Les étapes d'assimilation de l'oxygène par l'organisme sont brèves. Système d'alimentation en oxygène du corps (enfant). Questions et tâches

Chapitre 8.Système d'alimentation en oxygène du corps

Les réactions d'oxydoréduction se produisant continuellement dans chaque cellule du corps nécessitent un afflux constant de substrats d'oxydation (glucides, lipides et acides aminés) et un agent oxydant - l'oxygène. Le corps dispose d'une quantité impressionnante de nutriments - des réserves de glucides et de graisses, ainsi qu'une énorme quantité de protéines dans les muscles squelettiques. Par conséquent, même un jeûne relativement long (plusieurs jours) ne cause pas de dommages importants à une personne. Mais il n'y a pratiquement pas de réserves d'oxygène dans le corps, à l'exception de la petite quantité contenue dans les muscles sous forme d'oxymyoglobine. Par conséquent, sans son apport, une personne ne peut survivre que 2-3 minutes, après quoi le soi-disant " mort clinique" survient. Si l'apport d'oxygène aux cellules du cerveau n'est pas rétabli dans les 10 à 20 minutes, de tels changements biochimiques se produiront dans celles-ci, qui perturberont leurs propriétés fonctionnelles et entraîneront la mort prématurée de tout l'organisme. D'autres cellules du corps peuvent ne pas être affectées dans la même mesure, mais les cellules nerveuses sont extrêmement sensibles au manque d'oxygène. C'est pourquoi l'un des systèmes physiologiques centraux du corps est le système d'approvisionnement en oxygène fonctionnel, et l'état de ce système particulier est le plus souvent utilisé pour évaluer la "santé".

Le concept du régime d'oxygène du corps. L'oxygène parcourt un long chemin dans le corps (Fig. 18). En pénétrant à l'intérieur sous forme de molécules de gaz, il participe déjà dans les poumons à un certain nombre de réactions chimiques qui assurent son transport ultérieur vers les cellules du corps. Là, en entrant dans les mitochondries, l'oxygène oxyde une variété de composés organiques, les convertissant finalement en eau et en dioxyde de carbone. Sous cette forme, l'oxygène est éliminé du corps.

Qu'est-ce qui fait que l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les poumons, puis dans le sang, et de là dans les tissus et les cellules, où il entre déjà dans des réactions biochimiques ? Évidemment, il y a une certaine force qui détermine exactement cette direction de mouvement des molécules de ce gaz. Cette force est un gradient de concentration. La teneur en oxygène de l'air atmosphérique est beaucoup plus élevée que dans l'air de l'espace intrapulmonaire (alvéolaire). La teneur en oxygène dans les alvéoles - les vésicules pulmonaires dans lesquelles les échanges gazeux entre l'air et le sang - est beaucoup plus élevée que dans le sang veineux. Les tissus contiennent beaucoup moins d'oxygène que le sang artériel et les mitochondries contiennent une quantité négligeable d'oxygène, car les molécules de ce gaz qui y pénètrent entrent immédiatement dans un cycle de réactions oxydatives et sont converties en composés chimiques. Cette cascade de concentrations progressivement décroissantes, reflétant les gradients de force, à la suite desquels l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les cellules du corps, est communément appelée le régime d'oxygène du corps (Fig. 19). Au contraire, le régime d'oxygène est caractérisé par les paramètres quantitatifs de la cascade décrite. L'étage supérieur de la cascade caractérise la teneur en oxygène de l'air atmosphérique, qui pénètre dans les poumons lors de l'inhalation. La deuxième étape est la teneur en O2 dans l'air alvéolaire. La troisième étape est la teneur en O2 du sang artériel juste enrichi en oxygène. Et enfin, la quatrième étape est la tension de l'oxygène dans le sang veineux, qui a fait don de l'oxygène qu'il contenait aux tissus. Ces quatre étapes forment trois "vols", qui reflètent les processus réels d'échange gazeux dans le corps. Le "span" entre les 1ère et 2ème étapes correspond aux échanges gazeux pulmonaires, entre les 2ème et 3ème étapes - au transport de l'oxygène par le sang, et entre les 3ème et 4ème étapes - aux échanges gazeux tissulaires. Plus la hauteur de marche est élevée, plus la différence de concentration est grande, plus le gradient auquel l'oxygène est transporté à ce stade est élevé. Avec l'âge, la hauteur de la première "tranche", c'est-à-dire le gradient des échanges gazeux pulmonaires, augmente; la deuxième "tranche", c'est-à-dire le gradient de transport du sang 02, tandis que la hauteur de la troisième "travée", reflétant le gradient d'échange gazeux tissulaire, diminue. La diminution liée à l'âge de l'intensité de l'oxydation des tissus est une conséquence directe de la diminution avec l'âge de l'intensité du métabolisme énergétique.

Riz. 18. Transport de l'oxygène chez l'homme (direction indiquée par les flèches)

Riz. 19. Cascade de tensions d'oxygène dans l'air inhalé (I), dans les alvéoles (A), les artères (a) et les veines (K) Chez un garçon de 5 ans, un adolescent de 15 ans et un adulte 30 ans

Ainsi, l'assimilation de l'oxygène par l'organisme se déroule en trois étapes, qui sont séparées dans l'espace et dans le temps. La première étape - l'injection d'air dans les poumons et l'échange de gaz dans les poumons - est également appelée respiration externe. La deuxième étape - le transport des gaz par le sang - est réalisée par le système circulatoire. La troisième étape - l'assimilation de l'oxygène par les cellules du corps - est appelée tissu, ou respiration interne.

