Бег и дыхание у млекопитающих

Брамбл и Кэрриер [1983] систематически исследовали синхронизацию между

Дыхание и движение у бегающих млекопитающих. Фазовая блокировка конечностей и дыхательных путей.

Частота была записана во время бега на беговой дорожке кроликами и во время

Передвижение по твердой земле у собак, лошадей и людей. Было обнаружено, что при высоких

Скорость, бег четвероногих видов обычно синхронизировать локомоторно и respira-

Основные циклы с постоянным соотношением 1: 1 (шагов на вдох) как на рыси, так и на галопе

(Рис. 4.27). Бегуны-люди используют несколько схем с фазовой синхронизацией (4: 1, 3: 1, 2: 1,

Стр. Решебника 154

132

Синхронизация двух и многих осцилляторов

1: 1, 5: 2 и 3: 2), хотя режим 2: 1 представляется предпочтительным (рис. 4.28). Это

Остается неясным, есть ли синхронизация дыхания и двигательной активности

3

4

5

6

Шагов в секунду

0,5

1.0

1.5

2.0

2,5

Вдохи на шаг

Рисунок 4.27. Связь между дыханием и частотой шага у зайца-зайца Лепуса

Californicus бегает на беговой дорожке. Каждая точка данных представляет собой среднее значение трех последовательных

Шаги. Закрашенные кружки - данные, полученные, когда животное было незрелым; открытые круги

Были получены, когда он был младше взрослого. На более низких скоростях было два полных

Дыхательные циклы на локомоторный цикл. На более высоких скоростях заяц резко переходил на

Синхронный режим, тем самым вдвое уменьшая частоту дыхания. Когда вынужден

бегать с переходной скоростью примерно четыре шага в секунду, животное

Неоднократно чередовал два шаблона, таким образом демонстрируя блокировку 3: 2. Построено с использованием данных

из [Bramble and Carrier 1983].

Рисунок 4.28. Осциллографическая запись походки и дыхания свободно бегающих млекопитающих.

Верхний след - это ступня правой передней конечности (лошадь) или ноги (человека). Нижний

след - это дыхание, записанное с микрофона в лицевой маске. (а) Лошадь на галопе.

(b) Человек во время смены режима с 4: 1 на 2: 1. Горизонтальные полосы обозначают время

Шкала (2 с). Перепечатаносразрешения Bramble and Carrier, Science, Vol. 219,

С. 251–256. Авторское право 1983 г. Американская ассоциация содействия развитию

Наука.

Стр.155

4.4 Разнообразные примеры

133

Повышает работоспособность, или это просто физиологически нерелевантное последствие

Общего свойства связанных осцилляторов.

Синхронизация сердцебиения, дыхания и передвижения у людей, идущих или

бег на беговой дорожке изучался Niizeki et al. [1993].

4.4.2

Синхронизация двух осцилляторов соленой воды

Генератор соленой воды состоит из цилиндрической пластмассовой чашки с водным раствором NaCl.

Помещен во внешний сосуд, содержащий чистую воду. Чашка имеет небольшое отверстие в

Нижний. Если измерить электрический потенциал в чашке, окажется, что он колеблется.

За счет колебательного притока и оттока чистой воды и соленой воды соответственно. Если

Две такие чашки помещены в общий внешний сосуд, противофазная синхронизация

Колебания наблюдаются, если соотношение между поверхностями чашки и внешней

сосуд достаточно большой [Nakata et al. 1998].

4.4.3

Улавливание колебаний трубного давления в

Нефроны

Эффекты синхронизации, связанные с контролем почечного кровотока, были рассмотрены Ипом.

и Holstein-Rathlou [1996]. Нормальное функционирование почек требует поддержания

Постоянного почечного кровотока. Это обеспечивается специальным механизмом обратной связи.

(тубулогломерулярная обратная связь), действующая на уровне отдельного нефрона; этот рег-

Уляция часто приводит к возбуждению колебаний. Эти колебания автономны.

И не зависит от сердечного и дыхательного ритмов. Эксперименты показывают, что

Соседние нефроны, которые принадлежат одной и той же корковой лучевой артерии, обычно

Синхронизировать свои колебания. Было высказано предположение, что взаимодействие нефронов

Было связано с распространением сигнала от системы обратной связи по преклубочковому

Сосудистая сеть.

Феномен увлечения, вероятно, также лежит в основе резонанса, наблюдаемого в почечной

Кровоток, когда артериальное давление колеблется с частотой, близкой к

Собственные частоты отдельных нефронов. В этой ситуации почка

Не саморегулируется. Вместо этого сильные колебания почечного кровотока и канальцев