Взламывая анатомию

Каждая молекула газа оказывает свое давление — парциальное давление, связанное с концентрацией газа. Газы, как и жидкости, переходят из областей высокого давления в области низкого. Поэтому углекислый газ на дыхательной поверхности перемещается из области высокого парциального давления (в легочном капилляре) в область низкого парциального давления (альвеолярное пространство). Кислород движется в обратном направлении: из области высокого парциального давления (альвеолярное пространство) в область низкого парциального давления (легочный капилляр). Это происходит до тех пор, пока газы не будут уравновешены. Если по какой-либо причине в альвеолярном пространстве не хватает кислорода, то парциальное давление снижается, а капилляры ловко сужаются, предотвращая потерю кислорода и перенаправляя кровь в другую альвеолу с более высоким парциальным давлением. Когда ненасыщенные кислородом эритроциты проходят через дыхательную поверхность, углекислый газ диффундирует наружу, а кислород проходит внутрь и обогащает кровь.

Дыхание

Помните: когда мы говорим о «дыхании», то подразумеваем газовый обмен, а не выработку энергии, которая характерна для клеточного дыхания (глюкоза + кислород → углекислый газ + вода + энергия).

Внешнее дыхание происходит только в альвеолах. Парциальное давление в этом случае будет такое:

Диффузия O₂ в альвеолярном пространстве → кровь

Диффузия CO₂ в крови → альвеолярное пространство.

Внутреннее дыхание происходит во всех тканях. Парциальное давление в этом случае работает так:

Диффузия O₂ в крови → внеклеточная жидкость → клетки

Диффузия CO₂ в клетках → внеклеточная жидкость → кровь.

Вдох-выдох

В среднем человек делает более 17 000 вдохов в день. Иногда к ним добавляется еще 6000. Несмотря на это, вы, должно быть, удивитесь, узнав, что многие люди не знают, как правильно дышать. Большинство из нас использует лишь небольшую часть объема легких для дыхания. Считается, что это приводит к множеству проблем со здоровьем, включая высокое кровяное давление, стресс и тревожность.

Дыхательный акт, или вентиляция легких, состоит из вдоха и выхода. В момент вдоха мышечно-фиброзный купол, отделяющий грудь от живота (диафрагма), сокращается и уплощается. В это же время межреберные мышцы, пролегающие между ребрами, сокращаются и расправляются, из-за чего грудная клетка расширяется и приподнимается. Объем легких увеличивается, давление в них падает ниже атмосферного, а воздух начинается затягиваться внутрь. При выдохе мышцы расслабляются, а легкие и грудная клетка возвращаются в исходное состояние. В результате давление в легких повышается и воздух вытесняется наружу.

Диафрагма

В диафрагме есть белая фиброзная часть, отверстия для крупных кровеносных сосудов и пищевода, а также периферические поперечно-полосатые мышцы для прикрепления к соседним структурам. Диафрагма получает команду для сокращения или расслабления по диафрагмальным нервам (слева и справа), которые находятся в шее. Повреждение этих нервов может привести к параличу диафрагмы — если затронуты обе стороны.

Если вы с трудом выполняете физические упражнения и быстро начинаете задыхаться, возможно, у вас есть проблемы с диафрагмой (или иннервирующими ее нервами).

Односторонний паралич часто протекает бессимптомно, и его обнаруживают случайно на рентгеновских снимках. Двусторонний паралич проявляется в виде плохой переносимости физических упражнений, одышки и усталости.

Процесс дыхания требует слаженной работы различных структур, поддерживающих жизнь.

Частота дыхания

Частота дыхания служит признаком физической формы человека. Она зависит скорее от уровня углекислого газа в крови, чем от содержания в ней кислорода. Наш мозг, а точнее его отдельные области (продолговатый мозг и Варолиев мост в стволе головного мозга), содержат хеморецепторы, которые следят за изменением pH крови. Кислотность возникает при повышенном уровне ионов водорода из-за наличия углекислого газа. Продолговатый мозг регулирует непроизвольное дыхание, посылая сигналы нужным мышцам, а Варолиев мост контролирует частоту дыхания. Повреждение этих структур часто приводит к смерти.

Транспорт крови