Hingamise humoraalne reguleerimine toimub abiga. Närvi-huumorisüsteem. Hingamise reguleerimine ja selle omadused

Loeng teemal: "Hingamise füsioloogia"

Loengu kava.

1. Hingamine, selle tähtsus kehale.

2. Sisse- ja väljahingamise mehhanism.

3. Kopsude elutähtsus.

4. Hingamiskeskus.

5. Hingamise humoraalne ja refleksiregulatsioon.

6. gaasivahetus kopsudes ja kudedes.

Loengu tekst

Hingamine, selle tähtsus kehale.

Enamus bioloogilised protsessid kehas tekib energia kasutamisega. Selle tõhusaks moodustamiseks on vajalik pidev hapniku tarnimine rakkude mitokondritesse. Hapniku kohaletoimetamine organismi ja organismist väljutamine süsinikdioksiid- see on hingamine, st. gaasivahetus. Hingamine koosneb kolmest protsessist - välimine (kopsu)hingamine, sisemine (koe)hingamine ja gaasitransport. Väline hingamine on gaasivahetus keskkonna ja alveoolide vahel, mis toimub kopsude kapillaarides. Sisehingamine on gaasivahetus kudede ja kudedesse voolava arteriaalse vere vahel. See läheb kudede kapillaaridesse. Gaaside transport toimub verega.

Sisse- ja väljahingamise mehhanism.

Hingamist tagavad kaks toimingut - sisse ja välja hingata. Sissehingamisel (inspiratsioonil) siseneb osa õhust kopsudesse ja väljahingamisel eemaldatakse see neist. Sissehingamisel tõmbuvad kokku roietevahelised lihased ja diafragma. Selle tulemusena liiguvad ribid ettepoole üles, diafragma kumerus väheneb, st. ta tasaneb. Kõik see toob kaasa rindkere mahu suurenemise ja selle taga kopsude mahu suurenemise. Rõhk kopsudes langeb, s.t. muutub atmosfäärist madalamaks ja õhk pääseb vabalt kopsudesse. Väljahingamisel (väljahingamisel) lõdvestuvad roietevahelised lihased ja diafragma, ribid naasevad algsesse asendisse ja diafragma kühm suureneb. Kõik see toob kaasa rindkere mahu vähenemise ja selle taga passiivselt väheneb kopsude maht. Rõhk kopsudes tõuseb ja õhk kopsudest väljub väliskeskkonda. On kindlaks tehtud, et diafragma mängib hingamisel olulist rolli, tagades 75% hingamise sügavusest. Teadlased on katsega tõestanud diafragma rolli hingamisel. Kui vastsündinud kassipojal lõigatakse freniline närv läbi, sureb see lämbumise tõttu. Kui sunnitakse, sügav hingamine kaasatud on kõhulihased.

Kopsude elutähtis maht.

Välist hingamist iseloomustavad näitajad jagunevad tavaliselt staatilisteks ja dünaamilisteks. Staatilised indikaatorid on järgmised: elutähtis võime kopsud (VC) ja selle komponentide mahud.

VC on maksimaalne õhuhulk, mille inimene saab välja hingata pärast võimalikult sügavat hingetõmmet. Tavaliselt on see 3-3,5 liitrit.

VC koosneb kolmest köitest:

- loodete maht (TO)- ühe rahuliku hingetõmbega kopsudesse siseneva õhu hulk (DO võrdub - 500 ml);

- sissehingamise reservmaht (RIV)- see on maksimaalne õhuhulk, mida inimene suudab pärast rahulikku hingetõmmet veel sisse hingata (RO vd. võrdub -1500 ml);

- väljahingamise reservi maht (RO vyd.) - see on maksimaalne õhuhulk, mida inimene saab pärast rahulikku väljahingamist veel välja hingata (RO ex. võrdub - 1500 ml).

Seega on VC kokkuvõtlik näitaja:

ZEL \u003d TO + Rovd. + ROvyd.

VC määratakse spiromeetri seadmega. Selle määramise meetodit nimetatakse spiromeetriaks. Samuti on olemas spirograafi seade, mis kujutab graafiliselt VC-d ja selle komponentide mahtusid.

Pärast sügavaimat väljahingamist kopsudes jääb õhk kopsudesse, mida nimetatakse jääkmahuks (RO on võrdne -1000 ml).

Inimese hingamise iseloomustamiseks määratakse mitmeid dünaamilisi näitajaid, mis peegeldavad hingamissüsteemi toimimise efektiivsust ajalises aspektis (tavaliselt 1 minuti jooksul).

Dünaamilised näitajad hõlmavad järgmist:

1. Sagedus hingamisteede liigutused(NPV). Tavaliselt võrdub see 18-20 hingamisliigutusega 1 minuti jooksul.

2. Hingamismaht minutis (MOD)- 1 minuti jooksul kopsudesse siseneva õhu hulk:

MOD = TO . NPV

Hingamiskeskus.

hingamiskeskus on neuronite kogum, mis on erinevad tasemed KNS ja vajalik normaalseks hingamiseks.

Sisse- ja väljahingamise rütmilist järjestust, samuti hingamisliigutuste iseloomu muutumist, olenevalt keha seisundist reguleerib hingamiskeskus, mis asub piklik medulla.Hingamiskeskuses on kaks neuronite rühma: sissehingamine ja väljahingamine. närvirakud aeglustunud ja vastupidi.

Ajusilla ülaosas (pons varolius) asub pneumotaksiline keskus, mis juhib allpool paiknevate sisse- ja väljahingamiskeskuste tegevust ning tagab hingamisliigutuste tsüklite õige vaheldumise.