Échange de gaz dans les poumons. Les poumons sont des sacs hermétiques reliés à la trachée au moyen de grandes voies respiratoires - les bronches. L'air atmosphérique à travers les cavités nasale et buccale pénètre dans le larynx et plus loin dans la trachée, après quoi il est divisé en deux flux, dont l'un va vers le poumon droit, l'autre vers la gauche (Fig. 20). La trachée et les bronches sont composées de tissu conjonctif et d'un squelette d'anneaux cartilagineux qui empêchent ces tubes de se plier et de bloquer les voies respiratoires lors de divers changements de position du corps. En entrant dans les poumons, les bronches sont divisées en de nombreuses branches, dont chacune se divise à nouveau, formant ce que l'on appelle "l'arbre bronchique". Les branches les plus fines de cet "arbre" sont appelées bronchioles, et à leurs extrémités se trouvent des vésicules pulmonaires, ou alvéoles (Fig. 21). Le nombre d'alvéoles atteint 350 millions et leur superficie totale est de 150 m2. C'est cette surface qui représente la zone d'échange de gaz entre le sang et l'air. Les parois des alvéoles sont constituées d'une seule couche de cellules épithéliales, à laquelle se trouvent les capillaires sanguins les plus minces, également constitués d'un épithélium monocouche. Cette conception, due à la diffusion, permet une pénétration relativement aisée des gaz de l'air alvéolaire dans le sang capillaire (oxygène) et en sens inverse (dioxyde de carbone). Cet échange de gaz se produit du fait qu'un gradient de concentration de gaz est créé (Fig. 22). L'air dans les alvéoles contient une quantité relativement importante d'oxygène (103 mm Hg) et une petite quantité de dioxyde de carbone (40 mm Hg). Dans les capillaires, au contraire, la concentration de dioxyde de carbone est augmentée (46 mm Hg) et l'oxygène est réduit (40 mm Hg), car ces capillaires contiennent du sang veineux collecté après avoir été dans les tissus et eux l'oxygène, recevant du carbone dioxyde en retour. Le sang circule en continu dans les capillaires et l'air des alvéoles se renouvelle à chaque inspiration. Le sang s'écoulant des alvéoles enrichi en oxygène (jusqu'à 100 mm Hg) contient relativement peu de dioxyde de carbone (40 mm Hg) et est à nouveau prêt pour les échanges gazeux tissulaires.

Riz. 20. Schéma de la structure des poumons (A) et des alvéoles pulmonaires (B)

A :] - larynx ; 2 - trachée; 3 - bronches; 4 - bronchioles; 5 - poumons;

B : 1 - réseau vasculaire ; 2, 3 - alvéoles à l'extérieur et en coupe ; 4 -

bronchiole; 5 - artère et veine

Riz. 21. Schéma de la ramification des voies respiratoires (gauche). Le côté droit de la figure montre la courbe de la section transversale totale des voies respiratoires au niveau de chaque branche (3). Au début de la zone de transition, cette zone commence à augmenter de manière significative, ce qui se poursuit dans la zone respiratoire. Br - bronches; Bl - bronchioles; KBl - bronchioles terminales; DBL - bronchioles respiratoires; AX - passages alvéolaires; A - alvéoles

Riz. 22. Échanges gazeux dans les alvéoles pulmonaires : à travers la paroi des alvéoles pulmonaires, l'O2 de l'air inhalé pénètre dans le sang et le CO2 du sang veineux pénètre dans les alvéoles ; les échanges gazeux sont assurés par la différence des pressions partielles (P) de CO2 et O2 dans le sang veineux et dans la cavité des alvéoles pulmonaires

Pour que les plus petites bulles - les alvéoles - ne s'effondrent pas lors de l'expiration, leur surface est recouverte de l'intérieur d'une couche d'une substance spéciale produite par le tissu pulmonaire. Cette substance - un tensioactif - réduit la tension superficielle des parois des alvéoles. Il est généralement produit en excès pour garantir que la surface pulmonaire est utilisée autant que possible pour les échanges gazeux.

Capacité de diffusion des poumons. Le gradient de concentration de gaz des deux côtés de la paroi alvéolaire est la force qui fait que les molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone diffusent, pénètrent à travers cette paroi. Or, à même pression atmosphérique, la vitesse de diffusion des molécules dépend non seulement du gradient, mais aussi de la surface de contact des alvéoles et des capillaires, de l'épaisseur de leurs parois, de la présence d'un tensioactif, et d'un nombre d'autres raisons. Afin d'évaluer tous ces facteurs, à l'aide d'appareils spéciaux, ils mesurent la capacité de diffusion des poumons, qui, selon l'âge et l'état fonctionnel d'une personne, peut varier de 20 à 50 ml O2/min/mm Hg. Art.

Rapport ventilation-perfusion. Les échanges gazeux dans les poumons ne se produisent que si l'air dans les alvéoles est périodiquement (à chaque cycle respiratoire) renouvelé et que le sang circule en continu dans les capillaires pulmonaires. C'est pour cette raison que l'arrêt de la respiration, ainsi que l'arrêt de la circulation sanguine, signifient également la mort. Le flux continu de sang à travers les capillaires est appelé perfusion, et le flux rythmique de nouvelles portions d'air atmosphérique dans les alvéoles est appelé ventilation. Il faut souligner que la composition de l'air dans les alvéoles est très différente de celle de l'atmosphère : dans l'air alvéolaire il y a beaucoup plus de dioxyde de carbone et moins d'oxygène. Le fait est que la ventilation mécanique des poumons n'affecte pas les zones les plus profondes dans lesquelles se trouvent les vésicules pulmonaires et que les échanges gazeux ne se produisent que par diffusion et sont donc quelque peu ralentis. Néanmoins, chaque cycle respiratoire apporte de nouvelles portions d'oxygène dans les poumons et évacue l'excès de dioxyde de carbone. Le taux de perfusion du tissu pulmonaire avec le sang doit correspondre exactement au taux de ventilation pour qu'un équilibre s'établisse entre ces deux processus, sinon soit le sang sera sursaturé en dioxyde de carbone et sous-saturé en oxygène, soit, à l'inverse, le dioxyde de carbone sera lavé du sang. Les deux sont mauvais, car le centre respiratoire, situé dans la moelle allongée, génère des impulsions forçant les muscles respiratoires à inspirer et à expirer, sous l'influence de récepteurs qui mesurent la teneur en CO2 et O2 dans le sang. Si le niveau de CO2 dans le sang baisse, la respiration peut s'arrêter ; s'il grandit, l'essoufflement commence, la personne ressent une suffocation. La relation entre le débit sanguin à travers les capillaires pulmonaires et le débit d'air ventilant les poumons est appelée le rapport ventilation-perfusion (VPR). Le rapport des concentrations d'O2 et de CO2 dans l'air expiré en dépend. Si l'augmentation du CO2 (par rapport à l'air atmosphérique) correspond exactement à une diminution de la teneur en oxygène, alors VPO = 1, et il s'agit d'un niveau accru. Normalement, la VPO est de 0,7-0,8, c'est-à-dire que la perfusion doit être un peu plus intense que la ventilation. La valeur de VPO est prise en compte lors de l'identification de certaines maladies du système bronchopulmonaire et du système circulatoire.

