Книга Странности нашего тела - 2 - Стивен Джуан

Как именно мозг контролирует дыхание?

Мы не знаем всего о каждом аспекте дыхания. Уже более ста лет многих ученых интересует то, как это происходит. По мнению доктора Патрис Гуйен23, для поддержания дыхательного ритма требуются специальные нервные клетки (центральные хеморецепторы). Но их точное местонахождение и тип до сих пор неизвестны. Доктор Гуйен предполагает, что хеморецепторы расположены в стволе головного мозга и заполнены биологически активным веществом, которое называется глютамат. Находясь в стволе головного мозга, они могут чувствовать и реагировать на изменения уровня рН в цереброспинальной жидкости, что служит сигналом необходимости изменения дыхания. Однако, по мнению доктора Джорджа Ричерсона24, центральные хеморецепторы располагаются рядом с медиальными кровеносными сосудами ствола головного мозга, что позволяет им «пробовать» рН крови. Ричерсон также считает, что эти клетки содержат не глютамат, а серотонин.

Похожи ли легкие на воздушные шары?

(Спрашивает К. Хамптон, Скарсдейл, Нью-Йорк, США)

Легкие – мягкие и очень эластичные. Внутри у них нет пустого воздушного пространства. По большей части легкие состоят из пористой ткани, очень похожей на губку. Ее пузырьки называются альвеолами, и через их стенки происходит газообмен. Одно легкое человека содержит свыше 300 млн альвеол15.

Какого цвета легкие?

(Спрашивает К. Хамптон, Скарсдейл, Нью-Йорк, США)

Легкие взрослого человека отнюдь не розового или красного цвета, как обычно считают. Они белые или розовато-серые. К моменту полового созревания легкие покрываются темно-серыми или голубоватыми пятнышками – это неизбежное последствие вдыхания углерода, частиц пыли, грязи и всего того, что присутствует в загрязненном воздухе. Люди не стали бы начинать курить, если бы могли увидеть, чтó табачный дым оставляет после себя в легких15.

Одного ли размера легкие?

(Спрашивает К. Хамптон, Скарсдейл, Нью-Йорк, США)

Легкие разного размера. Левое легкое меньше правого, чтобы оставалось место для сердца. Тело разумно распределяет между органами внутреннее пространство15.

Могут ли люди жить с одним легким?

Да, могут, и такое бывает нередко. У того, кто страдает раком легкого, пораженный орган удаляют, и человек продолжает нормально жить.

Увеличиваются ли легкие с возрастом?

Да. Чтобы убедиться в этом, достаточно грудную клетку ребенка сравнить с грудной клеткой взрослого человека. А бóльшую часть грудной клетки занимают именно легкие. Размер легких варьируется и у взрослых людей – сравните, например, щуплого человека с крупным футболистом.

Если давление воздуха такое сильное, почему оно не травмирует нас?

(Спрашивает Джиллиан Лейси, Ньюкасл, Новый Южный Уэльс, Австралия)

Давление воздуха не оказывает на нас негативного влияния благодаря кровяному давлению. Давление внутри нашего организма выше, чем в окружающей нас атмосфере, и это позволяет нам выживать. Коротко говоря, кровяное давление – это превышение давления жидкости в кровеносной системе над атмосферным давлением.

Как и почему люди кашляют?

Кашель – важный механизм защиты легких. Это сильный, резкий выдох воздуха в результате сокращения мышц дыхательных путей. Воздух выталкивается с большой скоростью, что позволяет очистить дыхательные пути от инородных веществ.

Кашель могут стимулировать внутренние (например, воспаление дыхательных путей) или внешние (дым, пыль или химические вещества) раздражители. Кашель считается хроническим, если он продолжается более трех недель.

В процессе кашля задействованы кашлевые рецепторы, чувствительные нервы, блуждающий нерв, кашлевой центр в стволе головного мозга, афферент ные нервы и эффекторы. Афферентный нерв передает импульсы от тканей в головной мозг и спинной. Эффекторы регулируют нервные пути, увеличивая или уменьшая скорость реакции нервных путей25.

Почему я начинаю задыхаться, оказавшись на большой высоте?

Все дело в давлении воздуха. По мере того как вы поднимаетесь, давление воздуха уменьшается, как и количество в нем кислорода. На дыхание человека влияют и кислород, и углекислый газ. Углекислый газ воздействует на дыхательные центры в головном мозге, а кислород – на химические рецепторы, находящиеся в каротидных и аортальных областях легких и сердца. Эти химические рецепторы передают в мозг сигналы для стимуляции дыхания. В нормальных условиях, как это ни странно, влияние кислорода на дыхание меньше, чем углекислого газа. Дыхательная система способна снабжать кровь достаточным количеством кислорода даже тогда, когда дыхание значительно замедляется. С другой стороны, даже небольшие изменения дыхания оказывают огромное воздействие на количество углекислого газа в тканях.

Как тибетские крестьяне могут жить так высоко над уровнем моря?

В последние годы ученые выяснили, что тибетские крестьяне, живущие на высоте больше 4 тыс. м над уровнем моря, генетически приспособлены к этому. В течение более чем 10 тыс. лет высокогорные жители Тибета эволюционировали генетически, что позволяло им жить в такой среде. По сравнению с другими людьми, у жителей Тибета имеется по крайней мере один дополнительный ген, помогающий их кровяным тельцам удерживать больше кислорода. Похоже, это также усиливает их репродуктивные способности. Они могут лучше дышать и размножаться, чем другие люди в аналогичных горных условиях. Тибетцы эволюционировали в течение тысячелетий, и многие из них, не имевшие нужного гена, просто вымерли.

В такой эволюции нет ничего удивительного. В течение последних 30 лет почти 1,5 тыс. человек совершили успешное восхождение на гору Эверест. Некоторые использовали кислородные баллоны, другие рассчитывали только на кислород, содержащийся в воздухе. Многие умерли во время восхождения или спуска. Но надо заметить, что у тех, кто пользовался кислородными баллонами, шанс выжить был почти в три раза выше.

В 2004 г. доктор Ганс Хоппелер, врач из Бернского университета в Швейцарии, установил, что у скалолазов на больших высотах мышечные клетки могут повреждаться в результате кислородной недостаточности. Так что легко понять, почему тибетцам нужна была эволюция26.

Почему говорят: «Вышибить дух»?

(Спрашивает Джон Миллер, Саннивейл, Калифорния, США)

У среднего взрослого человека легкие могут вмещать около 5 л воздуха. Во время нормального дыхания объем воздуха, входящего в легкие и выходящего из них, составляет около 1/10 от общего объема воздуха в легких, то есть 500 мл. Если человек намеренно дышит глубоко, он может вдыхать 3 л воздуха (это называется резервным объемом вдоха) и выдыхать дополнительно 1 л (резервный объем выдоха). То, что остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом воздуха и составляет примерно 1 л.