Hingamiskeskus, mis asub medulla oblongata, saadab impulsse seljaaju motoorsetele neuronitele, mis innerveerivad hingamislihaseid. Diafragmat innerveerivad motoorsete neuronite aksonid, mis asuvad seljaaju III-IV emakakaela segmentide tasemel. Motoneuronid, mille protsessid moodustavad interkostaalseid lihaseid innerveerivad roietevahelised närvid, paiknevad seljaaju rindkere segmentide eesmistes sarvedes (III-XII).

M. V. Sergievsky sõnul on hingamiskeskuse aktiivsuse reguleerimine esindatud kolme tasemega.

Esimene reguleerimise tase- selgroog. Siin on phrenic ja interkostaalsete närvide keskused, mis põhjustavad hingamislihaste kokkutõmbumist.

Teine reguleerimise tase- medulla. Siin asub hingamiskeskus. See reguleerimise tase tagab rütmilise muutuse hingamisfaasides ja spinaalsete motoorsete neuronite aktiivsuses, mille aksonid innerveerivad hingamislihaseid.

Kolmas reguleerimise tase - ülemised divisjonid aju, sealhulgas kortikaalsed neuronid. Ainult ajukoore osalusel suur aju võib-olla hingamissüsteemi reaktsioonide piisav kohanemine muutuvate keskkonnatingimustega.

Hingamise humoraalne ja refleksregulatsioon.

Hingamiskeskuse aktiivsuse reguleerimine toimub humoraalse, refleksmehhanismid ja närviimpulsid, mis tulevad aju katvatest osadest.

Humoraalsed mehhanismid . Hingamiskeskuse neuronite aktiivsuse spetsiifiliseks regulaatoriks on süsinikdioksiid, mis mõjub otseselt ja kaudselt hingamisneuronitele. Medulla oblongata retikulaarses moodustises, hingamiskeskuse lähedal, samuti unearteri siinuste ja aordikaare piirkonnas leiti süsihappegaasi suhtes tundlikke kemoretseptoreid. Kui süsihappegaasi pinge veres suureneb, erutuvad kemoretseptorid ja närviimpulsid sisenevad inspiratoorsetesse neuronitesse, mis viib nende aktiivsuse suurenemiseni.

Süsinikdioksiid suurendab ajukoore neuronite erutatavust. CGM-rakud omakorda stimuleerivad hingamiskeskuse neuronite aktiivsust.

Süsinikdioksiidi ja hapniku optimaalse sisalduse korral veres täheldatakse hingamisliigutusi, mis peegeldavad hingamiskeskuse neuronite mõõdukat erutust. Neid rindkere hingamisliigutusi nimetatakse epnea .

Süsinikdioksiidi liig ja hapnikupuudus veres suurendavad hingamiskeskuse aktiivsust, mis põhjustab sagedaste ja sügavate hingamisliigutuste esinemist - hüperpnoe. Süsinikdioksiidi sisalduse veelgi suurem suurenemine veres põhjustab hingamisrütmi rikkumist ja õhupuuduse ilmnemist – hingeldus. Süsinikdioksiidi kontsentratsiooni langus ja hapniku liig veres pärsivad hingamiskeskuse tegevust. Sellisel juhul muutub hingamine pinnapealseks, haruldaseks ja see võib seiskuda – apnoe.

Vastsündinu esimese hingamise mehhanism.

Ema kehas toimub loote gaasivahetus nabanööri kaudu. Pärast lapse sündi ja platsenta eraldumist see suhe katkeb. metaboolsed protsessid vastsündinu kehas põhjustavad süsihappegaasi moodustumist ja kogunemist, mis sarnaselt hapnikupuudusega erutab humoraalselt hingamiskeskust. Lisaks toob lapse eksistentsi tingimuste muutumine kaasa ekstero- ja proprioretseptorite ergutamise, mis on ka üks vastsündinu esimese hingetõmbe rakendamise mehhanisme.

refleksmehhanismid.

Eristada püsivat ja mittepüsivat (episoodilist) refleksi mõjud peal funktsionaalne seisund hingamiskeskus.

Alveolaarsete retseptorite ärrituse tagajärjel tekivad püsivad refleksmõjud ( Hering-Breueri refleks), kopsujuur ja rinnakelme ( kopsurefleks), aordikaare ja unearteri siinuste kemoretseptorid ( heimansi refleks), hingamislihaste proprioretseptorid.

Enamik oluline refleks on Hering-Breueri refleks . Kopsu alveoolides on venitamise ja kokkutõmbumise mehaanilised retseptorid, mis on tundlikud närvilõpmed vagusnärv. Igasugune kopsualveoolide mahu suurenemine erutab neid retseptoreid.

Hering-Breueri refleks on üks hingamisprotsessi iseregulatsiooni mehhanisme, mis muudab sisse- ja väljahingamise toiminguid. Alveoolide venitamisel inspiratsiooni ajal lähevad närviimpulsid mööda vagusnärvi venitusretseptoritest väljahingamise neuronitesse, mis erutatuna inhibeerivad inspiratoorsete neuronite aktiivsust, mis viib passiivse väljahingamiseni. Kopsualveoolid vajuvad kokku ja venitusretseptorite närviimpulsid ei jõua enam väljahingamise neuroniteni. Nende aktiivsus langeb, mis loob tingimused hingamiskeskuse sissehingatava osa erutatavuse suurendamiseks ja aktiivse inspiratsiooni rakendamiseks.

Lisaks suureneb inspiratoorsete neuronite aktiivsus süsihappegaasi kontsentratsiooni suurenemisega veres, mis aitab kaasa ka inspiratsiooni avaldumisele.