Si vous activez consciemment la respiration, en faisant l'inspiration et l'expiration les plus profondes et les plus fréquentes, alors le HPO dépassera 1, et la personne se sentira bientôt étourdie et pourra s'évanouir - c'est le résultat de "l'évacuation" des quantités excessives de CO2 du sang et une violation de l'homéostasie acide-base. Au contraire, si par un effort de volonté de retenir sa respiration, alors le VPO sera inférieur à 0,6 et au bout de quelques dizaines de secondes la personne ressentira une suffocation et une envie impérieuse de respirer. Au début du travail musculaire, HPO change brusquement, diminuant d'abord (la perfusion augmente, car les muscles, commençant à se contracter, pressent des portions supplémentaires de sang de leurs veines), et après 15-20 s, il augmente rapidement (le centre respiratoire est activé et la ventilation augmente). L'HPO est normalisée seulement 2-3 minutes après le début du travail musculaire. A la fin du travail musculaire, tous ces processus se déroulent dans l'ordre inverse. Chez les enfants, un tel réajustement du système d'approvisionnement en oxygène se produit un peu plus rapidement que chez les adultes, car la taille du corps et, par conséquent, les caractéristiques inertielles du cœur, des vaisseaux sanguins, des poumons, des muscles et des autres structures impliquées dans cette réaction dans les enfants sont nettement plus petits.

Échange de gaz tissulaire. Le sang, qui apporte de l'oxygène aux tissus, le libère (le long du gradient de concentration) dans le liquide tissulaire, et de là, les molécules d'O2 pénètrent dans les cellules, où elles sont capturées par les mitochondries. Plus cette crise est intense, plus la teneur en oxygène du liquide tissulaire diminue rapidement, plus le gradient entre le sang artériel et les tissus augmente, plus le sang libère rapidement de l'oxygène, qui se détache de la molécule d'hémoglobine, qui servait de "véhicule". " pour l'apport d'oxygène. Les molécules d'hémoglobine libérées peuvent capturer des molécules de CO2 afin de les transporter jusqu'aux poumons et de les transmettre à l'air alvéolaire. L'oxygène, entrant dans le cycle des réactions oxydatives dans les mitochondries, s'avère finalement être combiné avec soit de l'hydrogène (H2O est formé) soit du carbone (CO2 est formé). L'oxygène libre dans le corps n'existe pratiquement pas. Tout le dioxyde de carbone généré dans les tissus est excrété du corps par les poumons. L'eau métabolique s'évapore également partiellement de la surface des poumons, mais peut également être excrétée dans la sueur et l'urine.

Coefficient respiratoire. Le rapport des quantités de CO2 formé et d'O2 absorbé est appelé coefficient respiratoire (DC) et dépend des substrats oxydés dans les tissus du corps. Le DC dans l'air expiré varie de 0,65 à 1. Pour des raisons purement chimiques, lorsque les graisses sont oxydées, DC = 0,65 ; avec oxydation des protéines - environ 0,85; dans l'oxydation des glucides DC = 1,0. Ainsi, par la composition de l'air expiré, on peut juger quelles substances sont actuellement utilisées pour générer de l'énergie par les cellules du corps. Naturellement, le DC prend généralement une valeur intermédiaire, le plus souvent proche de 0,85, mais cela ne signifie pas que les protéines sont oxydées ; c'est plutôt le résultat de l'oxydation simultanée des graisses et des glucides. La valeur de DC est étroitement liée au VPO, il y a une correspondance presque complète entre eux, sauf pour les périodes où le VPO est soumis à de fortes fluctuations. Chez l'enfant au repos, le DC est généralement plus élevé que chez l'adulte, ce qui est associé à une participation significativement plus importante des glucides dans l'apport énergétique de l'organisme, en particulier l'activité des structures nerveuses.

Lors du travail musculaire, le DC peut également dépasser significativement le VPO si les processus de glycolyse anaérobie sont impliqués dans l'apport énergétique. Dans ce cas, les mécanismes homéostatiques (systèmes tampons du sang) conduisent à la libération d'une quantité supplémentaire de CO2 de l'organisme, qui n'est pas causée par des besoins métaboliques, mais par des besoins homéostatiques. Ce rejet supplémentaire de CO2 est appelé "surplus non métabolique". Son apparition dans l'air expiré signifie que le niveau de charge musculaire a atteint un certain seuil, après quoi il est nécessaire de connecter des systèmes de production d'énergie anaérobie ("seuil anaérobie"). Les enfants de 7 à 12 ans ont des indices relatifs du seuil anaérobie plus élevés : avec une telle charge, ils ont un pouls, une ventilation pulmonaire, un débit sanguin, une consommation d'oxygène, etc. charge correspondante chez l'adulte. Le seuil anaérobie est l'un des indicateurs les plus importants de la performance aérobie d'une personne, ainsi que la charge minimale pouvant garantir l'obtention d'un effet d'entraînement.

La respiration externe est une manifestation du processus respiratoire, qui est clairement visible sans aucun appareil, car l'air entre et sort des voies respiratoires uniquement en raison du fait que la forme et le volume de la poitrine changent. Qu'est-ce qui fait que l'air pénètre profondément dans le corps, atteignant finalement les plus petites vésicules pulmonaires ? Dans ce cas, il existe une force provoquée par la différence de pression à l'intérieur du thorax et dans l'atmosphère environnante. Les poumons sont entourés d'une membrane de tissu conjonctif appelée plèvre, avec du liquide pleural entre les poumons et le sac pleural, qui sert de lubrifiant et de scellant. L'espace intrapleural est hermétiquement fermé, ne communique pas avec les cavités adjacentes et les tubes digestifs et sanguins traversant le thorax. La poitrine entière est également scellée, séparée de la cavité abdominale non seulement par la membrane séreuse, mais également par le grand muscle annulaire - le diaphragme. Par conséquent, les efforts des muscles respiratoires, conduisant même à une légère augmentation de son volume lors de l'inhalation, assurent un vide assez important à l'intérieur de la cavité pleurale, et c'est sous l'action de ce vide que l'air pénètre dans la cavité buccale et nasale et y pénètre. plus loin à travers le larynx, la trachée, les bronches et les bronchioles dans le tissu pulmonaire.

