Дышите глубже

Дыхание - это процесс поступления воздуха в легкие и его выход из легких. Дыхание также называется вентиляцией легких. Дыхание является одним из жизненно необходимых физиологических процессов. Процесс дыхания обеспечивает обогащение организма кислородом и избавляет организм от диоксида углерода.

Итак, целью нашей работы явилось изучение зависимости нашего дыхания от влажности воздуха и занятий физической культурой.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить дыхательную систему человека.

2. Измерить частоту и глубину дыхания в различных условиях внешней среды.

3. Измерить дыхательный и жизненный объёмы лёгких.

4. Изучить лёгочные объёмы.

5. Сделать выводы.

Гипотеза: Дыхательный объём и жизненную ёмкость лёгких можно идентифицировать в домашних условиях.

Мы живём в условиях Мегаполисе, а это значит в экологически агрессивной среде. В данный момент много людей болеют болезнью органов дыхания. Большинство случаев связаны с нарушением дыхательного тракта. Поэтому мы выбрали тему, связанную с дыханием. По нашему мнению желательно каждому человеку развивать ЖЁЛ, так как чем больше ЖЁЛ, тем самочувствие болезни нас покидают, так как клетки повышают свой потенциал и куда успешнее дышаться свободнее, улучшаются, противостоят недугу.

Жизненная ёмкость легких (ЖЁЛ) - количество воздуха, выдохнутого при максимальном выдохе, после максимального вдоха.

Резервный объем вдоха (РОвд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха.

Резервный объем выдоха (РОвыд) - максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть с уровня спокойного выдоха.

Минутный объем дыхания (МОД) - это величина характеризует количество воздуха, проходящее через легкие человека в течении минуты. В спокойном состоянии он составляет 8 литров.

Дыхательный объем (ДО) - количество воздуха, проходящее через легкие при спокойном вдохе и спокойном выдохе.

Остаточный объем легких - объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха.

Максимальная вентиляция легких - максимальный объем воздуха, проходящий через дыхательную систему, при максимальной частоте дыхательных движений и их глубине.

Общая емкость легких - объем воздуха, содержащийся в легких при максимальном вдохе.

Частое дыхание - тахипноэ.

Редкое дыхание - брадипноэ.

1. Механика дыхания

Дыхательная система человека - совокупность органов, обеспечивающих функцию человека.

Органы дыхания представлены воздухоносными путями и лёгкими. Носовая полость, носоглотка служат верхними воздухоносными, или дыхательными путями. Они проводят воздух к нижним дыхательным путям - гортани, трахее, бронхам. Нижние дыхательные пути: Гортань, трахея и крупные бронхи образованы хрящевыми полукольцами, поэтому их просвет остаётся постоянными обеспечивает условия для циркуляции воздуха.

Грудная клетка представляет собой жесткий подвижный футляр для легких сердца и сосудов, который обладает упругостью. Грудная клетка активно изменяет свой объем посредством сокращения диафрагмы и других дыхательных мышц. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается и смещается в сторону брюшной полости, что приводит к увеличению объема грудной клетки, а, вслед за этим, в легких, согласно закону Бойля-Мариотта, увеличение объема легких неизбежно сопровождается понижением давления внутри них. В результате, давление становится ниже атмосферного, и воздух засасывается внутрь легких (альвеол). Таким образом совершается вдох. При спокойном дыхании 2/3 глубины вдоха обеспечивается сокращением диафрагмы, а 1/3 - сокращением наружных межреберных мышц. Усиление дыхания связано с включением в работу вспомогательных дыхательных мышц (мышц шеи и плечевого пояса). Они могут способствовать форсированию как вдоха, так и выдоха. В форсированный вдох наибольший вклад вносят внутренние межреберные мышцы и мышцы живота (брюшной пресс). При спокойном дыхании сокращаются дыхательные мышцы, обеспечивающие только вдох, тогда, как выдох совершается пассивно, за счет возникновения при вдохе силы упругости, как в легких, так и в тканях грудной клетки. Основные этапы механики дыхания можно пояснить следующей схемой: Этап вдоха. Поступление первого импульса к дыхательным мышцам. Синаптическая передача нервных импульсов. Увеличение объема грудной полости. Увеличение объема легких. Снижение давления воздуха в легких. Всасывание воздуха из атмосферы в легкие. Этап выдоха. Расслабление дыхательных мышц вслед за сокращением их при вдохе. Уменьшение объема грудной полости. Уменьшение объема легких. Повышение давления в легких. Выдавливание воздуха из легких в атмосферу. Энергия, затрачиваемая мускулатурой для осуществления свободного дыхания равна примерно 2 - 2,5 Дж, при этом 70% расходуется на преодоление эластичного сопротивления грудной клетки и легочной ткани, а остальные 30% идут на совершение работы по перемещению воздуха против сил трения. Силы трения пропорциональны скорости перемещения воздушной массы, следовательно, второй компонент энергозатрат возрастает при учащении дыхания. Энергозатраты на преодоление эластичности органов дыхания практически не зависят от частоты дыхания. В то время как энергозатраты на эластичное сопротивление в основном определяются объемом воздуха, поступающего в легкие при вдохе, то есть глубиной дыхания. Неодинаковая зависимость каждого из компонентов работы дыхательного аппарата от частоты и глубины дыхания приводит к установлению оптимального соотношения между ними. При этом соотношении работа должна поддерживаться на минимальном уровне, при данном объеме вентиляции. Под объемом вентиляции понимают минутный объем дыхания. В условиях физиологического покоя глубина дыхания обычно составляет примерно 0,5 л, а частота 12 - 16 вдохов в минуту.

