Человек дышащий. Как дыхательная система влияет на наши тело и разум и как улучшить ее работу - Светлана Евгеньевна Проскурина
Глава 6
Дыхание и мозги
Управление дыханием
Чтобы чем-либо управлять, нужно знать потребности и возможности того, чем ты, собственно, управляешь, а еще отслеживать положение дел в данный конкретный момент, чтобы твои указания соответствовали ситуации и исправляли ее, а не усугубляли. Большинство нерадивых начальников сказали бы сейчас, что вовсе не обязательно что-то знать о подчиненных, но наш мозг – хороший начальник. Для управления дыханием он получает очень много сигналов из разных областей тела и, что немаловажно, его датчики дают информацию разного типа. Благодаря этому есть возможность довольно тонко настраивать дыхание в зависимости от потребностей тела.
Три основных сигнала приходят из крови – это информация о количестве СО2 в крови, количестве О2 (парциальные давления этих газов) и о pH крови. Все три параметра улавливает область мозга, которая называется дыхательный центр. Это такая станция по отслеживанию параметров крови, как контроль качества воды на водозаборе. В зависимости от содержания газов в крови центр активирует либо вдох, либо выдох. Впервые дыхательный центр был найден и описан русским физиологом Николаем Миславским, работавшем в Казанском университете.
Из-за своей древности часть мозга (она называется продолговатый мозг), в которой находится дыхательный центр, более устойчива к повреждениям и к недостатку кислорода. Если у человека часто отключается сознание в экстренных и не очень ситуациях (например, во сне), то остановка дыхания – не настолько частое явление и обычно говорит об очень сильном повреждении мозга, несовместимым с жизнью. Не исключено, что эволюция нарастила нам большие полушария мозга, только чтобы защитить и спрятать под них куда более важный с точки зрения жизнеобеспечения продолговатый мозг. Ведь действительно, если легонько ткнуть иголочкой в эту область мозга, дыхание прекращается и организм умирает. Конечно, у эволюции были и другие причины отрастить нам большие полушария. Если бы у них была только защитная функция, их было бы лучше сделать из мягенького жира, а не из хрупких нервных клеток.
Кроме датчиков в самом мозгу, есть еще и датчики на периферии – хеморецепторы внутри кровеносных сосудов (см. рис. 25). Такие есть в дуге аорты – это самый большой сосуд, через который кровь распределяется по всему телу, а еще в месте разветвления сонных артерий, по которым кровь идет к мозгу. Естественно, если уж и контролировать качество крови, то, в первую очередь, той, что идет к себе любимому, думает мозг. А что там получат ноги, руки, жир и прочие вассалы, не настолько важно и интересно. В реальности по всему телу в покое вся кровь прокачивается за 1 минуту, то есть рецепторы в мозге узнают о том, сколько СО2 и О2 было в крови наших ног в течение всего лишь 1 минуты. Довольно быстрое оповещение. Рецепторы мозга больше всего реагируют на сдвиги pH крови и на количество СО2 в ней. Именно СО2, а не кислорода. Даже малейшее увеличение количества этого газа в крови, допустим всего на 2,5 %, заставляет нас дышать чаще на 40 %, и вместо обычных 15 вдохов в минуту мы делаем уже 21.
Если вы приложите пальцы к боковой части шеи, как на рис. 26, вы почувствуете пульс именно в сонной артерии.
Рис. 25. Сонная артерия с каротидным тельцем – датчиком кислорода крови
Рис. 26. Измерение пульса в сонной артерии
Именно увеличение углекислого газа в конце каждого выдоха заставляет нас вдохнуть. И чем его больше, тем сильнее желание вдохнуть и тем слаще кажется воздух. Такое же удовольствие мы получаем, когда проветриваем затхлую комнату или открываем окно в душном автобусе, несмотря на крики тех, кому дует. После этого рецепторы СО2, которые истошно «орали» нашему мозгу о том, что здесь душно, наконец замолкают и от этого становится так хорошо, так спокойно.
Недостаток кислорода намного лучше чувствуют рецепторы в кровеносных сосудах, но для этого нужно, чтобы его количество в крови снизилось очень сильно. Это редко бывает в покое, но случается при физической нагрузке, недостатке кислорода в воздухе, например в горах или при недостаточной вентиляции легких у больных. У нормального человека в обычных условиях датчики кислорода почти всегда молчат.
Кроме этого, мозг знает, насколько сильно растянулись легкие при вдохе. Если рецепторы растяжения активно посылают сигнал, мозг тормозит вдох и запускает выдох, а то еще, не ровен час, порвутся легкие! Еще в самой легочной ткани есть так называемые J-рецепторы, которые говорят мозгу о боли, об отеке легких, в случае, например, пневмонии. И конечно, ирритантные рецепторы, датчики раздражения в бронхах и дыхательных путях. Они запускают в мозге программу «кашель» и программу «чихание». Сигналы от дыхательных мышц – диафрагмы, межреберных мышц, мышц пресса и вспомогательных мышц шеи, информация о движении рук и ног тоже отправляются в дыхательный центр. Если мы интенсивно двигаемся, мозг подстраивает дыхание и учащает его заранее, еще до того, как мы реально начали страдать от избытка углекислого газа и недостатка кислорода.
Если по какой-то причине в крови меняется pH, датчики тоже срабатывают и меняют дыхание. Дыхание – самый быстрый способ нашего тела поддержать pH. Дышим чаще, и вот, лишняя кислота нейтрализовалась, ведь мы выдохнули много углеКИСЛОГО газа. Дышим реже и глубже – углекислый газ с нами и готов нейтрализовать лишнюю щелочь в крови.
Долгое время ученые искали и никак не могли найти какие-то нейроны или механизмы, которые задавали бы дыхательный ритм, возбуждались сами по себе, чтобы вызвать вдох и выдох. У некоторых ритмических процессов в нашем теле есть такие внутренние метрономы, которые задают ритм. Такие есть в сердце, поэтому оно умеет биться, даже если его вынуть из тела, есть в пищеварительном тракте и кишечнике – он тоже умеет двигаться даже отдельно от хозяина, для дыхания тоже логично было бы наличие такого внутреннего ритма. И вот, в 1991 году в журнале «Science» вышла статья, описывающая группы нейронов,