L'organisation de l'acte respiratoire. Trois groupes musculaires sont impliqués dans l'organisation de l'acte respiratoire, c'est-à-dire dans le mouvement des parois de la poitrine et de la cavité abdominale : les muscles intercostaux externes inspiratoires (fournissant l'inhalation) ; les muscles intercostaux internes expiratoires (fournissant l'expiration) et le diaphragme, ainsi que les muscles de la paroi abdominale. La contraction coordonnée de ces muscles sous le contrôle du centre respiratoire, qui est situé dans la moelle allongée, fait que les côtes se déplacent quelque peu vers l'avant et vers le haut par rapport à leur position au moment de l'expiration, le sternum se lève et le diaphragme est pressé dans la cavité abdominale. Ainsi, le volume total de la poitrine augmente considérablement, un vide assez poussé s'y crée et l'air de l'atmosphère s'engouffre dans les poumons. À la fin de l'inspiration, les impulsions du centre respiratoire vers ces muscles s'arrêtent et les côtes sous leur propre gravité et le diaphragme, du fait de sa relaxation, reviennent à la position "neutre". Le volume de la poitrine diminue, la pression y augmente et l'excès d'air des poumons est expulsé par les mêmes tubes par lesquels il est entré. Si, pour une raison quelconque, l'expiration est difficile, les muscles expiratoires sont connectés pour faciliter ce processus. Ils agissent également dans les cas où la respiration est intensifiée ou accélérée sous l'influence d'un stress émotionnel ou physique. Le travail des muscles respiratoires, comme tout autre travail musculaire, demande de l'énergie. On estime qu'avec une respiration calme, un peu plus de 1% de l'énergie consommée par le corps est consacrée à ces besoins.

Selon que l'expansion de la poitrine pendant la respiration normale est principalement associée à l'élévation des côtes ou à l'aplatissement du diaphragme, on distingue les types de respiration costale (thoracique) et diaphragmatique (abdominale). Lors de la respiration thoracique, le diaphragme se déplace passivement en réponse aux changements de pression intrathoracique. Dans le type abdominal, de puissantes contractions du diaphragme déplacent fortement les organes abdominaux. Par conséquent, lors de l'inspiration, l'abdomen "fait saillie". La formation du type de respiration se produit à l'âge de 5 à 7 ans et, chez les filles, elle devient généralement thoracique et abdominale chez les garçons.

Ventilation pulmonaire. Plus le corps est gros et plus les muscles respiratoires travaillent fort, plus l'air passe dans les poumons au cours de chaque cycle respiratoire. Pour évaluer la ventilation pulmonaire, le volume respiratoire minute est mesuré, c'est-à-dire la quantité moyenne d'air qui traverse les voies respiratoires en 1 min. Au repos chez un adulte, cette valeur est de 5-6 l/min. Chez un nouveau-né, le volume respiratoire minute est de 650-700 ml / min, à la fin de 1 an de vie, il atteint 2,6-2,7 l / min, à 6 ans - 3,5 l / min, à 10 ans - 4,3 l / min, et chez les adolescents - 4,9 l / min. Lors d'un effort physique, le volume respiratoire infime peut augmenter de manière très importante, atteignant 100 l/min et plus chez les garçons et les adultes.

Fréquence et profondeur de la respiration. L'acte de respiration, composé de l'inspiration et de l'expiration, a deux caractéristiques principales - la fréquence et la profondeur. La fréquence est le nombre de respirations que vous respirez par minute. Chez un adulte, cette valeur est généralement de 12 à 15, bien qu'elle puisse varier considérablement. Chez les nouveau-nés, la fréquence respiratoire pendant le sommeil atteint 50-60 par minute, à l'âge d'un an, elle diminue à 40-50, puis à mesure qu'elle grandit, cet indicateur diminue progressivement. Ainsi, chez les enfants en âge d'aller à l'école primaire, la fréquence respiratoire est généralement d'environ 25 cycles par minute et chez les adolescents de 18 à 20 ans. La tendance inverse des changements liés à l'âge est démontrée par le volume courant, c'est-à-dire une mesure de la profondeur de la respiration. Il représente la quantité moyenne d'air qui pénètre dans les poumons à chaque respiration. Chez les nouveau-nés, il est très petit - seulement 30 ml ou même moins, à l'âge d'un an, il passe à 70 ml, à 6 ans, il dépasse 150 ml, à 10 ans, il atteint 240 ml, à 14 ans - 300 ml. Chez l'adulte, le volume courant au repos ne dépasse pas 500 ml. Le volume respiratoire minute est le produit du volume courant et de la fréquence respiratoire.

Si une personne effectue une activité physique, elle a besoin d'une quantité supplémentaire d'oxygène, respectivement, le volume respiratoire minute augmente. Chez les enfants de moins de 10 ans, cette augmentation est principalement due à une augmentation de la fréquence respiratoire, qui peut devenir 3 à 4 fois plus fréquente que la respiration au repos, alors que le volume courant n'augmente que 1,5 à 2 fois. Chez les adolescents, et encore plus chez les adultes, l'augmentation du volume minute est principalement due au volume courant, qui peut augmenter plusieurs fois, et la fréquence respiratoire ne dépasse généralement pas 50-60 cycles par minute. On pense que ce type de réaction du système respiratoire est plus économique. Selon divers critères, l'efficacité et l'efficience de la respiration externe augmentent considérablement avec l'âge, atteignant les valeurs maximales chez les garçons et les filles de 18 à 20 ans. Dans le même temps, la respiration des garçons est généralement organisée plus efficacement que celle des filles. L'efficacité de la respiration et son économie sont fortement influencées par la forme physique, en particulier dans les sports où l'apport d'oxygène joue un rôle décisif. Il s'agit de la course de fond, du ski, de la natation, de l'aviron, du cyclisme, du tennis et d'autres sports d'endurance.

