Физиология Человека

У нетренированных людей при тяжелой мышечной работе значительной продолжительности может появиться одышка. Одышка возникает в результате неравномерной вентиляции разных участков легких, ухудшения обновления альвеолярного воздуха, снижения насыщения крови кислородом. При одышке рекомендуется усилить выдох. При относительно нетрудной работе дыхание довольно ритмично, вдох короче выдоха, а движения сочетаются с дыханием. При тяжелой или непривычной работе ритм и глубина дыхания, а также согласованность движений и дыхания могут нарушаться, а газообмен понижается. Согласование дыхания с движением совершенствуется в процессе тренировки, что способствует увеличению МОД. Максимальные мышечные усилия, интенсивная работа циклического характера (например, при спринтерском беге) чаще выполняются при поверхностном дыхании с задержкой и натуживанием ( VIII). Однократные скоростносиловые упражнения (метания, прыжки) нередко выполняются на форсированном выдохе. Натуживание способствует развитию значительных мышечных напряжений, а форсированный выдох содействует скоростносиловым усилиям.
Работа максимальной мощности выполняется преимущественно за счет развития анаэробных процессов. В этом случае газообмен во время работы не имеет существенного значения для обеспечения энергией и сохранения постоянства внутренней среды организма. Длительная же работа может быть успешно выполнена только при ритмичном относительно глубоком дыхании, обеспечивающем достаточную легочную вентиляцию и необходимый газообмен.
Во время интенсивной мышечной работы человек дышит через рот и нос. При одном лишь носовом дыхании легочная вентиляция ограничивается, уменьшается газообмен, возрастает в 22,5 раза сопротивление дыханию по сравнению с дыханием через рот из за небольшого просвета извилистых носовых ходов.
При мышечной деятельности постепенно проявляется функциональная связь между движением, дыханием и кровообращением. Оптимальное взаимодействие этих систем между собой важное условие повышения работоспособности спортсмена при физических нагрузках.

При значительной физической нагрузке легочная вентиляция у спортсменов может возрасти до 120150 л в 1 мин., а иногда и больше. Потребление кислорода в известных границах пропорционально тяжести работы. При не слишком тяжелой работе между легочной вентиляцией и потреблением кислорода существует тесная зависимость: чем больше легочная вентиляция, тем больше потребление кислорода. При очень тяжелой работе легочная вентиляция увеличивается в большей мере, чем потребление кислорода. Величины минутного объема дыхания и потребления кислорода при свободном дыхании и привычной работе большие, чем при непривычной работе и когда дыхание затруднено. Во время циклических физических упражнений значительной мощности кислород потребляется больше, чем при силовых и скоростносиловых упражнениях (подъем штанги, прыжки, метания).
Во время работы увеличивается проникновение кислорода в кровь из легких. Это вызвано раскрытием большего числа капилляров и повышением скорости кровотока через легкие. Поэтому из каждого литра вдыхаемого воздуха организм использует кислород больше (46%), чем в покое (34%). Этому также способствует и более глубокое дыхание (4045% ЖЕЛ). Подобная глубина дыхания при средней частоте дыхательных движений, равной 40 70 в 1 мин., считается оптимальной. Напротив, как очень частое поверхностное дыхание, так и редкое очень глубокое дыхание (до 80% ЖЕЛ) не может обеспечить достаточной вентиляции легких и достаточного потребления кислорода.