В состоянии покоя (во время выдоха) диафрагма поднимается кверху двуглавым куполом, при вдохе она уплощается, опускается, и лёгкие наполняются воздухом. Умение управлять диафрагмой очень важно для певцов. Благодаря её активности у профессиональных вокалистов существуют такие характеристики, как опора дыхания, певческое вибрато и др. Газообмен происходит в альвеолах лёгких.

Альвеолы - структура в форме пузырька, открывающегося в просвет респираторных бронхиол. В лёгких человека имеется 300 млн альвеол. Стенки альвеол состоят из одного слоя клеток дыхательного эпителия и окружены мелкими кровеносными сосудами.

Если говорить о здоровье в целом, нельзя забывать о том, что вдыхаемый человеком воздух и его качество имеют такое же огромное значение, как и пища, употребляемая этим самым человеком. Другими словами, для здоровья необходимо не только правильное питание, но и экологически чистый воздух. Нельзя забывать, что именно кислород является главным источником жизнедеятельности подавляющего большинства существующих на Земле организмов.

Вдыхая загрязненный воздух, человек выводит из строя не только дыхательную систему, не способную полноценно выполнять свою функцию снабжения кислородом крови, но и сердечно-сосудистую систему. Ведь кровь и несущие ее сосуды становятся неспособны полностью очиститься от токсинов, постепенно разнося по организму вредоносные частицы. Со временем из строя выходят все системы организма, развиваются такие заболевания как бронхиальная астма, различные аллергические заболевания, иммунодефицитные состояния. Завершающим этапом загрязнения организма становится онкологическое заболевание. Симптомами, сигнализирующими о неблагополучии в дыхательной системе, могут быть: бронхоспазм, боли в горле и в области грудины, сухой или влажный кашель, одышка, повышение температуры тела.

2. Регуляция дыхания

Регуляцию дыхания осуществляет дыхательный центр - многоуровневое структурно-функциональное образование нервной системы. Он управляет дыхательными мышцами.

Регуляция дыхания - это согласованное нервное управление дыхательными мышцами, последовательно осуществляющими дыхательные циклы, состоящие из вдоха и выдоха.

Регуляция дыхания, его приспособление к изменяющимся условиям среды осуществляются нейрогуморальным путём. Благодаря этому концентрация углекислого газа и кислорода в крови поддерживается на определённом уровне.

Раздражение рецепторов кожи, боль также вызывают рефлекторное изменение дыхания. Поэтому при погружении человека в холодную воду дыхание на время останавливается.

При подъёме в горы, по мере снижения содержания кислорода, рефлекторно увеличивается интенсивность дыхания и кровообращения. Предельная высота, переносимая человеком, - 6000-8000 м. При этом имеет значение индивидуальная устойчивость и тренированность.

Во время водолазных работ на больших глубинах человек испытывает высокое давление. В этих условиях повышается растворимость газов в крови. Если водолаза быстро поднимают наверх, растворённые Газы не успевают выделиться из организма, образуют пузырьки, которые закупоривают мелкие кровеносные сосуды. Это приводит к повреждению тканей мозга. В результате возникает кессонная болезнь. Для её предотвращения водолазов следует поднимать медленно, соблюдая специальные правила.

Дыхательный центр - это сложное многоуровневое структурно-функциональное образование мозга, осуществляющее автоматическую и произвольную регуляцию дыхания.