Lors d'un exercice cyclique, le rythme respiratoire "s'ajuste" généralement au rythme de contraction des muscles squelettiques - cela facilite le travail respiratoire et le rend plus efficace. Chez l'enfant, l'assimilation du rythme des mouvements par les muscles respiratoires se fait instinctivement sans l'intervention de la conscience, cependant, l'enseignant peut aider l'enfant, ce qui contribue à l'adaptation la plus rapide à ce genre de charge.

Lors de l'exécution d'une charge électrique et statique, le phénomène dit de Lindgardt est observé - retenir la respiration pendant l'effort avec une augmentation ultérieure de la fréquence et de la profondeur de la respiration après la suppression de la charge. Il n'est pas recommandé d'utiliser une puissance élevée et des charges statiques dans l'entraînement et l'éducation physique des enfants de moins de 13-14 ans, notamment en raison de l'immaturité du système respiratoire.

Spirogramme. Si des soufflets en caoutchouc ou une cloche légère immergée dans l'eau sont installés dans le trajet de l'air entrant et sortant des poumons, alors, grâce à l'action des muscles respiratoires, cet appareil augmentera son volume lors de l'expiration et diminuera lors de l'inspiration. Si toutes les connexions sont étanches (pour sceller la cavité buccale, on utilise un embout buccal spécial en caoutchouc ou un masque porté sur le visage), alors il est possible, en attachant un instrument d'écriture à la partie mobile de l'appareil, d'enregistrer toutes les mouvements. Un tel appareil, inventé au XIXe siècle, s'appelle un spirographe, et l'enregistrement effectué avec celui-ci s'appelle un spirogramme (Fig. 23). À l'aide d'un spirogramme réalisé sur une bande de papier, il est possible de mesurer quantitativement les caractéristiques les plus importantes de la respiration externe d'une personne. Volumes et capacités pulmonaires. Grâce au spirogramme, vous pouvez visualiser et mesurer visuellement différents volumes et capacités pulmonaires. Les volumes dans la physiologie de la respiration sont généralement appelés indicateurs qui changent dynamiquement dans le processus de respiration et caractérisent l'état fonctionnel du système respiratoire. La capacité est un réservoir qui ne change pas en peu de temps, au sein duquel se déroulent le cycle respiratoire et les échanges gazeux. Le point de référence pour tous les volumes pulmonaires et conteneurs est le niveau d'expiration calme.

Volumes pulmonaires. Au repos, le volume courant est faible par rapport au volume total d'air dans les poumons. Par conséquent, une personne peut à la fois inhaler et expirer un grand volume d'air supplémentaire. Ces volumes sont appelés respectivement volume de réserve inspiratoire et volume de réserve expiratoire. Cependant, même avec l'expiration la plus profonde, une certaine quantité d'air reste dans les alvéoles et les voies respiratoires. C'est ce qu'on appelle le volume résiduel, qui n'est pas mesuré à l'aide d'un spirogramme (une technique assez compliquée et des calculs sont utilisés pour le mesurer, des gaz inertes sont utilisés). Chez un adulte, il est d'environ 1,5 litre, chez les enfants - beaucoup moins.

Riz. 23. Spirogramme : capacité pulmonaire et ses composantes

A - schéma du spirogramme : 1 - volume de réserve inspiratoire ; 2 - volume courant ; 3 - volume expiratoire de réserve; 4 - volume résiduel; 5 - capacité résiduelle fonctionnelle; 6 - capacité inspiratoire; 7 - capacité vitale; 8 - capacité pulmonaire totale; B - le volume et la capacité des poumons : / - les jeunes sportifs ; // - écoliers non formés (âge moyen 13 ans) (d'après A. I. Osipov, 1964). Les chiffres au-dessus des barres sont les valeurs moyennes de la capacité totale. Les chiffres dans les barres sont les valeurs moyennes des volumes pulmonaires en pourcentage de la capacité totale ; les chiffres à gauche des barres correspondent aux désignations sur le spirogramme

Capacité vitale des poumons. La valeur totale du volume de réserve d'inspiration, du volume courant et du volume de réserve d'expiration est la capacité vitale des poumons (VC) - l'un des indicateurs les plus importants de l'état du système respiratoire. Pour le mesurer, des spiromètres de différentes conceptions sont utilisés, dans lesquels il est nécessaire d'expirer aussi profondément que possible après l'inspiration la plus profonde - ce sera VC. La CV dépend de la taille du corps, et donc de l'âge, et dépend aussi de manière très significative de l'état fonctionnel et de la forme physique du corps humain. Chez les hommes, la CV est plus élevée que chez les femmes, si ni l'un ni l'autre n'est impliqué dans le sport, en particulier l'exercice d'endurance. La valeur de VC varie considérablement chez les personnes de physique différent : chez les types brachimorphes, elle est relativement petite et chez les types dolichomorphes, elle est très grande. Il est d'usage d'utiliser la CV comme l'un des indicateurs du développement physique des enfants d'âge scolaire, ainsi que des conscrits. La CV ne peut être mesurée qu'avec la participation active et consciente de l'enfant, par conséquent, il n'y a pratiquement pas de données sur les enfants de moins de 3 ans.

Tableau 9

Capacité vitale pulmonaire chez l'enfant et l'adolescent (en ml)

	Années d'âge

Garçons

Malgré son nom, VC ne reflète pas les paramètres de la respiration dans des conditions réelles de "vie", car à vide, une personne ne respire pas, en utilisant un volume d'inspiration de réserve et un volume d'expiration de réserve.

Autres conteneurs. L'espace des poumons qui peut être occupé par l'air dans le cas de l'inspiration la plus complète après une expiration calme s'appelle la capacité inspiratoire. Cette capacité est la somme du volume courant et du volume de réserve inspiratoire.

Le volume de réserve expiratoire et le volume résiduel qui ne peuvent jamais être expirés ensemble constituent la capacité résiduelle fonctionnelle (CRF) des poumons. La signification physiologique de la FRU est qu'elle joue le rôle de zone tampon. En raison de sa présence dans l'espace alvéolaire, les fluctuations des concentrations d'O2 et de CO2 lors de la respiration sont lissées. Cela stabilise la fonction d'échange gazeux pulmonaire, fournissant un flux uniforme d'oxygène de l'espace alvéolaire à la circulation sanguine, et de dioxyde de carbone dans la direction opposée.

