CC BY
24
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 236-238
Раздел V
ДИСКУССИОННЫЙ РАЗДЕЛ. ПИСЬМА В РЕДАКЦИЮ. РЕЦЕНЗИИ
УДК: 612.211
DOI: 10.12737/23875
ПЕРЕСТРОЙКА ГАЗОВОГО ГОМЕОСТАЗИСА ПРИ ПРОИЗВОЛЬНЫХ ГИПОВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ НА ФУНКЦИОНАЛЬНУЮ СИСТЕМУ ДЫХАНИЯ
(краткое сообщение)
Н.А. ФУДИН, С.В. ЧЕРНЫШЕВ
НИИ нормальной физиологии РАМН им. П.К. Анохина, ул. Моховая, д. 11, стр. 4. Москва, 125009, Россия
RESTRUCTURING OF THE GAS HOMEOSTASIS AT ARBITRARY HYPOVENTILATING IMPACT ON THE FUNCTIONAL RESPIRATORY SYSTEM
(short report)
N.A. FUDIN, S.V. TCHERNYSHEV
Institute of Normal Physiology RAMS them. PC. Anokhin str. Moss, d. 11, p. 4, Moscow, 125009, Russia
Теория функциональных систем П.К. Анохина, С.К. Судакова с принципиально новых позиций позволяет понять физиологические закономерности произвольных воздействий на гомеостазис организма и, в частности, на его дыхательные показатели.
Вполне понятно, что обеспечение газового гомеостазиса необходимо рассматривать как результат деятельности многочисленных функциональных систем организма, имеющих взаи-мозависящую архитектонику разветвленного аппарата внешнего дыхания и газообмена.
Несмотря на то, что функциональная система дыхания (ФСД) ориентирована на поддержание постоянного уровня вентиляторно-газообменных показателей в организме, такие показатели как рН, рО2, рСО2 через внешнее звено саморегуляции дыхания являются произвольно регулируемыми параметрами. Указанная физиологическая закономерность продиктована изменяющимися условиями, в которых оказывается организм человека, что в конечном итоге дает возможность стабилизировать и поддерживать на необходимом уровне газовый гомеостазис организма и обеспечивать необходимое постоянство дыхательных показателей артериальной крови. При этом дыхательные показатели артериальной крови в процессе собственной саморегуляции сохраняется на постоянном уровне, т.к. полностью зависят от среды обитания и внешних воздействий на ФСД. Однако несмотря на многообразие воз-
действующих факторов, которые могут повлиять на газовый гомеостазис, организм за счет вовлечения механизмов компенсаторной саморегуляции способен при различных условиях существования до определенных пределов поддерживать оптимальный уровень рО2 и рСО2 в организме. Как раз именно эту физиологическую задачу и призвана выполнять ФСД, основное предназначение которой направлено на обеспечение метаболических процессов организма О2 и удаление избытка СО2.
Несомненно, что этот сложный физиологический процесс осуществляется в совокупности с другими функциональными системами организма. Под воздействием влияющих факторов среды обитания и произвольной регуляции соотношение частоты дыхания (ЧД) и дыхательного объема (ДО) принимает такие значения, которые удовлетворяют метаболические потребности организма. Функциональная система дыхания в ее внешнем звене саморегуляции имеет широкие возможности для произвольного изменения объема легочной вентиляции как по частоте дыхания, так и по дыхательному объему, что в конечном итоге оказывает влияние на показатели рН, рО2 и рСО2 в артериальной крови [3]. При этом внутреннее звено саморегуляции дыхания определяет содержание газового гомеостазиса за счет внутренних вегетативных механизмов: скорости кровотока, деятельности сердечнососудистой системы, буферных свойств крови, кислородной емкости
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2016 - Т. 23, № 4 - С. 236-238 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 236-238
крови и т.д. Таким образом, ФСД объединяет в организме два полезных приспособительных результата: за счет внешнего звена саморегуляции дыхания обеспечивается газовый состав альвеолярного воздуха, а за счет внутреннего звена - показатели газового гомеостазиса. Отсюда возникает принципиально новая задача -как скажется изменение структуры и акта дыхания во внешнем звене, повлекших за собой создание нового динамического стереотипа дыхания, на показатели газового гомеостазиса и можно ли таким путем оказать произвольные на него воздействия.
