Вплив затримки дихання на мозок та м’язи

Проведені дослідження

Вчених уже давно цікавить, що відбувається в організмі дайверів, коли вони затримують дихання, що визначає межі можливого і як ці навички можна використовувати в інших умовах.

Нещодавно в Європейському журналі прикладної фізіології було опубліковано дослідження, в якому брали участь люди, які не мають спеціальної підготовки, тобто не тренують дихання. Суть експерименту проста – людина затримує дихання, а фахівці вимірюють частоту серцевих скорочень та рівень кисню. Це показує, як організм справляється з гіпоксією і що в цей час відбувається.

Цей експеримент проводився у Бельгії, у Гентському університеті. Фахівці відібрали 31 добровольця — 14 жінок та 17 чоловіків. Піддослідні затримували подих три рази поспіль із двохвилинною перервою. Було зазначено, що при повторних затримках результати були кращими. Певною мірою це пов’язано з тим, що при гіпоксії селезінка починає продукувати більшу кількість еритроцитів, функція яких перенесення кисню. Під час останньої затримки дихання у піддослідних було проведено додаткові виміри — визначали не лише частоту серцевих скорочень та оксигенацію у мозку, а й концентрацію кисню у м’язах ніг.

Випробовувані втретє затримували подих на 37 секунд. Це досить добрий показник для нетренованих людей. Нижче представлена ​​діаграма того, як при цьому виглядала середня частота пульсу. На графіці зображені перші 60 секунд (ліворуч) та останні 60 секунд (праворуч). Сірим показано час, коли людина почала і припинила затримку дихання.

Сині точки — це середні значення, їхня кількість збільшується у міру того, як людина готується затримати дихання. Можливо це пов’язано з побоюванням або збудженням, а може бути результат кількох глибоких вдихів поспіль. Випробуваним було заборонено гіпервентилювати легені перед затримкою дихання, щоб з організму не вийшла велика кількість вуглекислого газу — це дозволило б затримати дихання на більш тривалий час. Випробуваних попередили за 30 секунд, а за 10 секунд розпочато зворотний відлік.

Через 10 секунд після затримки дихання частота серцевих скорочень у піддослідних сповільнилася, і в результаті знизилася на 27 ударів на хвилину. Максимально низька частота пульсу відзначалася на 83 секунді.

Якщо кровообіг людини різко припиняється, вона протягом 30 секунд може втратити свідомість, а мозок отримає незворотні ушкодження протягом 2–10 хвилин. У процесі дослідження одна людина знепритомніла, а у другої почала сильно паморочитися голова — їх результати на графіку відзначені серією червоних і білих крапок.

Що відбувається в м’язах ніг

Як і в інших ссавців, люди мають реакцію пірнання, вона з’являється в момент затримки дихання. Вона покращується, якщо обличчя людини занурене у воду. Кровоносні судини, які ведуть до м’язів, звужуються, і кров перенаправляється в мозок. Подібність цієї реакції відбувається і на суші.

Оксигенація тканин м’язів ніг проводилася за допомогою ближньої інфрачервоної спектроскопії — через шкіру проходить інфрачервоне світло, що дозволяє виміряти, наскільки м’язи насичені киснем. Результат дослідження – рівень кисню в м’язах зменшується вже на 5 секунді затримки дихання, і продовжує падати доти, доки дихання не відновлюється. Тобто і на суші судини крові звужуються, щоб перенаправити більше крові до мозку.

Зміни в головному мозку

Оксигенація мозку також проводилася за допомогою спектроскопії у ближньому інфрачервоному діапазоні. Результати виявились дуже цікавими.

Як видно на графіку рівень кисню у головному мозку спочатку знизився. Можливо, це пов’язано з падінням артеріального тиску. Однак через 5 секунд почав зростати, а через 60 секунд став на 4% більше вихідного. Це демонстрація самозахисту мозку – людина затримує дихання, але отримує при цьому більше кисню.

Такий стан речей триває недовго. Поступово концентрація кисню зменшується і продовжує знижуватися доти, доки людина не зробить вдих. За результатами дослідження після вдиху випробуваний рівень кисню в мозку скоротився на 5%.