Перед соревнованиями дыхание усиливается. Это результат предстартовых условнорефлекторных влияний с коры больших полушарий головного мозга. Они возникают в ответ на обстановку, в которой происходят соревнования. Во время обучения физическим упражнениям между дыханием и движением формируются определенные связи. Так, одни элементы движения осуществляются на вдохе, другие на выдохе, а некоторые двигательные акты на задержке дыхания. Формирование этих связей также происходит благодаря образованию условных рефлексов.
Регуляция дыхания осуществляется также гуморальным путем. Избыток углекислоты в крови, сдвиг крови в кислую сторону могут непосредственно оказывать влияние на дыхательный центр. Например, во время напряженной мышечной работы в кровь поступают кислые продукты обмена, увеличивается концентрация углекислоты, уменьшается содержание кислорода. Эти изменения крови возбуждают дыхательный центр и усиливают дыхание.
Произвольное изменение дыхания. Задержка дыхания, гипервентиляция. Произвольная задержка дыхания наиболее простой способ управления дыхательной функцией. Во время работы и в восстановительном периоде задержка дыхания короче, чем в покое. Главный фактор, влияющий на прекращение задержки дыхания, это накопление в крови углекислого газа. При пониженном атмосферном давлении фактором, ограничивающим продолжительность задержки дыхания, является резкое снижение содержания кислорода в крови. При одновременном накоплении в крови углекислого газа и уменьшении в ней кислорода произвольная задержка дыхания еще более сокращается. Предварительная произвольная гипервентиляция (избыточная вентиляция) способствует увеличению задержки дыхания. В этом случае из организма в больших количествах, чем обычно, удаляется углекислый газ. Произвольная задержка дыхания прекращается, когда сдвиги в альвеолярном воздухе и в крови, обедненной кислородом, достигают критического уровня. Наступает момент, когда произвольная задержка дыхания прекращается, так как кортикальные импульсы не в состоянии затормозить активность дыхательных нейронов продолговатого мозга.

Нейрогуморальная регуляция дыхания. Дыхание регулируется посредством сложной системы нервных и гуморальных влияний на дыхательный центр. К числу нервных механизмов относятся рефлексы, образующиеся при раздражении рецепторов легких, скелетных мышц, хеморецепторов кровеносных сосудов.
При вдохе альвеолы легких растягиваются. В результате в рецепторах легких возникают нервные импульсы, которые по блуждающему нерву передаются в дыхательный центр, это тормозит вдох. Напротив, вначале выдоха возникающие импульсы затормаживают выдох.
При физических упражнениях большую роль в регуляции дыхания играют афферентные импульсы, образующиеся в работающих мышцах. Усиление деятельности скелетных мышц рефлекторно повышает активность дыхательного центра и увеличивает вентиляцию легких.
Рефлекторные влияния с хеморецепторов кровеносных сосудов осуществляются следующимобразом. При недостатке кислорода или избытке углекислоты в рецепторах, находящихся, например, в аорте или каротидном синусе, возникают нервные импульсы. Они передаются по центростремительным нервам в дыхательный центр и рефлекторно усиливают дыхание.
Большое значение в регуляции дыхания Имеет кора больших полушарий головного мозга. Человек может сознательно вмешиваться в дыхательный акт, произвольно усиливая, ослабляя или задерживая дыхание. Дыхание является и произвольным, и непроизвольным актом.

Иннервация дыхательных мышц осуществляется посредством эфферентных нервных волокон, которые проводят импульсы от дыхательного центра к мотонейронам спинного мозга. От мотонейронов импульсы направляются к дыхательным мышцам (межреберным и диафрагме), вызывая их активность.
Дыхательный центр. Регуляция дыхания обеспечивается дыхательным центром, который имеет многочисленные связи с разными рецепторами и нервными образованиями. Он состоит из совокупности дыхательных нейронов, находящихся в разных отделах центральной нервной системы. Большая роль в регуляции дыхания принадлежит дыхательным нейронам продолговатого мозга. При возбуждении этих нейронов импульсы передаются к нервным клеткам спинного мозга, а от них к дыхательным мышцам.
Известный физиолог Н. А. Миславский (1885) установил, что дыхательный центр имеет нервные клетки, обусловливающие вдох (инспираторные нейроны), и нервные клетки, обеспечивающие выдох (экспираторные нейроны). Между этими нейронами существуют взаимосочетанные отношения. Когда возбуждены инспираторные нейроны, заторможены экспираторные, и, наоборот, при возбуждении экспираторных нейронов тормозятся инспираторные нейроны. Эти отношения между дыхательными нейронами обусловливают чередования вдоха и выдоха.