Kopsukanali refleks tekib siis, kui ergastus retseptorid varjatud kopsukoes ja pleura. See refleks ilmneb kopsude ja pleura venitamisel. refleksi kaar sulgub seljaaju kaela- ja rindkere segmentide tasemel.

Hingamiskeskus saab pidevalt närviimpulsse hingamislihaste proprioretseptoritelt. Sissehingamisel erutuvad hingamislihaste proprioretseptorid ja nendest tulevad närviimpulsid sisenevad hingamiskeskuse sissehingatavasse ossa. Närviimpulsside mõjul on inspiratoorsete neuronite aktiivsus pärsitud, mis aitab kaasa väljahingamise algusele.

Vahelduvad refleksmõjud Hingamisteede neuronite aktiivsust seostatakse erinevate ekstero- ja interoretseptorite ergastamisega. Nende hulka kuuluvad refleksid, mis tekivad ülemise limaskesta retseptorite korral hingamisteed, nina limaskesta, ninaneelu, naha temperatuuri- ja valuretseptorid, skeletilihaste proprioretseptorid. Nii näiteks ammoniaagi, kloori, vääveldioksiidi aurude äkilise sissehingamise korral, tubakasuits ja mõned muud ained, tekib nina, neelu, kõri limaskesta retseptorite ärritus, mis põhjustab häälesilma ja mõnikord isegi bronhide lihaste reflektoorse spasmi ja hingamise refleksi kinnipidamise.

Kui hingamisteede epiteeli ärritab kogunenud tolm, lima, samuti keemilised ärritajad ja võõrkehad täheldati aevastamist ja köhimist. Aevastamine tekib siis, kui nina limaskesta retseptorid on ärritunud, köha tekib kõri, hingetoru ja bronhide retseptorite stimuleerimisel. .

Gaasivahetus kopsudes ja kudedes.

Veri toimetab kudedesse hapnikku ja viib süsinikdioksiidi minema.

Gaaside liikumine keskkonnast vedelikku ja vedelikust keskkonda toimub nende osarõhu erinevuse tõttu. Gaas hajub alati keskkonnast, kus seda leidub kõrgsurve, madalama rõhuga keskkonnas.

Hapniku osarõhk atmosfääriõhus on 158 mm Hg. Art., Alveolaarses õhus - 108-110 mm Hg. Art. ja sisse venoosne veri voolab kopsudesse - 40 mm Hg. St.. In arteriaalne veri kapillaarid suur ring vereringe hapniku pinge on 102-104 mm Hg. Art., Interstitsiaalses vedelikus - 40 mm Hg. Art., kudedes -20 mm Hg. Art. Seega on hapniku liikumise kõigil etappidel selle osarõhk erinev, mis aitab kaasa gaasi difusioonile.

Süsinikdioksiidi liikumine toimub vastupidises suunas. Süsinikdioksiidi pinge kudedes on -60 või rohkem mm Hg. Art., Venoosses veres - 46 mm Hg. Art., alveolaarses õhus 0,3 mm Hg. Art. Seetõttu põhjustab süsinikdioksiidi pinge erinevus selle teekonnal gaasi difusiooni kudedest keskkonda.

Hapniku transport veres. Hapnik veres on kahes olekus: füüsikaline lahustuvus ja keemiline side hemoglobiiniga. Hemoglobiin moodustab koos hapnikuga väga hapra, kergesti dissotsieeruva ühendi – oksühemoglobiini : 1 g hemoglobiini seob 1,34 ml hapnikku. Maksimaalne summa hapnik, mida võib seostada 100 ml verega, on vere hapnikumaht (18,76 ml ehk 19 mahuprotsenti).

Hemoglobiini küllastumine hapnikuga on vahemikus 96–98%. Hemoglobiini küllastumise määr hapnikuga ja oksühemoglobiini dissotsiatsioon (redutseeritud hemoglobiini moodustumine) ei ole otseselt võrdeline hapniku pingega.

Null hapnikupinge korral pole veres oksühemoglobiini. Kell madalad väärtused hapniku osarõhk, oksühemoglobiini moodustumise kiirus on madal. Hemoglobiini maksimaalne kogus (45-80%) seondub hapnikuga selle pingel 26-46 mm Hg. Art. Hapniku pinge edasine suurenemine viib oksühemoglobiini moodustumise kiiruse vähenemiseni.

Hemoglobiini afiinsus hapniku suhtes väheneb oluliselt, kui vere reaktsioon nihkub happepoolele, mida täheldatakse keha kudedes ja rakkudes süsinikdioksiidi moodustumise tõttu.

Hemoglobiini üleminek oksühemoglobiiniks ja sellest redutseeritud oleneb ka temperatuurist. Samal hapniku osarõhul sisse keskkond temperatuuril 37-38 ° C läheb see redutseeritud vormi nai suur kogus oksühemoglobiin,

Süsinikdioksiidi transport veres. Süsinikdioksiid transporditakse kopsudesse vesinikkarbonaadi kujul ja hemoglobiiniga (karbohemoglobiiniga) keemilise sideme olekus.

Niisiis loengu tulemusi kokku võttes näeme, et keha varustamine hapnikuga, substraatide oksüdatsiooniprotsess rakkudes ja süsihappegaasi eemaldamine koos moodustavad hingamise. On teada, et ilma toiduta sureb inimene 60-70 päeva pärast, ilma veeta - 3 päeva pärast ja ilma hingamiseta - 3 minuti pärast. Hingamine hõlmab järgmised protsessid: 1) kopsuhingamine, 2) gaaside transport verega, 3) gaaside vahetus vere ja kudede vahel, 4) orgaaniliste ainete oksüdatsioon rakkudes. Hingamist reguleerib refleks humoraalsed mehhanismid. Mõlemad mehhanismid tagavad hingamise rütmilisuse ja muutused selle intensiivsuses, kohandades keha erinevad tingimused välised ja sisekeskkond.