Вместе с тем, при произвольно гиповенти-ляционных воздействиях на структуру и акт дыхания изменяется константный уровень рО2 и рСО2 как в альвеолярном воздухе, так и в артериальной крови легочных сосудов и тем самым через хеморецепторы сосудистого русла активно стимулируется дыхательный центр, изменения в котором ведут к возращению измененного газового гомеостазиса к исходному уровню. В данном случае, именно обратная афферентация от альвеол выступает в роли направляющего фактора перестроек газового гомеостазиса. С ее помощью ЦНС может регулировать приспособительные реакции организма человека в соответствии с условиями окружающей внешней среды, а также при произвольных воздействиях на внешнее звено саморегуляции дыхания [4].
Специфика обратной афферентации от альвеол, приходя во взаимодействие с другими восходящими возбуждениями все больше утрачивается на более высоких уровнях ЦНС. Именно на этих уровнях ЦНС возможны компенсаторные перестройки в пределах одной или нескольких функциональных систем организма [1].
Поэтому первостепенная роль образования нового динамического стереотипа дыхания при произвольных воздействиях на внешнее звено саморегуляции ФСД принадлежит, безусловно, коре головного мозга. При формировании корковой команды на дыхательный центр по мнению П.К. Анохина (1975 г.) в структурах мозга формируется опережающие возбуждение -аппарат акцептора результата действия, к которому и устремляются потоки обратной аф-ферентации от альвеол и сосудистых рецепторов. При этом необходимо подчеркнуть, что информация, которая поступает в ЦНС в результате произвольных корковых влияний на дыхательный центр, является многопарамет-
ренной, непрерывно динамически изменяющейся в зависимости от содержания рО2 и рСО2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови. Эта многообразная обратная афферен-тация, направляясь к дыхательному центру из различных периферических источников и включаясь в различной временной последовательности, объединяет нервные и гуморальные механизмы и сигнализирует о достижении полезного приспособительного результата, который зависит от ритма и глубины дыхания и установкой его объемных показателей на новом физиологическом уровне [2,4].
При произвольном воздействии на ЧД и ДО посредством гиповентиляции, изменяющей содержание альвеолярного рО2 и рСО2 открывается перспектива прямого воздействия на внутреннее звено саморегуляции и на гомеостатические его показатели. Поскольку оба звена саморегуляции данной функциональной системы (внешнее и внутреннее) работают в слаженном взаимодействии, то именно это обстоятельство позволяет поставить вопрос о правомочности управления внутренним звеном саморегуляции за счет внешнего звена данной ФСД [5,6].
Произвольная регуляция дыхания у человека осуществляется в связи с его речевой деятельностью. При этом речевой компонент -инструкция при произвольном воздействии на дыхательный акт являются определяющими [7]. По мнению К.В. Судакова (2004 г.), словесная инструкция на сенсорной основе при словесном подкреплении по механизму импринтинга формирует акцептор результата действия.
Особенностью акцептора результата действия является то, что он образуется в структуре головного мозга, как только принимается соответствующее решение к гиповентиляции через урежениядыхания по схеме: вдох - 1,2 сек., выдох - 1,5 сек., задержка дыхания после выдоха - 3-5 сек. При этом акцептор результата действия под сознательным контролем сохраняется только на первом этапе формирования нового стереотипа дыхания. На этом этапе, когда формируется новый стереотип дыхания, организм постоянно производит оценку и коррекцию достигнутых результатов (ЧД, ДО, МОД) в соответствии с исходным заданием, т.е. с исходной словесной инструкцией. На этапе занятий, когда новый стереотип дыхания сформировался потребность в сознательном контроле отпадает, т.к. вентиляторные процессы осуществляются автоматически на подсознательном уровне. В рассматриваемом
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 236-238
нами варианте акцептор результата действия направляет человека на активное выполнение задания гиповентиляционной программы дыхания. Было выявлено, что чем более тренирован организм человека к различным экстремальным воздействиям, тем более его аппарат акцептора результата действия и тем успешнее происходит удовлетворение возникшей социальной и биологической потребности [8].
Произвольное формирование нового стереотипа дыхания по словесной инструкции - это сложный интегративный процесс, состоящий из специального целенаправленного поведения человека, который через положительные вегетативные и соматические аппараты, сознательно уре-жая ритм и амплитуду дыхательных циклов, добивается формирования нового стереотипа дыхания.
