Дыхание при физической работе, при повышенном и пониженном давлении. Резервные возможности системы дыхания. Защитные дыхательные рефлексы. Дыхание при речи.

У тренированных людей при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50—100 л/мин по сравнению с 5—8 л в состоянии относительного физиологического покоя. Повышение минутного объема дыхания при физической нагрузке связано с увеличением глубины и частоты дыхательных движений. При этом у тренированных людей, в основном, изменяется глубина дыхания, у нетренированных — частота дыхательных движений.
При физической нагрузке увеличивается концентрация в крови и тканях углекислого газа и молочной кислоты, которые стимулируют нейроны дыхательного центра как гуморальным путем, так и за счет нервных импульсов, поступающих от сосудистых рефлексогенных зон. Наконец, активность нейронов дыхательного центра обеспечивается потоком нервных импульсов, поступающих от клеток коры головного мозга, обладающих высокой чувствительностью к недостатку кислорода и к избытку углекислого газа.

Одновременно возникают приспособительные реакции в сердечно-сосудистойсистеме. Увеличиваются частота и сила сердечных сокращений, повышается артериальное давление, расширяются сосуды работающих мышц и суживаются сосуды других областей.

Таким образом, система дыхания обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Системы же кровообращения и крови, перестраиваясь на новый функциональный уровень, способствуют транспорту кислорода к тканям и углекислого газа к легким

При подъеме на большую высоту (около 4 км над уровнем моря и выше) развивается состояние, называемое горной болезнью: отмечается учащение пульса и дыхания, головная боль, мышечная слабость и др. Причиной этому является резкий недостаток кислорода в тканях организма - кислородное голодание (гипоксия). Известно, что по мере подъема на высоту атмосферное давление падает, в результате снижается давление кислорода (парциальное) в легочных альвеолах и уменьшается количество кислорода, переходящее из легких в кровь. Понижение содержания кислорода в крови ведет к недостаточному поступлению его в ткани, что сопровождается различными нарушениями в деятельности организма. Чтобы избежать этого, при полетах на больших высотах применяют специальные кислородные приборы. Вдыхание кислорода приводит к повышению его содержания в крови.

В условиях повышенного атмосферного давления находятся люди, работающие в кессонах или под водой. Это может быть причиной состояния, называемого кессонной болезнью; для нее характерны боли в суставах и мышцах, кожный зуд, головокружение, рвота, иногда обморок (в тяжелых случаях может наступить смерть). По мере повышения атмосферного давления, например при погружении водолаза, давление газа в легочных альвеолах увеличивается. Вследствие этого из легких в кровь переходит не только кислород, но и азот.

Азот находится в крови в растворенном состоянии и при нормальном атмосферном давлении; при повышенном же давлении содержание его возрастает.

По мере понижения повышенного атмосферного давления до нормального, например при подъеме водолаза из глубины на поверхность воды, излишек азота переходит из крови в воздух. Если давление понижается очень быстро, весь излишек азота из крови выделиться не успеет и в кровеносных сосудах образуются из него пузырьки газа. Они циркулируют вместе с кровью и могут вызвать закупорку сосудов, что сопровождается различными нарушениями в деятельности организма. Одной из мер предупреждения кессонной болезни является медленный переход от повышенного атмосферного давления к нормальному. Защитные дыхательные рефлексы — чиханье и кашель — имеют важное значение, способствуя удалению из дыхательных путей и полости носа инородных тел.

На дыхание рефлекторно влияют также раздражения слизистых оболочек дыхательных путей. Возникающие при их раздражении рефлексы являются защитными, так как обеспечивают удаление различных раздражающих агентов или препятствуют попаданию их в легкие.

Раздражающие вещества, например пары аммиака, возбуждая чувствительные окончания тройничного нерва, вызывают остановку дыхания в состоянии выдоха. Одновременно наступает сужение бронхов, которые иннервированы блуждающим нервом. Из этого следует, что возбуждение ядра тройничного нерва оказывает влияние не только на дыхательный центр, но и на ядро блуждающих нервов.

Пыль и слизь, накапливающиеся в дыхательных путях, а также попавшие туда инородные тела, вызывая раздражение окончании гортанного нерва, приводят к появлению судорожных выдыхательных движений. В начале каждого выдоха голосовая щель закрыта, когда же в процессе выдоха легких и дыхательных путях создается определенное давление, голосовая щель мгновенно раскрывается и воздух из дыхательных путей толчком с большой скоростью выбрасывается наружу.

Так возникает кашель, при котором сильные воздушные толчки способствуют очищению дыхательных путей. Если же раздражаются рецепторы слизистой носа, то возникает рефлекторное чиханье, при котором воздух с силой выдыхается через нос, приводит к очищению носовых ходов.

Произнесение речи тесно связано с дыханием. Речь образуется в фазе выдоха, при этом в процессе выдоха воздушная струя осуществляет одновременно голосообразующую и артикуляционную функции. Дыхание в момент речи существенно отличается от обычного, когда человек молчит. Понятно, что для более длительного выдоха необходим и больший запас воздуха. Поэтому в момент речи значительно увеличивается объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха (примерно в 3 раза). Вдох при речи становится более коротким и более глубоким, выдох намного (в 5-8 раз) длиннее вдоха (в то время как вне речи продолжительность вдоха и выдоха примерно одинакова) и осуществляется при активном участии выдыхательных мышц (брюшной стенки и внутренних межреберных мышц). Это обеспечивает его наибольшую длительность и глубину и, кроме того, увеличивает давление воздушной струи, без чего невозможна звучная речь. Кроме того, в момент речи число дыхательных движений вдвое меньше (8-10 в мин), чем при обычном (без речи) дыхании (16-20 в мин).

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха. Этот объем воздуха называется дыхательным объемом. При глубоком вдохе можно дополнительно вдохнуть еще 1500 мл воздуха (резервный объем вдоха). А после спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть еще 1500 мл воздуха (резервный объем выдоха). Сумма этих трех объемов составляет жизненную емкость легких.