Hingamise neurohumoraalne regulatsioon

närviregulatsioon. Hingamiskeskus asub ajus, esindades omavahel ühendatud neuronite rühma. Sissehingamise ja väljahingamise keskused, mida ühiselt nimetatakse bulbarkeskuseks, asuvad medulla oblongata ja pneumotoksiline keskus keskaju silla ülaosas. Pneumotoksiline keskus reguleerib sissehingamise (sissehingamise) ja väljahingamise (väljahingamise) keskuste tööd. Närviimpulsid, mis pärinevad pikliku medulla hingamiskeskusest, kanduvad edasi seljaaju alluvatesse hingamiskeskustesse.

Normaalse hingamise ajal sisenevad sissehingamiskeskusest tulevad impulsid roietevahelihastesse ja diafragmasse, põhjustades nende kokkutõmbumist, mis toob kaasa rindkere mahu suurenemise ja õhuvoolu kopsudesse, toimub sissehingamine. Kopsumahu suurenemine stimuleerib kopsude seintes paiknevaid venitusretseptoreid. Nendest tsentripetaalsete närvide kaudu tulevad impulsid sisenevad väljahingamise keskmesse, mille tulemusena roietevahelised lihased lõdvestuvad, kopsude maht väheneb ja toimub väljahingamine.

Hingamise kohanemine keskkonnatingimuste muutustega on tihedalt seotud ajukoorega. Näiteks eemaldatud ajukoorega koeral on puhkeasendis hingamine normaalne, kuid kui kästakse teha kasvõi paar sammu, tekib hingeldus.

Teine näide on areng konditsioneeritud refleksid gaasilise keskkonna tingimustele. Laske koeraga toas olla suurepärane sisu CO 2 suurendab hingamist. Kui sellega kaasneb kutse või tuli, siis ilma koera isegi tingimustesse asetamata kõrge sisaldus CO 2 , kuid helistage või lülitage valgus välja, hingab ta kiiresti. Võidusõidu- ja traavihobustel tekib enne võistlust õhupuudus.

Humoraalne regulatsioon . konkreetne tegur, mis määrab hingamisliigutuste intensiivsuse, on CO 2 kontsentratsioon veres. CO 2 taseme tõus suurendab hingamiskeskuse erutuvust, mille tulemusena hingamine intensiivistub ja kiireneb. Vastsündinu esimene hingetõmme on seotud CO 2 kontsentratsiooni suurenemisega veres pärast selle eraldamist platsenta hingamisest. See kontsentratsioon, olles jõudnud läviväärtuseni, aktiveerib hingamiskeskuse närvistruktuurid ja vastsündinu hakkab hingama.

Peamine hingamiskeskust stimuleeriv tegur ei ole vere O 2 vähenemine, vaid CO 2 tõus. Seda näitas risttsirkulatsiooni katse (Fredericki eksperiment). Selleks lõigati ja ühendati kaks tuimastatud koera unearterid ja kaelaveenid. Pärast seda kinnitati esimese koera hingetoru; nad lämmatasid ta (hingamine peatub), selle tulemusena ilmnes teisel tugevalt õhupuudus. See on tingitud asjaolust, et õige koera veres kogunes ülemäärane summa CO 2 ja kui see veri voolas teise koera pähe, stimuleeriti hingamiskeskuste aktiivsust (joonis ***). On kindlaks tehtud, et CO 2 sisalduse suurenemisega veres kemoretseptorid veresoonte seinad diafragmad on ärritunud ja edastavad impulsse hingamiskeskusesse.

Kolmandik respiratoorsete neuronite tuumade kobarast asub ajusilla eesmises osas. Seda rühma nimetatakse pneumotoksiliseks keskuseks. See, nagu bulbar-keskus, reguleerib hingamisrütmi. Hingamisnärvi neuronitest liiguvad impulsid seljaaju freni- ja roietevaheliste närvide tuumadesse. Need närvid kannavad impulsse diafragmasse ja välistesse interkostaalsetesse lihastesse.

Niisiis närvikeskused keskaju ja väikeaju koordineerivad hingamist vastavalt motoorne aktiivsus, liigutades keha ruumis.

On kolm sekretsiooni mehhanismi:

Merokriin - kõige rohkem üldine vorm sekretsiooni ja seisneb sekreteeritud ainete eemaldamises lahustunud olekus difusiooni teel läbi rakumembraani. Nii vabanevad hormoonid, vahendajad, seedeensüümid.

Hingamise närviline reguleerimine. Hingamiskeskus asub medulla piklikus. See koosneb sisse- ja väljahingamiskeskustest, mis reguleerivad hingamislihaste tööd. Väljahingamisel tekkiv kopsualveoolide kollaps põhjustab reflektoorselt inspiratsiooni ja alveoolide laienemine refleksiivselt väljahingamist. Hinge kinni hoidmisel tõmbuvad sisse- ja väljahingamislihased üheaegselt kokku, mille tõttu rinnakorv ja diafragma hoitakse samas asendis. Hingamiskeskuste tööd mõjutavad ka teised keskused, sealhulgas need, mis asuvad ajukoores. Nende mõju tõttu muutub hingamine rääkimisel ja laulmisel. Samuti on treeningu ajal võimalik hingamisrütmi teadlikult muuta.