Схематически весь процесс формирования нового стереотипа дыхания можно представить
следующим образом: урежение дыхания по словесной инструкции в соответствии с произвольной установкой приводит к снижению ЧД и минутного объема дыхания, увеличению рСО2 и снижению рО2 в альвеолярном воздухе и артериальной крови. В результате многократных повторений и длительного гиповентиляционного стимула в дыхательном центре формируются новые иннервационные взаимоотношения, проявляющиеся в создании уреженного ритма дыхания, т.е. нового полезного для организма высокоэффективного физиологически устойчивого приспособительного результата [9].
Произвольное геповентиляционное воздействие на ФСД найдут широкое применение в клинической практике при экстремальных условиях жизнедеятельности человека, а также в спорте высших достижений, при выполнении тренировочной и соревновательной работы большого объема и интенсивности.
Литература
References
1. Анохин П.К. Очерки по физиологии функциональных систем. М.: Медицина, 1975. с. 448.
2. Анохин П.К., Судаков К.В. Эмоции, здоровье // Будущее науки. 1973. №6. С. 190-211.
3. Юматов Е.А. Роль дыхательных показателей в регуляции частоты и амплитуды дыхания // XII съезд Всесоюзного физиол. Общества. Тбилиси, 1973. С. 129-130.
4. Судаков К.В. Доминирующая мотивация. М., 2004. С. 235.
5. Катков А.Ю. Произвольная гиповентиляция в условиях гипоксии // Специальная и климатическая физиология гипоксических состояний. 1979. Ч.2. С. 227-229.
6. Бреслав Н.С. Произвольное управление дыханием у человека. Л. Наука, 1975. С. 151.
7. Особенности рефлексов по словесной инструкции, меняющих частоту и глубину дыхательных упражнений / Смирнов К.В. [и др.] // Посвящение 120-летию со дня рождения Н.П. Павлова. Рязань, 1969. С. 221-222.
8. Фудин Н.А. Системные перестройки газового го-меостазиса в условиях произвольно программируемой дыхательной деятельности человека // Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности. М., 1988. С. 364-365.
Фудин Н.А. Газовый гомеостазис (произвольное формирование нового стереотипа дыхания). Тула, 2004. С. 215.
Anokhin PK. Ocherki po fiziologii funktsional'nykh sis-tem [Descriptions in the physiology of the functional systems]. Moscow: Meditsina; 1975. Russian. Anokhin PK, Sudakov KV. Emotsii, zdorov'e [Emotions, the health]. Budushchee nauki. 1973;6:190-211. Russian. Yumatov EA. Role of respiratory indices in the regulation of frequency and amplitude of the respiration. XII s"ezd Vsesoyuznogo fiziol. Obshchestva. Tbilisi; 1973. Russian.
Sudakov KV. Dominiruyushchaya motivatsiya [Prevailing motivation]. Moscow; 2004. Russian. Katkov AYu. Proizvol'naya gipoventilyatsiya v usloviyakh gipoksii [Arbitrary hypoventilation under the conditions of hypoxia]. Spetsial'naya i klimaticheskaya fiziologiya gipok-sicheskikh sostoyaniy. 1979;2:227-9. Russian. Breslav NS. Proizvol'noe upravlenie dykhaniem u cheloveka [Arbitrary control of respiration in the man]. L. Nauka; 1975. Russian.
Smirnov KV, et al. Osobennosti refleksov po slovesnoy instruktsii, menyayushchikh chastotu i glubinu dykhatel'nykh uprazhneniy. Posvyashchenie 120-letiyu so dnya rozhdeniya N.P. Pavlova. Ryazan'; 1969. Russian.
Fudin NA. Sistemnye perestroyki gazovogo gomeos-tazisa v usloviyakh proizvol'no programmiruemoy dykhatel'noy deyatel'nosti cheloveka [System reconstructions of gas homeostasis under the conditions of arbitrarily programmed respiratory human activity]. Fiziologicheskie mekhanizmy adaptatsii k myshech-noy deyatel'nosti. Moscow; 1988. Russian. Fudin NA. Gazovyy gomeostazis (proizvol'noe formi-rovanie novogo stereotipa dykhaniya) [Gas homeosta-sis (arbitrary formation of the new stereotype of respiration)]. Tula; 2004. Russian.
