Физиология и регуляция дыхания

Процесс дыхания охватывает все системы организма и состоит из нескольких этапов — внешнего дыхания (вентиляции легких), газообмена в легких, транспорта газов кровью, газообмена в тканях и клеточного дыхания.

Внешнее дыхание

Ноздри

Мало кто знает, что человек дышит чаще всего только через одну ноздрю — это происходит вследствие смены носовых циклов. Одна из ноздрей является главной, а другая — дополнительной, и то правая то левая выполняет роль ведущей.

«Смена ведущей ноздри происходит каждые 4 часа, и в ходе носового цикла кровеносные сосуды сжимаются у ведущей ноздри, и расширяются в дополнительной, увеличивая или уменьшая просвет, через который проходит воздух в носоглотку.»

Легкие

Легкие — самый объемный внутренний орган нашего организма. Они очень похожи на дерево (этот отдел так и называется − бронхиальное дерево), увешанное пузырьками (альвеолами). Известно, что легкие содержат почти 700 млн. альвеол. И это функционально оправдано — именно они выполняют главную роль в воздухообмене. Стенки альвеол настолько эластичны, что могут растягиваться в несколько раз при вдохе.

Если сравнить площадь поверхности альвеол и кожи, то открывается интересный факт: несмотря на кажущуюся компактность, альвеолы в десятки раз превышают по площади кожные покровы.

Жизненная емкость легких

Важным показателем развития органов дыхания является жизненная емкость легких. Это наибольший объем воздуха, который может выдохнуть человек после глубокого вдоха. У взрослого человека жизненная емкость в среднем составляет 3500 мл.У спортсменов этот показатель обычно на 1000-1500 мл больше, а у пловцов может достигать 6200 мл. При большой жизненной емкости легкие лучше вентилируются, организм получает больше кислорода.

Часто, у людей, склонных к полноте жизненная емкость легких на 10% меньше, поэтому у них обмен газов в легких понижен.

Дыхательные мышцы

Для осуществления вентиляции легких необходимо осуществлять работу, которая выполняется за счет сокращения дыхательных мышц.

Дыхательные мышцы делятся на основные — диафрагма, наружные межреберные, внутренние межреберные, и вспомогательные — большие и малые грудные, лестничные, грудино-ключично-сосцевидные, переднюю зубчатую, мышцы передней брюшной стенки (прямая, внутренняя и наружная косые и поперечная).

В дыхании участвует много мышц и все их можно и нужно тренировать.

Типы дыхания

Условно внешнее дыхание можно разделить на типы:
Если вдох происходит главным образом за счет сокращения диафрагмы и смещения (вниз и вперед) органов брюшной полости, то такое дыхание называют брюшным или диафрагмальным;
Если же за счет сокращения межреберных мышц — грудным. У большинства людей дыхание смешанное с преобладанием диафрагмального или грудного дыхания. Это зависит от многих факторов.

У людей с развитой дыхательной мускулатурой преобладает диафрагмальное дыхание.

Интересный факт — наша осанка сильно влияет на дыхание, а дыхание на осанку.

Энергозатраты на дыхание

При спокойном дыхании на работу дыхательных мышц затрачивается 2-3% от всей энергии, расходуемой организмом. При усиленном дыхании эти затраты могут достигать 30%. У людей с заболеваниями легких и дыхательных путей эти затраты могут быть еще выше.
Диафрагмальное дыхание более энергозатратно, так как требует преодоления эластического сопротивления легких. При этом диафрагмальное дыхание более редкое, задействует больший объем легких и лучше насыщает кровь кислородом.

Дыхательные практики — пранаямы по энергозатратам сравнимы с полноценной кардиотренеровкой.

Газообмен в легких и тканях

Основная задача легких не просто перегонять воздух, а осуществлять процесс газообмена. В легких меняется состав вдыхаемого воздуха. И здесь основная роль принадлежит кровеносной системе. Ее можно представить большой рекой с притоками и ручейками.
Кислород, поступивший в альвеолы, проникает в стенки капилляров. Это происходит потому, что в крови и воздухе, содержащимся в альвеолах, давление разное. Венозная кровь имеет меньшее давление, чем воздух альвеол. Поэтому кислород из альвеол устремляется в капилляры. Давление же углекислого газа меньше в альвеолах, чем в крови. По этой причине из венозной крови углекислый газ направляется в просвет альвеол.
В крови имеются специальные клетки — эритроциты, содержащие белок гемоглобин. Кислород присоединяется к гемоглобину и путешествует в таком виде по организму. Кровь, обогащенная кислородом, называется артериальной.
В клетках артериальная кровь отдает кислород, забирает углекислый газ — продукт жизнедеятельности. И начинается обратный процесс: тканевые капилляры — вены — сердце — легкие. В легких обогащенная углекислым газом кровь (венозная) поступает опять в альвеолы и вместе с остатками воздуха выталкивается наружу. Углекислый газ, также как и кислород, переносится с помощью гемоглобина. Итак, в альвеолах происходит двойной газообмен.

Интересный факт, одна из сопутствующих функций лёгких — очищение крови от мелких тромбов и поддержка ее кислотно-щелочного баланса

Регуляция дыхания

Регуляцию дыхания обеспечивает дыхательный центр, который задает дыхательный ритм, то есть организует сокращение дыхательных мышц с определенной силой и частотой так, чтобы вдох плавно переходил в выдох
Именно в ДЦ стекается и обрабатывается вся информация от разных видов рецепторов, участвующих в регуляции дыхания, и отсюда посылаются команды, обеспечивающие координацию ритма и силы сокращения дыхательных мышц.
Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов, которые объединены общей функцией и расположены на разных «этажах» ЦНС. Выделяют 4 «этажа»: спинной мозг, продолговатый мозг, варолиев мост, кора больших полушарий. Каждый из перечисленных отделов выполняет определенную функцию.
Таким образом, в регуляции дыхательного процесса принимают участие различные структуры мозга, обеспечивая участие дыхательной системы в поведенческих реакциях, изменение дыхания при эмоциях, участие дыхания при речи, пении и т.д.

Осознанно меняя параметры дыхания мы оказываем сильное воздействие на все уровни нашей нервной системы

Потребность тканей в кислороде

Потребности тканей в кислороде зависят от функционального состояния клеток, входящих в ее состав. Скорость потребления кислорода обычно выражается в мл кислорода на 1 г веса в минуту . В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом , серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга ), печенью и корковым веществом почек . В тоже время скелетные мышцы , селезенка и белое вещество головного мозга в покое потребляют мало кислорода.
При увеличении активности какого-либо органа потребность его в кислороде увеличивается. При физической нагрузке потребление кислорода миокардом может увеличиться в 3 — 4 раза, а работающими скелетными мышцами — более чем в 20 — 50 раз по сравнению с покоем.

Мозг и сердце самые крупные потребители кислорода. Практика дыхания — пранаяма помогает им восстановиться, поддерживает их тонус и долголетие