Hingamise humoraalne reguleerimine. Lihasetöö ajal intensiivistuvad oksüdatsiooniprotsessid. Järelikult eraldub verre rohkem süsihappegaasi. Kui süsinikdioksiidi liiaga veri jõuab hingamiskeskusesse ja hakkab seda ärritama, suureneb keskuse aktiivsus. Inimene hakkab sügavalt hingama. Selle tulemusena eemaldatakse liigne süsinikdioksiid ja hapnikupuudus täiendatakse. Kui süsihappegaasi kontsentratsioon veres väheneb, on hingamiskeskuse töö pärsitud ja tekib tahtmatu hinge kinnipidamine. Tänu närvi- ja humoraalsele regulatsioonile hoitakse süsihappegaasi ja hapniku kontsentratsioon veres mis tahes tingimustes teatud tasemel.

1.2. Hingamissüsteem

Kui süda on pump, mis pumpab verd ja tagab selle kohaletoimetamise kõikidesse kudedesse, siis kopsud - põhikeha hingamissüsteem- küllastada veri hapnikuga.

Hingamissüsteemi funktsionaalsete ja reservivõimete selgemaks ettekujutamiseks tuletagem meelde hingamisaparaadi anatoomilisi ja füsioloogilisi iseärasusi. See koosneb hingamisteedest ja kopsudest. Hingamisteed hõlmavad ninaneelu, kõri, hingetoru, bronhi ja bronhiooli, mis suunavad õhuõhku alveoolidesse, suur summa mis moodustab tegeliku kopsukoe. Alveoolid on õhukese seinaga õhuga täidetud vesiikulid, mis on tihedalt põimitud vere kopsukapillaaridega. Arvatakse, et kopsud sisaldavad umbes 600–700 miljonit alveooli. Nende pindala väljahingamisel on 30 m 2 ja sügava sissehingamisega, s.o. venitades ulatub 100-120 m 2 . Tuletame meelde, et kogu keha pindala on umbes 2 m 2.

Riis. 1. Hingamissüsteem

Selgub, et füüsiline aktiivsus suurendab alveoolide arvu kopsudes, parandades seeläbi hingamisaparaati ja suurendades selle varusid.
Tänu A. G. Eingorni (1956) uuringutele leiti, et sportlastel on alveoolide ja alveolaarsete läbipääsude arv mittesportlastega võrreldes 15-20% suurem. See on märkimisväärne anatoomiline ja funktsionaalne reserv. Hingamine toimub sisse- ja väljahingamise järjestikuse vaheldumise teel. Tavaliselt teeb puhkeolekus terve täiskasvanu keskmiselt 15–18 hingetõmmet minutis ja ühe hingetõmbega jõuab kopsudesse ligikaudu 500 ml õhku. Seda suurust nimetatakse loodete mahuks või õhku hingates. Seega on kopsude ventilatsioon ühes minutis 7,5-9 liitrit. Pärast tavalist sissehingamist saate tahtejõuga täiendavalt sisse hingata teatud koguse õhku, seda nimetatakse täiendavaks. Samamoodi on pärast tavalist väljahingamist võimalik veel veidi õhku välja hingata, seda nimetatakse reserviks. Hingamis-, lisa- ja reservõhu summa on kopsude elutähtis maht.
Füüsilised harjutused renderdama suur mõju hingamisaparaadi moodustumise kohta. Näiteks sportlastel ulatub kopsude elutähtsus 7 liitrini või enamgi. Riigi korvpalli ja suusatamise rahvuskoondiste spordiarstid registreerisid väärtused 8100 ja 8700 ml.

Muidugi on sportlased reeglina inimesed, kellel on algselt head füüsilised andmed. Kuid füüsiline aktiivsus arendab iga organismi.
Samaealiste ja samade antropomeetriliste andmetega kooliõpilaste küsitlus näitas, et peamised parameetrid väline hingamine, hapnikupulss (hapnikuhulk, mida organism kasutab südame üheks kokkutõmbumiseks), südame maht, maksimaalne hapnikutarbimine, töövõime olid spordiga tegelejatel keskmiselt 20-27% kõrgemad.

Maksimaalse füüsilise pingutuse korral võib hingamissagedus tõusta 50-70 minutis ja minutiline hingamismaht kuni 100-150 liitrini, s.o. 10-15 korda kõrgem kui puhkeolekus.

Hästi arenenud hingamisaparaat on rakkude täieliku elutegevuse usaldusväärne tagatis. On ju teada, et keharakkude surm on lõppkokkuvõttes seotud hapnikupuudusega neis. Vastupidi, arvukad uuringud on näidanud, et mida suurem on keha võime omastada hapnikku, seda kõrgem füüsiline jõudlus isik. Treenitud hingamisaparaat (kopsud, bronhid, hingamislihased) on esimene samm parema tervise poole.
Tavalise kasutamise korral kehaline aktiivsus Maksimaalne hapnikutarbimine, nagu märkisid spordifüsioloogid, suureneb keskmiselt 20-30%.
Treenitud inimesel töötab hingamissüsteem puhkeolekus säästlikumalt. Seega väheneb hingamissagedus 8-10 minutis, samal ajal kui selle sügavus veidi suureneb. Samast kopsude kaudu läbinud õhuhulgast eraldatakse rohkem hapnikku.