La capacité pulmonaire totale est la somme de la CV et du volume résiduel, ou des quatre volumes pulmonaires : respiratoire, résiduel, volumes de réserve d'inspiration et d'expiration. La capacité pulmonaire totale augmente avec l'âge proportionnellement à la taille du corps.

Contrôle de la respiration. La respiration est l'une de ces fonctions corporelles qui, d'une part, sont effectuées automatiquement, d'autre part, elles peuvent obéir à la conscience. La respiration automatique est assurée par le centre respiratoire situé dans la moelle allongée. La destruction du centre respiratoire entraîne un arrêt respiratoire. Apparaissant de manière rythmique dans le centre respiratoire, les impulsions d'excitation sont transmises le long des neurones centrifuges aux muscles respiratoires, offrant une alternance d'inspiration et d'expiration. On pense que l'apparition d'impulsions périodiques dans le centre respiratoire est due à des processus métaboliques cycliques dans les neurones qui composent cette zone du cerveau. L'activité du centre respiratoire est régulée par un grand nombre de réflexes congénitaux et acquis, ainsi que par les impulsions des chimiorécepteurs, qui contrôlent les niveaux d'oxygène, de dioxyde de carbone et de pH sanguin, et des mécanorécepteurs, qui suivent le degré d'étirement des muscles respiratoires, des poumons tissu, et de nombreux autres paramètres. Les arcs réflexes sont disposés de manière à ce que la fin de l'inspiration stimule le début de l'expiration et que la fin de l'expiration soit un stimulus réflexe pour l'initiation de l'inspiration.

Dans le même temps, tous ces réflexes peuvent être supprimés pendant un certain temps en raison de l'activité du cortex cérébral, qui peut prendre le contrôle de la respiration. Une telle respiration est dite volontaire. En particulier, il est utilisé lors de l'exécution d'exercices de respiration, lors de la plongée, lorsqu'il est exposé à des conditions de gaz ou de fumée, et dans d'autres cas lorsqu'une adaptation à des facteurs rares est requise. Cependant, avec une retenue arbitraire du souffle, tôt ou tard le centre respiratoire prend le contrôle de cette fonction et émet un stimulus impératif auquel la conscience ne peut pas faire face. Cela se produit lorsque le seuil de sensibilité du centre respiratoire est atteint. Plus l'organisme est mature et physiquement entraîné, plus ce seuil est élevé, plus les écarts d'homéostasie que le centre respiratoire peut supporter sont importants. Des plongeurs spécialement entraînés, par exemple, sont capables de retenir leur souffle pendant 3 à 4 minutes, parfois même pendant 5 minutes - le temps dont ils ont besoin pour descendre à une profondeur considérable sous l'eau et y chercher l'objet souhaité. Par exemple, des perles de mer, des coraux, des éponges et d'autres "fruits de mer" sont extraits. Chez l'enfant, le contrôle conscient du centre respiratoire est possible après le passage du saut à mi-hauteur, c'est-à-dire après 6-7 ans, c'est généralement à cet âge que les enfants apprennent à plonger et à nager dans les styles associés à la retenue de leur souffle (lapin, dauphin).

Le moment où une personne naît est le moment de son premier souffle. En effet, dans l'utérus, la fonction de respiration externe ne pouvait pas être réalisée et le besoin d'oxygène était assuré en raison de son apport par le placenta à partir du corps de la mère. Par conséquent, bien qu'au moment de la naissance, le système respiratoire fonctionnel ait normalement atteint sa pleine maturité, il présente un certain nombre de caractéristiques associées à l'acte de naissance et aux conditions de vie pendant la période néonatale. En particulier, l'activité du centre respiratoire chez les enfants pendant cette période est relativement faible et instable, par conséquent, l'enfant prend souvent la première respiration non pas immédiatement après avoir quitté le canal génital, mais après quelques secondes voire quelques minutes. Parfois une simple tape sur les fesses de l'enfant suffit pour initier la première respiration, mais parfois l'apnée (manque de respiration) se prolonge, et si cela dure plusieurs minutes, il peut entrer dans un état d'asphyxie. Étant une complication assez typique du processus d'accouchement, l'asphyxie est extrêmement dangereuse dans ses conséquences: la privation d'oxygène des cellules nerveuses peut entraîner une perturbation de leur fonctionnement normal. C'est pourquoi le tissu nerveux des nouveau-nés est beaucoup moins sensible à un manque d'oxygène et à un excès de produits métaboliques acides. Néanmoins, une asphyxie prolongée (des dizaines de minutes) entraîne des perturbations importantes de l'activité du système nerveux central, pouvant parfois affecter toute la vie ultérieure.

À l'âge de 2-3 ans, la sensibilité du centre respiratoire chez les enfants augmente fortement et devient plus élevée que chez les adultes. À l'avenir, il diminue progressivement, jusqu'à 10-11 ans. À l'adolescence, une augmentation temporaire de la sensibilité du centre respiratoire est à nouveau notée, qui est éliminée avec l'achèvement des processus pubertaires.

Modifications liées à l'âge dans la structure et la fonctionnalité du système respiratoire. Avec l'âge, tous les composants anatomiques du système respiratoire augmentent en taille, ce qui détermine en grande partie la direction des changements fonctionnels liés à l'âge. Les caractéristiques absolues des lumières anatomiques de la trachée et des bronches, des bronchioles, des alvéoles, de la capacité pulmonaire totale et de ses composants augmentent approximativement proportionnellement à l'augmentation de la surface corporelle. Dans le même temps, une intensité plus élevée des processus métaboliques, y compris oxydatifs, à un âge précoce nécessite un apport accru en oxygène. Par conséquent, les indicateurs relatifs du système respiratoire reflètent un stress beaucoup plus important chez les jeunes enfants - jusqu'à environ 10-11 ans. Cependant, malgré l'économie et l'efficacité nettement inférieures, le système respiratoire chez les enfants fonctionne de manière aussi fiable que chez les adultes. Ceci est favorisé, en particulier, par la capacité de diffusion élevée des poumons, c'est-à-dire meilleure perméabilité des alvéoles et des capillaires pour les molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone.

