Вплив затримки дихання на мозок і м’язи

Проведені дослідження

Вчених вже 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 затримку дихання. Суть експерименту проста – людина затримує дихання, а фахівці вимірюють частоту серцевих скорочень і рівень кисню. Це показує як організм справляється з гіпоксією і що в цей час відбувається.

• Даний експеримент проводився в Бельгії, в Гентському університеті. Фахівці відібрали 31 добровольців – 14 жінок і 17 чоловіків. Випробовувані затримували дихання три рази поспіль з двохвилинним перервою. Було відзначено, що при повторних затримках результати були кращими. В якійсь мірі це пов’язано з тим, що при гіпоксії селезінка починає продукувати більшу кількість еритроцитів, функція яких перенесення кисню. Під час останньої затримки дихання у випробовуваних були проведені додаткові виміри – визначали не тільки частоту серцевих скорочень і оксигенації в мозку, але і концентрацію кисню в м’язах ніг.

Випробовувані втретє затримували дихання на 37 секунд. Це досить хороший показник для нетренованих людей. Нижче подано діаграму того як при цьому виглядала середня частота пульсу. На графіку зображені перші 60 секунд (зліва) і останні 60 секунд (праворуч). Сірим показано час, коли людина почала і припинив затримку дихання.

Сині точки – це середні значення, їх кількість збільшується в міру того, як людина готується затримати дихання. Можливо це пов’язано з побоюванням або збудженням, а може бути це результат кількох глибоких вдихів підряд. Піддослідним було заборонено гіпервентіліровать легкі перед затримкою дихання, щоб з організму не віддалилося велика кількість вуглекислого газу – це б дозволило затримати дихання на більш тривалий час. Випробовуваних попередили за 30 секунд, а за 10 секунд було розпочато зворотний відлік.

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

Якщо кровообіг людини різко припиняється, він протягом 30 секунд може втратити свідомість, а мозок отримає незворотні пошкодження протягом 2-10 хвилин. У процесі дослідження одна людина втратив свідомість, а у другого стала сильно крутитися голова – їх результати на графіку відзначені серією червоних і білих точок.

Що відбувається в м’язах ніг

Як і у інших ссавців, у людей є реакція пірнання, вона з’являється в момент затримки дихання. Вона поліпшується, якщо особа людини занурене у воду. Кровоносні судини, які ведуть до м’язів, звужуються, і кров перенаправляється в мозок. Подоба 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 до тих пір, поки дихання не відновлюється. Тобто і на суші судини крові звужуються, щоб перенаправити більше крові в мозок.

Вплив затримки дихання на мозок і м’язи

Зміни в головному мозку

Оксигенація мозку теж проводилася за допомогою спектроскопії в ближньому інфрачервоному діапазоні. Результати виявилися дуже цікавими.

1. Як видно на графіку рівень кисню в 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 початкового. Це демонстрація самозахисту мозку – людина затримує дихання, але отримує при цьому більше кисню.
2. Такий стан речей триває недовго. Поступово концентрація кисню зменшується і продовжує знижуватися до тих пір, поки людина не зробить вдих. За результатами дослідження після вдиху випробовуваних рівень кисню в мозку скоротився на 5%.
3. У дайверів таке відбувається через 2,5 хвилини. Це означає, що вони не краще підтримують рівень кисню в мозку, а просто долають природне бажання зробити вдих.

Повернемося до двох випробуваним, які не змогли довго затримувати дихання. Як видно на графіку, їх показники відрізняються від інших людей. У них рівень кисню різко падає, потім деякий час відбувається компенсація, після чого знижується до критичних відміток, що й спричиняє за збій запаморочення і втрату свідомості. Крім того, на графіку видно, що у цих людей була слабка реакція на перекачування крові з м’язів до головного мозку (червоні точки). Що стосується білих точок – видно, що сталися порушення, а результат був тим же – недолік кисню в мозку.

Навіщо все це

Дані дослідження переслідували багато цілей, одна з них – удосконалення рекомендацій до тренувань з затримкою дихання для підвищення спортивних і висотних показників. У попередніх дослідженнях брали участь професійні дайвери, і було незрозуміло якими саме будуть результати звичайних непідготовлених людей. Непритомність і запаморочення говорять про те, що в подальшому необхідна обережність.

Важливо знати попереджувальні ознаки непритомності і ніколи не проводити тренування по затримці дихання в поодинці.

Читати по темі: Нічим дихати: закладеність носа без нежитю