Дыхание при повышенном и пониженном барометрическом давлении.

При производстве подводных работ водолаз дышит под давлением выше атмосферного на 1 атм. на каждые 10 м погружения. Если человек вдыхает воздух обычного состава, то происходит растворение азота в жировой ткани. Диффузия азота из тканей происходит медленно, поэтому подъем водолаза на поверхность должен осуще­ствляться очень медленно. В противном случае возможно внутрисосудистое образование пузырьков азота (кровь «закипает») с тя­желыми повреждениями ЦНС, органов зрения, слуха, сильными болями в области суставов. Возникает так называемая кессонная болезнь. Для лечения пострадавшего необходимо вновь поместить в среду с высоким давлением. Постепенная декомпрессия может продолжаться несколько часов или суток.

Вероятность возникновения кессонной болезни может быть зна­чительно снижена при дыхании специальными газовыми смесями, например кислородно-гелиевой смесью. Это связано с тем, что рас­творимость гелия меньше, чем азота, и он быстрее диффундирует из тканей, так как его молекулярная масса в 7 раз меньше, чем у азота. Кроме того, эта смесь обладает меньшей плотностью, поэтому уменьшается работа, затрачиваемая на внешнее дыхание.

С увеличением высоты над уровнем моря падает барометри­ческое давление и парциальное давление О₂, однако насыщение альвеолярного воздуха водяными парами при температуре тела не изменяется. На высоте 20 000 м содержание О₂ во вдыхаемом воздухе падает до нуля. Если жители равнин поднимаются в горы, гипоксия увеличивает у них вентиляцию легких, стимулируя ар­териальные хеморецепторы. Изменения дыхания при высотной ги­поксии у разных людей различны. Возникающие во всех случаях реакции внешнего дыхания определяются рядом факторов: 1) ско­рость, с которой развивается гипоксия; 2) степень потребления О₂ (покой или физическая нагрузка); 3) продолжительность гипоксического воздействия.

Первоначальная гипоксическая стимуляция дыхания, возникаю­щая при подъеме на высоту, приводит к вымыванию из крови СО₂ и развитию дыхательного алкалоза. Это в свою очередь вызывает увеличение рН внеклеточной жидкости мозга. Центральные хемо­рецепторы реагируют на подобный сдвиг рН в цереброспинальной жидкости мозга резким снижением своей активности, что заторма­живает нейроны дыхательного центра настолько, что он становится нечувствительным к стимулам, исходящим от периферических хеморецепторов. Довольно быстро гиперпноэ сменяется непроизволь­ной гиповентиляцией, несмотря на сохраняющуюся гипоксемию. Подобное снижение функции дыхательного центра увеличивает сте­пень гипоксического состояния организма, что чрезвычайно опасно, прежде всего для нейронов коры большого мозга.

При акклиматизации к условиям высокогорья наступает адап­тация физиологических механизмов к гипоксии. К основным фак­торам долговременной адаптации относятся: повышение содержания СО₂ и понижение содержания О₂ в крови на фоне снижения чув­ствительности периферических хеморецепторов к гипоксии, а также рост концентрации гемоглобина.

 

Физиология коры больших полушарий

Эволюция строения и функций больших полушарий головного мозга. Последствия их удаления у животных различных видов. Методы изучения функций больших полушарий. Особенности развития больших полушарий у детей.

Большие полушария — это филогенетически наиболее молодой отдел ЦНС, развивающийся из конечного мозга.

Кора — это поверхностный слой серого вещества больших полушарий, который состоит из нервных клеток с их отростками и промежуточной ткани (нейроглия, кровеносные и лимфатические сосуды).

Основными тенденциями в ходе эволюции мозга являются:

• энкефализация (энцефализация) – увеличение размеров, массы, сложности строения больших полушарий;

• кортиколизация – увеличение площади, массы, сложности строения коры больших полушарий. Кортиколизацию как эволюционную тенденцию можно подразделить на структурную и функциональную.

Структурное развитие коры идет с увеличением нервных элементов и возникновение многослойного строения коры (у амфибий — 1 слой, у птиц — 3 слоя, у селовека — 6 слоев).

Параллельно происходит усовершенствование связей как в пределах самой коры, так и её связь с другими отделами ЦНС.

В процессе эволюции происходит увеличение площади поверхности коры за счет образования борозд и извилин и теперь она (S пов.) составляет примерно 2,5 м2.

В коре ядерный тип строения нижележащих отделов ЦНС сменяется экранным типом, а именно в коре клетки лежат в одной плоскости, а также увеличивается количество чувствительных нервных клеток по сравнению с двигательными (в спинном мозге соотношение чувствительных и двигательных нейронов составляет 15: 1, а в коре — 20: 1).