Lihaste aktiivsusega suurenev organismi hapnikuvajadus "ühendab" seni kasutamata kopsualveoolide varud energiaprobleemide lahendamisega. Sellega kaasneb vereringe suurenemine tööle sattunud koes ja kopsude aeratsiooni (hapnikuküllastuse) suurenemine. Arvatakse, et see kopsude suurenenud ventilatsiooni mehhanism tugevdab neid. Lisaks hästi "tuulutatud" füüsilise pingutusega kopsukude vähem vastuvõtlikud haigustele kui need osad, mis on vähem õhutatud ja seetõttu vähem verega varustatud. On teada, et kl pinnapealne hingamine kopsude alumised labad väike kraad osaleda gaasivahetuses. Kõige sagedamini esinevad need kohtades, kus kopsukude veritseb põletikulised kolded. Ja vastupidi, suurenenud kopsuventilatsioon tervendav tegevus mõne kroonilise jaoks kopsuhaigused.
Füüsilise koormuse ajal on kopsuventilatsiooni suurenemine seotud diafragma liigutuste amplituudi suurenemisega. See asjaolu avaldab positiivset mõju teiste seisundile siseorganid. Seega surub diafragma sissehingamise ajal kokkutõmbudes maksale ja teistele seedeorganitele, hõlbustades nendest venoosse vere väljavoolu ja selle sisenemist südame parematesse osadesse. Väljahingamisel diafragma tõuseb, hõlbustades arteriaalse vere voolu elunditesse. kõhuõõnde ning parandada nende toitumist ja jõudlust. Seega on diafragma justkui seedeorganite vereringe abiaparaat.

Just seda mehhanismi – omamoodi pehmet massaaži – peavad eksperdid silmas. füsioteraapia harjutused, soovitades mõningaid hingamisharjutusi seedesüsteemi raviks. India joogid on aga pikka aega ravinud mao-, maksa- ja sooltehaigusi hingamisharjutustega, kinnitades empiiriliselt selle tervendavat toimet paljude kõhuõõnehaiguste korral.
Perioodiline tõus ja rindkeresisese rõhu langus hingamistegevuses mõjutab oluliselt südame enda verevarustust. Sissehingamisel tekib rindkere mahu suurenemisega alarõhu imemisjõud, mis suurendab verevoolu õõnesveenist ja kopsuveenist südamesse. Samal ajal, mis on eriti oluline, valendik südame-toitmine koronaararterid ja süda saab rohkem hapnikku. Võib meenutada, et verevoolu vähenemine nendes veresoontes tekitab stenokardia ja müokardiinfarkti - kaasaegse ühiskonna haiguse number üks - ohu.

Paljud patsiendid kasutavad sügava hingamise reguleerivat toimet intuitiivselt. Patsiendid rääkisid, kuidas nad õppisid algavat rünnakut peatama paroksüsmaalne tahhükardia(valulik südamepekslemine) kasutades sügav hingetõmme vähese pingega. Füsioloogid usuvad, et suurenenud sissehingamine mõjutab nii südame verevoolu kui ka nervus vagus, mis on võimeline reguleerima südame tööd.

Samas võib ebapiisavalt arenenud välishingamisaparaat kaasa aidata erinevate valulike häirete tekkele organismis, kuna sellega kaasneb ebapiisav hapnikuga varustamine. väsimus, efektiivsuse langus, organismi vastupanuvõime langus ja haiguste riski suurenemine. Levinud haigused nagu isheemiline haigus süda, hüpertensioon, ateroskleroos, aju vereringehäired, mis on ühel või teisel viisil seotud ebapiisava hapnikuvarustusega.

Sama oluline kui hapniku kasutamise suurendamine, sama oluline on arendada organismi vastupanuvõimet hüpoksiale, s.t. juurde hapnikunälg kangad. Sest sellest tulenevad ebasoodsad muutused, mis on algselt pöörduvad, viivad seejärel haigusteni. Hüpoksiaga kannatab eelkõige kesknärvisüsteem: liigutuste peen koordinatsioon on häiritud, tekivad peavalud, unisus, isu kaob. Seejärel keelduda metaboolsed protsessid, siseorganite funktsioonid on pärsitud. tulevad kiire väsimus, nõrkus, efektiivsus langeb. Igasugune töö, eriti vaimne töö, nõuab palju pingutust. Pikaajaline kokkupuude hüpoksia põhjustab sageli pöördumatuid muutusi südames, maksas, ateroskleroosi kiirenenud arengut, varajane vananemine.
Kuidas arendada organismi vastupanuvõimet hapnikupuudusele? Vana retsept on koolitus. Suurepärane treeningefekt annab pika viibimise mägedes umbes 2000-2500 m kõrgusel, kus hapnikusisaldus (osarõhk) atmosfääriõhus väheneb. Organism harjub järk-järgult hapnikupuudusega, taastades oma funktsioonid ja mobiliseerides kaitsevarusid. Kuid kõiki, kes tahavad treenida, ei saa mägedesse ümber paigutada. Seetõttu on vaja kunstliku hüpoksia tekitamise viise. Üks neist viisidest on hingamisharjutused, mis sisaldab harjutusi tahtliku hinge kinnipidamisega (muide, pärast väärkasutamine just selliste harjutuste puhul täheldasime hingamisraskusi).

Jällegi on füüsiline aktiivsus parim vahend. Aktiivselt kokkutõmbuvad lihased suurendavad järsult hapniku "taotlust", mõnikord rohkem kui 100 korda. Kardiovaskulaarsüsteem ei suuda koheselt tagada nii suure koguse selle kudedesse jõudmist. Tekib hapnikuvõlg (hüpoksia seisund), mis kaob erinevad kuupäevad pärast koormuse vähenemist, olenevalt hapnikuvõla suurusest. Teatud võimsusega kehalise aktiivsuse süstemaatiline mõju tekitab kudedes hüpoksiat, mille organism kõrvaldab pidevalt kaasates. kaitsemehhanismid, neid aina rohkem treenides. Tulemuseks on kõrge hapnikuvaeguse vastupanuseisund.
Seega on kehalisel aktiivsusel justkui kahekordne treeningefekt: need suurendavad vastupanuvõimet hapnikuvaegusele ning suurendades hingamis- ja südame-veresoonkonna süsteemist, aitavad kaasa selle paremale assimilatsioonile. Hingamisfüsioloogia valdkonna tuntud spetsialist, professor M. E. Marshak usub, et evolutsiooniprotsessis oli hingamissüsteemi kujunemise ja arengu peamiseks stiimuliks just lihaste töö.

