкий стан споживання кисню по суті ніколи не настає, дефіцит кисню на початку роботи приєднується дефіцит кисню, що утворився під час неї. У цьому випадку споживання кисню постійно зростає аж до кисневої стелі. Відновлювальний період за такої роботи значно подовжується. У разі коли кисневий запит при роботі перевищує кисневу стелю, настає так зване хибне стійке стан. Воно відображає кисневу стелю, а не справжню потребу в кисні. Відновлювальний період при цьому виявляється ще тривалішим.

Таким чином, за рівнем споживання кисню у зв'язку з роботою можна судити про тяжкість роботи, що виконується. Стійкий стан споживання кисню під час роботи може вказувати на те, що кисневий запит повністю задовольняється, що накопичення молочної кислоти у м'язах та крові не відбувається, що вона встигає ресинтезуватись у глікоген. Відсутність стійкого стану та зростання споживання кисню під час роботи свідчать про тяжкість роботи, про накопичення молочної кислоти, що вимагає кисню для свого ресинтезу. Ще більш важка робота характеризується хибним стійким станом.

Тривалість періоду відновлення споживання кисню також свідчить про більшу чи меншу тяжкість роботи. За легкої роботи киснева заборгованість невелика. Молочна кислота, що утворилася, в більшій своїй частині встигає ресинтезуватися в м'язах в глікоген під час роботи, тривалість відновлювального періоду не перевищує декількох хвилин. Після важкої роботи споживання кисню падає спочатку швидко, а потім дуже повільно, загальна тривалість відновлювального періоду може сягати -30 хвилин і більше.

Відновлення споживання кисню означає відновлення порушених функцій організму загалом. Багато функцій організму, наприклад стан дихальної та серцево-судинної систем, дихальний коефіцієнт, біохімічні процеси та ін, до цього часу ще не досягають вихідного рівня.

Для аналізу газообмінних процесів певний інтерес можуть становити зміни дихального коефіцієнта CO 2 /O 2 (ДК).

При стійкому стані споживання кисню під час роботи ДК може вказувати на характер речовин, що окислюються. При тяжкій роботі ДК підвищується до 1, що свідчить про окислення вуглеводів. Після роботи ДК може бути більше 1, що пояснюється порушенням кислотно-лужної рівноваги крові та підвищенням концентрації водневих іонів (рН): підвищена рН продовжує збуджувати дихальний центрі внаслідок цього вуглекислота посилено вимивається з крові при одночасному падінні споживання кисню, тобто щодо CO 2 /O 2 чисельник збільшується, а знаменник зменшується.

У пізнішій стадії відновлення ДК може бути нижчим за вихідний доробочий показник. Пояснюється це тим, що в відновлювальний періодзвільняються лужні резерви крові, і підтримки нормальної рН затримується вуглекислота.

При статичній роботі споживання кисню має інший характер. У трудовому процесі найбільш конкретним виразом статичної роботи є підтримка робочої пози людини. Робоча поза як стан рівноваги тіла може здійснюватися як активна протидія зовнішнім силам; при цьому виникає тривала тетанічна напруга м'язів. Цей вид статичної роботи дуже неекономний в іннерваційному та енергетичному відносинах. Робоча ж поза, при якій підтримка рівноваги відбувається шляхом пристосування до напрямку сили тяжіння, значно економніша, тому що при цьому відзначається тонічне, а не тетанічна напруга м'яза. У практиці спостерігаються обидва види статичної роботи, які нерідко змінюють один одного, але основне значення з погляду фізіології праці має статична робота, що супроводжується тетанічною напругою. Динаміка споживання кисню за такого виду статичної роботи показано на рис. 2.

Зі схеми видно, що під час статичної напруги споживання кисню значно менше, ніж кисневий запит, тобто м'яз працює майже в анаеробних умовах. У період, безпосередньо наступний за роботою, споживання кисню різко зростає, а потім поступово падає (феномен Лінгарда), причому період відновлення може бути тривалим, тому майже вся потреба в кисні задовольняється після роботи. Лінгард дав таке пояснення відкритого їм феномена. При тетанічному скороченні м'язи внаслідок стиснення судин створюється механічна перешкода кровотоку і тим самим доставці кисню і відтоку продуктів розпаду - молочної кислоти. Статична робота анаеробна, отже, характерний стрибок у бік підвищення споживання кисню після роботи обумовлений потребою окислення продуктів розпаду, що утворилися під час роботи.

Це пояснення не є вичерпним. На підставі вчення Н. Є. Введенського низьке споживання кисню при статичній роботі може бути обумовлене не так механічним фактором, як зниженням обміну внаслідок пресорно-рефлекторних впливів, механізм яких полягає в наступному. В результаті статичної напруги (безперервні імпульси з м'яза) певні клітини кори головного мозку приходять у стан сильного тривалого збудження, що призводить в кінцевому підсумку до гальмівних явищ типу парабіотичного блоку. Після припинення статичної роботи (песимального стану) настає період екзальтації – підвищеної збудливості та як наслідок – підвищення обміну. Стан підвищеної збудливості поширюється на дихальний та серцево-судинний центри. Описаний вид статичної роботи малоенергоємний, споживання кисню, навіть при дуже значній статичній напрузі, рідко перевищує 1 л/хв, але втома може наступати досить швидко, що пояснюється змінами центральної нервової системи.

Інший вид статичної роботи - підтримка пози за рахунок тонічного скорочення м'язів - потребує незначних енергетичних витрат і менш стомливий. Пояснюється це характерними для тонічної іннервації рідкісними і більш менш рівномірними імпульсами з центральної нервової системи та особливостями самої скорочувальної реакції, рідкісною і слабкою імпульсацією, тягучістю і злитістю імпульсів, стійкістю ефекту. Прикладом може бути звичне становище людини стоячи.

Мал. 2. Схема феномена Лінгарда.