В процессе эволюции увеличивается ёмкость черепа, нарастает масса мозга, что не определяет умственных способностей, а имеет отношение к изменению массы тела(у слона m = 5 кг, отношение к массе тела составляет 1/500, у обезьян — 1/50, у человека — 1/40). Вес мозга у людей широко варьирует, но как уже отмечалось, умственные способности не зависят от массы мозга. Так были проведены измерения массы мозга у гениальных людей в разные периоды истории: Тургенев — 2012 г (самый большой мозг), Байрон — 1807 г, Бехтерев — 1720 г, Павлов — 1653 г, А. Франс — 1017 г.

Важным является соотношение между отдельными долями больших полушарий: затылочная доля у обезьян составляет 30-40%, у человека — 12%, нижние теменные доли 0,7% и 0,8%, лобные доли 10% и 20%.

В ходе эволюции происходит специализация центров и кортиколизация функций.

Для оценки степени эволюционного развития мозга используют относительную массу головного мозга (т.е. соотношение массы головного мозга и массы тела), выводимое из следующей формулы:

М тела = К х М мозга 2/3

где К – коэффициент энкефализации (энцефализации) равный у грызунов 0,06; у шимпанзе бонобо – 0,3; а у человека – 1.

Разновидности коры больших полушарий по их филогенетическому возрасту:

• Архиокортекс (древнейшая кора). Обонятельные луковицы, обонятельные тракты, обонятельные бугорки.

• Палеокортекс (старая кора). Структуры, расположенные на медиальной поверхности височной доли (гиппокамп, парагиппокампальная извилина, крючок).

• Неокортекс (новая кора). Покрывает большие полушария снаружи (плащ).

Функции коры БП.

1. сенсорная — отвечает за восприятие сигналов из окружающей среды и внутренней среды, их обработка, ибо каждый анализатор имеет корковую часть.

2. условно-рефлекторная — отвечает за осуществление условных рефлексов.

3. психическая — отвечает за возникновение ощущений, восприятий, за способность к мыслительной деятельности, абстрактное мышление и запоминание, осознание сигналов из окружающей среды, осознание личностью взаимоотношения с окружением, является структурной основой осознания и интеллекта, за психические свойства личности: интересы, темперамент, характер и т. д.

Последствия удаления больших полушарий у животных:

• У рыб после удаления больших полушарий наблюдаются нарушения в виде меньшей подвижности и активности при добывании пищи.

• У земноводных (лягушек) большие полушария более развиты, но после их удаления отмечается только меньшая подвижность.

• Птицы после удаления больших полушарий могут длительное время находиться в неподвижном состоянии. Способны клевать несъедобные предметы (например, осколки стекла). Голуби без больших полушарий утрачивают половой инстинкт. Сохраняют способность летать.

• У собак после удаления больших полушарий сохраняется способность к передвижению, но нарушается зрение, слух при сохранении ориентировочных реакций. Большую часть времени находятся в состоянии сна, просыпаясь только для приема пищи и естественных отправлений. Все выработанные условные рефлексы исчезают.

• Высшие обезьяны после удаления больших полушарий утрачивают способность к передвижению и погибают через 3 недели - 2 месяца.

Основные методы исследования функций больших полушарий:

• Метод удаления (экстирпации - частичное или полное удаление коры, сопровождаемое наблюдениями за изменениями функций; аспирации)

• Метод условных рефлексов

• Электрофизиологический (регистрация биопотенциалов)

• Нейрохимический

• Метод клинико-паталогоанатомического исследования (позволяют сопоставить прижизненные изменения функций в связи с заболеваниями и последующим морфологическим обследованием после смерти)

• Методы компьютерной нейровизуализации (англ. neuroimaging techniques)

• - рентгеновская томография

• - ЯМР томография (томография с использованием ядерно-магнитного резонанса)

• - ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография - определяет радиоволны, которые испускают ядра атомов водорода при помещении обследуемого в сильное магнитное поле, компьютер выдает прижизненное изображение структур мозга)

• Термография

• Метод радиоизотопного картирования…

Возрастные аспекты физиологии коры больших полушарий:

Средний вес мозга новорожденного составляет 382 гр. (колебанияот 350 до 400 гр.). В возрасте 1 года – 680-750 гр., в 4 года – 1100-1205 гр., в 7-10 лет – 1300-1390 гр. Вес мозга к 9 месяцам жизни удваивается, к 3 годам – утраивается. Максимального веса мозг достигает на третьем десятилетии жизни. Поверхность мозга новорожденного составляет 10-12% поверхности мозга взрослого человека, в возрасте 2-4 месяцев – 50%. Особенно быстро увеличиваются размеры неокортекса. В частности это относится к таким полям, как 6, 10, 19, 46. Раньше формируются эфферентные системы (элементы) и позднее - афферентные.