Уровни дыхательного центра:

1. Спинальный (в спинном мозге). В спинном мозге расположены центры, координирующие деятельность диафрагмы и дыхательных мышц - L-мотонейроны в передних рогах спинного мозга. Диафрагмальные нейроны - в шейных сегментах, межреберные - в грудных. При перерезке проводящих путей между спинным и головным мозгом дыхание нарушается, т.к. спинальные центры не обладают автономностью (т.е. самостоятельностью) и не поддерживают автоматию дыхания.

2. Бульбарный (в продолговатом мозге) - основной отдел дыхательного центра. В продолговатом мозге и варолиевом мосту располагаются 2 основных вида нейронов дыхательного центра - инспираторные (вдыхательные) и экспираторные(выдыхательные).

3. Инспираторные (вдыхательные) - возбуждаются за 0,01-0,02 с до начала активного вдоха. Во время вдоха у них увеличивается частота импульсов, а затем мгновенно прекращается. Подразделяются на несколько видов.

Регуляция деятельности дыхательного центра

Бульбарный отдел дыхательного центра является главным, он обеспечивает автоматию дыхания, но его деятельность может изменяться под действием гуморальных и рефлекторных влияний.

Факторы, гуморально влияющие на дыхательный центр:

Избыток СО₂ - гиперкарбия, вызывает активацию дыхательного центра.

Недостаток О₂ - гипоксилия, вызывает активацию дыхательного центра.

Ацидоз - накопление ионов водорода (закисление), активирует дыхательный центр.

Недостаток СО₂ - торможение дыхательного центра. Избыток О2 - торможение дыхательного центра. Алколоз - торможение дыхательного центра.

Сами нейроны продолговатого мозга засчет высокой активности вырабатывают много СО₂ и локально воздействуют на самих себя. Положительная обратная связь (сами себя усиливают). Кроме прямого действия СО₂ на нейроны продолговатого мозга существует рефлекторное действие через рефлексогенные зоны сердечно-сосудистой системы (рефлексы Рейманса). При гиперкарбии возбуждаются хеморецепторы и от них возбуждение поступает к хемо чувствительным нейронам ретикулярной формации и к хемо чувствительным нейронам коры головного мозга.

Рефлекторное влияние на дыхательный центр.

1. Постоянное влияние. Рефлекс Гелинга-Брейера. Механорецепторы в тканях легких и дыхательных путей возбуждаются при растяжении и спадении легких. Они чувствительны к растяжению. От них импульсы по вакусу (блуждающий нерв) идет в продолговатый мозг к инспираторным L-мотонейронам. Вдох прекращается и начинается пассивный выдох. Этот рефлекс обеспечивает смену вдоха и выдоха и поддерживает активность нейронов дыхательного центра.

При перегрузке вакуса и перерезке рефлекс отменяется: снижается частота дыхательных движений, смена вдоха и выдоха осуществляется резко.

Другие рефлексы: растяжение легочной ткани тормозит последующий вдох (экспираторно-облегчающий рефлекс). Растяжение легочной ткани при вдохе сверх нормального уровня вызывает дополнительный вздох (парадоксальный рефлекс Хеда). Рефлекс Гейманса - возникает от хеморецепторов сердечно-сосудистой системы на концентрацию СО₂ и О₂. Рефлекторное влияние с проприорецепторов дыхательных мышц - при сокращении дыхательных мышц возникает поток импульсов от проприорецепторов к ЦНС. По принципу обратной связи изменяется активность инспираторных и экспираторных нейронов. При недостаточном сокращении инспираторных мышц возникает респираторно-облегчающий эффект и вдох усиливается.

2. Непостоянные ирритантные - расположены в дыхательных путях под эпителием. Являются одновременно механо- и хеморецепторами. Имеют очень высокий порог раздражения, поэтому работают в экстраординарных случаях. Например, при понижении легочной вентиляции объем легких уменьшается, возбуждаются ирритантные рецепторы и вызывают рефлекс форсированного вдоха. В качестве хеморецепторов эти же рецепторы возбуждаются биологически активными веществами - никотин, гистамин, простагландин. Возникает чувство жжения, першения и в ответ - защитный кашлевой рефлекс. В случае патологии ирритантные рецепторы могут вызвать спазм дыхательных путей.

В альвеолах рецепторы юкста-альвеолярные и юкста-капиллярные реагируют на объем легких и биологически активные вещества в капиллярах. Повышают частоту дыхания и сокращают бронхи. На слизистых оболочках дыхательных путей - экстерорецепторы. Кашель, чихание, задержка дыхания.

На коже - тепловые и холодовые рецепторы. Задержка дыхания и активация дыхания. Болевые рецепторы - кратковременная задержка дыхания, затем усиление. Интерорецепторы - с желудка. Проприорецепторы - со скелетных мышц.

Механорецепторы - с сердечно-сосудистой системы.