Hingamise reguleerimine

hingamiskeskus- see on neuronite kogum, mis tagab hingamisaparaadi aktiivsuse ja selle kohanemise välis- ja sisekeskkonna muutuvate tingimustega. Need neuronid on sees seljaaju, medulla oblongata, pons varolii ja ajukoor. Peamised neuronid asuvad piklik medulla . Just nemad määravad hingamise rütmi ja sügavuse ning saadavad impulsse seljaaju motoorsetele neuronitele, mis kontrollivad hingamislihaste kokkutõmbumist. Hingamiskeskus on kahepoolne ja koosneb kahest funktsionaalsed osakonnad: sisse- ja väljahingamiskeskus. Pontiini ja ajukoore neuronid kontrollivad sissehingamise ja väljahingamise neuronite aktiivsust. Hingamiskeskuse funktsioone uuris 1885. aastal N. A. Mislavsky. Kui aju transekteeritakse pikliku medulla vahel ja selgroog täheldatud täielik lõpetamine hingamine, silla ja pikliku medulla vahel hingamine säilib. Pikliku medulla sissehingamise ja väljahingamise neuronite kahjustus peatab hingamise.

Hingamiskeskus on väga tundlik liigse süsihappegaasi suhtes, mis on selle peamine loomulik stiimul. Sel juhul mõjub liigne CO 2 hingamisteede neuronitele nii otse (vere kui ka tserebrospinaalvedelik) ja refleksiivselt (veresoonte ja pikliku medulla kemoretseptorite kaudu).

Hingamiskeskus on pidevalt aktiivsusseisundis, sest selles tekivad automaatselt erutusimpulsid.

Hingamise refleksne (närviline) reguleerimine

Ligikaudu iga 4 sekundi järel liiguvad närviimpulsid pikliku medulla hingamiskeskusest sissehingamislihastesse, sundides rindkere tõusma ja diafragma langema. Selle tulemuseks on sissehingamine. Väljahingamine puhkeolekus on spontaanne: rindkere laskub gravitatsiooni mõjul. Ainult sügava hingamisega lülitatakse sisse väljahingamiskeskus, mis paneb tööle sügavat väljahingamist teostavad lihased.

Hingamiskeskuste tööd mõjutavad ka ajukoores paiknevad kõrgemad hingamiskeskused. Nende mõju tõttu muutub hingamine rääkimisel ja laulmisel; treeningu ajal on võimalik ka teadlikult muuta hingamisrütmi.

Samuti osalevad hingamise reguleerimises kaitserefleksid, kuidas aevastamine ja köha. Nina limaskesta retseptorite ärritus ebameeldiva lõhnaga aine tolmuga põhjustab närviimpulsside voolu medulla longata, sealt edasi lihastesse. See viib hingamise seiskumiseni ja glottise sulgumiseni. Seejärel algab intensiivne (sunnitud) väljahingamine. Õhurõhk tõuseb ja saabub hetk, mil see puruneb jõuga läbi suletud häälepaelte. Õhujuga suunatakse ninna, inimene aevastab, õhk murrab välja ja koos sellega eemaldatakse ka hingamist segav lima.

Sama juhtub ka köhimisel, ainult väljahingamisel tekkiv õhuvool väljub suuava kaudu. Köha põhjuseks võib olla bronhide, hingetoru, kõri või kopsumembraani – pleura ärritus.

Hingamise intensiivsus ei muutu mitte ainult füüsilise koormuse ajal, vaid ka sõltuvalt emotsionaalne seisund isik. Põnevuse korral muutub hingamine katkendlikuks, inimesel on raske rääkida, vihaga on see lärmakas ja sage. Meeldivate emotsioonidega võib kaasneda hingamise intensiivsuse vähenemine ("Ta kuulas hinge kinni pidades"). Naerdes tekib väljahingamisel katkendlik häälesilma avanemine, nuttes kramplike liigutuste peale häälepaelad väljahingamisel lisanduvad sarnased liigutused sissehingamisel (nutt).

Sisenemisel külm vesi hingamine peatub sissehingamisel. bioloogiline meel See refleks seisneb selles, et see vähendab vee aurustumist kopsude pinnalt ja sellest tulenevalt aurustumisega seotud soojuskadu. Hingamine peatub vaid mõneks sekundiks, kuid selle aja jooksul on kehal aega uute temperatuuritingimustega kohaneda.

Hingamise humoraalne reguleerimine

Lihasetöö ajal intensiivistuvad oksüdatsiooniprotsessid ja seetõttu eraldub rohkem süsihappegaasi. Süsinikdioksiidi liiaga veri jõuab hingamiskeskusesse ja ärritab seda, erutuvus suureneb: inimene hakkab sügavamalt hingama. Liigne süsihappegaas eemaldatakse ja hapnikupuudus täiendatakse, s.t. edasi minema humoraalne regulatsioon: süsinikdioksiid mõjutab vere kaudu otseselt hingamiskeskust.

Süsinikdioksiid toimib hingamiskeskusele ja reflektoorselt, ärritades arterite seintes olevaid retseptoreid, mille kaudu veri saadetakse ajju.