Transport de gaz par le sang

L'oxygène qui est entré dans le corps par les poumons doit être livré à ses consommateurs - toutes les cellules du corps, qui se trouvent parfois à une distance de plusieurs dizaines de centimètres (et chez certains gros animaux - de plusieurs mètres) de la "source". Les processus de diffusion ne sont pas capables de transporter la matière sur de telles distances à une vitesse suffisante pour les besoins du métabolisme cellulaire. Le moyen le plus rationnel de transporter des liquides et des gaz est d'utiliser des pipelines. L'homme dans son activité économique a longtemps et largement utilisé des pipelines partout où un mouvement constant de quantités importantes d'eau, de pétrole, de gaz naturel et de nombreuses autres substances est requis. Afin de résister à la force de gravité, ainsi que de vaincre la force de friction dans les tuyaux à travers lesquels le fluide s'écoule, l'homme a inventé une pompe. Et pour que le liquide ne s'écoule que dans le bon sens, sans revenir au moment où la pression dans la canalisation diminue, des vannes ont été inventées - des dispositifs similaires à des portes qui ne s'ouvrent que dans un sens.

Le système de transport principal du corps humain - le système circulatoire - est organisé exactement de la même manière. Il se compose de tubes-vaisseaux, d'un cœur-pompe et de nombreuses valves qui assurent le mouvement unidirectionnel du sang à travers le cœur et empêchent le reflux du sang dans les veines. Se ramifiant en minuscules tubes - capillaires, les vaisseaux sanguins atteignent presque toutes les cellules, leur fournissant des nutriments et de l'oxygène et éliminant leurs déchets dont les autres cellules ont besoin ou dont le corps doit se débarrasser. Le système circulatoire chez les mammifères et les humains est un réseau fermé de vaisseaux à travers lequel passe un seul flux sanguin, assuré par la contraction cyclique du muscle cardiaque. Étant donné que la tâche de fournir de l'oxygène aux cellules est la première d'une série de tâches vitales, le système circulatoire des animaux supérieurs et des humains est spécialement adapté pour l'échange de gaz le plus efficace dans l'air. Ceci est assuré en divisant le pipeline vasculaire fermé en deux cercles isolés - petit et grand, dont le premier assure l'échange gazeux entre le sang et l'environnement, et le second - entre le sang et les cellules du corps.

Petits et grands cercles de circulation sanguine (Fig. 24). Les artères sont ces vaisseaux qui transportent le sang du cœur vers les organes et les tissus. Ils ont une paroi solide et assez épaisse, qui doit résister aux fortes pressions créées par le travail du cœur. Se ramifiant progressivement en vaisseaux de plus en plus petits - artérioles et capillaires - les artères amènent le sang à tous les tissus. Les vaisseaux qui transportent le sang hors des tissus sont appelés veines. Ils se forment alors que de plus petits vaisseaux - capillaires et veinules - fusionnent et deviennent plus gros. Les veines ne diffèrent pas par la force de leurs parois et s'effondrent facilement s'il n'y a pas de sang en elles, car elles n'ont pas à faire face à une pression artérielle élevée. Pour empêcher le flux sanguin dans la direction opposée, il y a des valves spéciales dans les veines qui piègent le sang si quelque chose le force à se déplacer dans la direction opposée. Grâce à cette conception, les veines qui traversent les muscles squelettiques fonctionnent comme des pompes supplémentaires : en se contractant, les muscles poussent le sang hors des veines, et tout en se relaxant, ils permettent à une nouvelle portion de sang d'entrer dans les veines. Étant donné que le mouvement du sang ne peut se faire que dans une seule direction - vers le cœur - une telle "pompe musculaire" contribue de manière significative à la circulation sanguine pendant la charge musculaire.

Le petit cercle de circulation sanguine commence à partir du ventricule droit, d'où sort l'artère pulmonaire. Presque immédiatement, il est divisé en deux flux - vers les poumons droit et gauche. Ayant atteint les poumons, les artères pulmonaires sont divisées en de nombreux capillaires, dont les plus fins lavent les vésicules pulmonaires individuelles (alvéoles). C'est ici qu'a lieu l'échange de gaz entre le sang et l'air dans les alvéoles. Pour faciliter les échanges gazeux, les capillaires pulmonaires sont constitués d'une seule couche de cellules.

Riz. 24. Diagramme de circulation

Contrairement à toutes les autres artères du corps, les artères pulmonaires transportent du sang pauvre en oxygène et riche en dioxyde de carbone. Ce sang est appelé sang « veineux » car il circule dans les veines de tout le corps (à l'exception des veines pulmonaires). Ce sang a déjà traversé les vaisseaux de la circulation systémique, abandonné l'oxygène qu'il contenait et collecté du dioxyde de carbone, qui doit être éliminé dans les poumons.

Les veines émergeant des poumons, quant à elles, transportent du sang "artériel", c'est-à-dire du sang oxygéné et pratiquement exempt de dioxyde de carbone. Ainsi, la circulation pulmonaire est fondamentalement différente du grand cercle dans le sens du mouvement du sang oxygéné.

Les veines pulmonaires transportent le sang riche en oxygène vers l'oreillette gauche. Une fois rempli de sang, l'oreillette se contracte, poussant cette portion de sang dans le ventricule gauche. À partir de là, la circulation systémique commence.

Le plus gros vaisseau sanguin du corps, l'aorte, quitte le ventricule gauche. C'est un tube assez court, mais très puissant, capable de résister aux très fortes chutes de pression qui surviennent lors des contractions périodiques du cœur. Même dans la poitrine, l'aorte se divise en plusieurs artères principales, dont certaines transportent le sang artériel riche en oxygène vers la tête et les organes du haut du corps, et d'autres vers les organes du bas du corps. Tous les nouveaux vaisseaux plus petits sont séparés séquentiellement des gros vaisseaux principaux, transportant le sang vers les différentes parties du corps. Ainsi, le cerveau et les autres organes vitaux reçoivent toujours du sang frais et oxygéné.