Kui süsihappegaasi kontsentratsioon veres väheneb, väheneb ka hingamiskeskuse töö, lühiajaliselt tekib hinge kinnipidamine. Kui CO 2 sisaldus veres normaliseerub, taastub hingamine spontaanselt.

Hingamise reguleerimise tõttu püsib süsihappegaasi ja hapniku kontsentratsioon veres mis tahes tingimustes teatud tasemel.

Eriti oluline on nende gaaside suhte püsivus aju jaoks: ka suurepärane sisu veres olev hapnik põhjustab ajuveresoonte spasme, mis viib hapniku nälgimiseni. See, muide, seletab tõsiasja, et metsa, loodusesse läinud linlastel võib alguses tekkida peapööritus, peavalu ja muud ebameeldivad tingimused. Nagu harjub uus keskkond need ebamugavustunneüle andma.

Tahtmatu hingamise sageduse määrab hingamiskeskus. Hingamise vabatahtlik reguleerimine kõne, laulmise ajal, hingamisharjutused mida teostab ajukoor.

Hingamise humoraalne reguleerimine toimub süsinikdioksiidi mõjul hingamiskeskusele: mida aktiivsem on töö, seda rohkem eraldub kudedest süsihappegaasi ja seda intensiivsem on kopsuhingamine.

Hingamist kontrollib tsentraalne närvisüsteem spontaanselt (automaatselt) ja meelevaldselt. Ajutüves (eriti medulla oblongata) on närvirakkude rühm - hingamiskeskus, mis vastutab hingamistsükli (sissehingamine-väljahingamine) eest. Hingamiskeskus on pidevas rütmilises tegevuses, mis toimub tavaliselt automaatselt. Rütmilised impulsid kanduvad hingamiskeskusest hingamislihastesse, tagades järjepideva sisse- ja väljahingamise.

Hingamiskeskuse tegevust reguleerivad refleks (retseptoritelt tulevad impulsid) ja humoraalne (olenevalt vere keemilisest koostisest). Mõlemad reguleerimismehhanismid toimivad koordineeritult ja nende vahele on raske piiri tõmmata.

Hingamise refleksregulatsioon

Hingamise automaatne reguleerimine. Hingamiskeskus saab teavet kemoretseptoritelt ja mehhanoretseptoritelt. Kemoretseptorid asuvad suured laevad ja reageerivad hapniku kontsentratsiooni vähenemisele ja süsinikdioksiidi kontsentratsiooni suurenemisele. Neis tekivad närviimpulsid, mis jõuavad läbi närvide hingamiskeskusesse ja stimuleerivad sissehingamist. Sissehingamise lõppfaasis, kui kopsud on venitatud, ärritatakse hingamislihastes ja kopsudes paiknevaid mehhanoretseptoriid. Mehhanoretseptorites tekkivad impulsid suunatakse hingamiskeskusesse, pärsivad sissehingamiskeskust ja erutavad väljahingamiskeskust. Väljahingamise keskpunktist edastatakse impulsid hingamislihastesse, mis hakkavad lõdvestuma. Väljahingamise lõpp stimuleerib refleksiivselt sissehingamist.

Hingamise vabatahtlik reguleerimine. Ajukoor võib olla seotud hingamise reguleerimisega. Inimene võib suvaliselt (tahtmata) mõnda aega hinge kinni hoida, muuta selle rütmi ja sügavust.

Hingamise humoraalne reguleerimine

Märkimisväärne mõju hingamiskeskusele keemiline koostis verd, eriti gaasi koostis. Näiteks süsihappegaasi kogunemine verre ärritab kemoretseptoreid ja ergastab refleksiivselt hingamiskeskust. Hormoon adrenaliin on võimeline otseselt mõjutama hingamiskeskust, stimuleerides hingamisliigutusi. Sarnane tegevus võib põhjustada piimhapet, mis tekib lihastöö käigus. See on võimeline ärritama veresoontes olevaid kemoretseptoreid, mis põhjustab ka hingamise sageduse ja sügavuse suurenemist.

Hingamise reguleerimise tunnused lapsepõlves

Sünni ajal funktsionaalne moodustumine hingamiskeskus pole veel lõppenud. Hingamiskeskuse erutuvus vastsündinutel on madal, kuid neid iseloomustab kõrge vastupidavus hapnikupuudusele õhus. Hingamiskeskuse tundlikkus süsihappegaasi sisalduse suhtes suureneb koos vanusega. 11-aastaselt on juba hästi väljendunud võimalus kohandada hingamist erinevate elutingimustega. Puberteedieas tekivad ajutised muutused hingamise regulatsioonis. Teismelise keha on hapnikupuuduse suhtes vähem vastupidav. Kasvu ja arenguga tagab hapnikuvajaduse hingamisaparaadi regulatsiooni paranemine. Hingamine muutub säästlikumaks. Ajukoore arenedes paraneb võime hingamist meelevaldselt muuta – peatada hingamine või teostada kopsude maksimaalne ventilatsioon.

Füüsilise tegevuse ajal nooremad koolilapsed ei suuda oluliselt muuta hingamissügavust ja suurendada hingamisliigutuste sagedust. Hingamine muutub sagedasemaks ja veelgi pinnapealsemaks, mis vähendab ventilatsiooni efektiivsust. Noorukite keha saavutab kiiresti hapnikutarbimise maksimumtaseme, kuid ei suuda seda protsessi pikka aega kõrgel tasemel hoida.

Kõige optimaalsem on hingamine läbi nina, mille puhul väljahingamine on pikem kui sissehingamine. Õpetaja üks peamisi ülesandeid on õpetada lapsi kõndides, joostes, füüsilisel tööl õigesti hingama.