La seule exception à cette règle est le foie, dans lequel le sang artériel et veineux se mélangent. Cependant, cela a une signification physiologique profonde. D'une part, le foie reçoit du sang artériel frais par l'artère hépatique, c'est-à-dire ses cellules sont entièrement approvisionnées en oxygène. D'autre part, la veine porte pénètre dans le foie, qui transporte avec elle les nutriments absorbés dans les intestins. Tout le sang qui coule des intestins passe par le foie - le principal organe de défense contre toutes sortes de toxines et de substances dangereuses qui pourraient être absorbées dans le tube digestif. Les puissants systèmes oxydatifs du foie "brûlent" toutes les molécules suspectes, les transformant en produits métaboliques non dangereux.

De tous les organes, le sang est collecté dans les veines qui, en fusionnant, forment des vaisseaux réunis de plus en plus gros. La veine cave inférieure, qui recueille le sang du bas du corps, et la veine cave supérieure, dans laquelle le sang s'écoule du haut du corps, s'écoule dans l'oreillette droite, et de là sont poussés dans le ventricule droit. A partir de ce moment, le sang entre à nouveau dans la circulation pulmonaire.

Le système lymphatique. Le deuxième système de transport du corps est le réseau de vaisseaux lymphatiques. La lymphe ne participe pratiquement pas au transport de l'oxygène, mais elle est d'une grande importance pour la distribution des nutriments dans tout le corps (en particulier les lipides), ainsi que pour protéger le corps de la pénétration de corps étrangers et de micro-organismes dangereux. Les vaisseaux lymphatiques ont une structure similaire à celle des veines, ils ont également des valves à l'intérieur qui fournissent un écoulement unidirectionnel de liquide, mais, en plus, les parois des vaisseaux lymphatiques sont capables de s'auto-contracter ("cœurs lymphatiques"). En l'absence d'une pompe centrale, le système lymphatique permet au liquide de se déplacer à travers ces cœurs lymphatiques et les contractions des muscles squelettiques. Sur le chemin des vaisseaux lymphatiques, en particulier aux endroits de leur confluence, des ganglions lymphatiques se forment, qui remplissent principalement des fonctions protectrices (immunitaires). La pression négative qui est créée dans la cavité thoracique lors de l'inhalation agit également comme une force pour pousser la lymphe vers la poitrine, où les canaux lymphatiques se drainent dans les veines. Ainsi, le système lymphatique est combiné avec le système circulatoire en un seul réseau de transport du corps.

Coeur et ses caractéristiques d'âge. La pompe principale du système circulatoire - le cœur - est un sac musculaire, divisé en 4 chambres : deux oreillettes et deux ventricules (Fig. 25). L'oreillette gauche est reliée au ventricule gauche par une ouverture dans l'alignement de laquelle se trouve la valve mitrale. L'oreillette droite est reliée au ventricule droit par une ouverture qui ferme la valve tricuspide. Les moitiés droite et gauche du cœur ne sont pas connectées l'une à l'autre, par conséquent, dans la moitié droite du cœur, il y en a toujours une "veineuse", c'est-à-dire sang pauvre en oxygène, et à gauche - "artériel", saturé d'oxygène. La sortie des ventricules droit (artère pulmonaire) et gauche (aorte) est fermée par des valves semi-lunaires de conception similaire. Ils empêchent le sang de ces gros vaisseaux sortants de retourner au cœur pendant la relaxation.

La formation du système cardiovasculaire chez le fœtus commence très tôt - dès la 3e semaine après la conception, un groupe de cellules à activité contractile périodique apparaît, à partir duquel le muscle cardiaque est ensuite formé. Cependant, même au moment de la naissance, certaines caractéristiques de la circulation embryonnaire sont conservées (Fig. 26). Étant donné que la source d'oxygène et de nutriments au cours de la période embryonnaire ne sont pas les poumons et le tube digestif, mais le placenta, qui est relié au fœtus par le cordon ombilical, une division stricte du cœur en deux moitiés indépendantes n'est pas nécessaire. De plus, le flux sanguin pulmonaire n'a pas encore de signification fonctionnelle, et ce site ne doit pas être inclus dans la circulation principale. Par conséquent, le fœtus a une ouverture ovale reliant les deux oreillettes, ainsi qu'un canal artériel spécial reliant l'aorte et l'artère pulmonaire. Peu après la naissance, ces conduits de dérivation se ferment et les deux circuits de circulation sanguine commencent à fonctionner comme chez l'adulte.

Riz. 25. La structure du cœur

Trou ovale

Riz. 26. A - le cœur du fœtus; B - le cœur du bébé après la naissance. Les flèches indiquent la direction du flux sanguin

Bien que la masse principale des parois du cœur soit la couche musculaire (myocarde), il existe plusieurs couches de tissus supplémentaires qui protègent le cœur des influences extérieures et renforcent ses parois, qui subissent une pression énorme pendant le travail. Ces couches protectrices sont appelées le péricarde. La surface interne de la cavité cardiaque est tapissée d'un endocarde dont les propriétés permettent de ne pas endommager les cellules sanguines lors des contractions. Le cœur est situé sur le côté gauche de la poitrine (bien que dans certains cas, il y ait un emplacement différent) "de haut en bas".

Le poids du cœur chez un adulte est de 0,5% du poids corporel, soit 250-300 g chez l'homme et environ 200 g chez la femme. Chez les enfants, la taille relative du cœur est légèrement plus grande - environ 0,7% du poids corporel. Le cœur dans son ensemble grandit proportionnellement à l'augmentation de la taille du corps. Pendant les 8 premiers mois. après la naissance, le poids du cœur double, de 3 ans - trois fois, de 5 ans - 4 fois et de 16 ans - 11 fois par rapport au poids du cœur du nouveau-né. Les garçons ont généralement un cœur légèrement plus gros que les filles ; ce n'est qu'à la puberté que les filles qui commencent à mûrir plus tôt ont un cœur plus gros.

Le myocarde auriculaire est significativement plus mince que le myocarde ventriculaire. C'est compréhensible : le travail des oreillettes consiste à pomper une partie du sang à travers les valves dans le ventricule adjacent, tandis que les ventricules doivent accélérer le sang pour qu'il atteigne les parties les plus éloignées du réseau capillaire du cœur. Pour la même raison, le myocarde ventriculaire gauche est 2,5 fois plus épais que le myocarde ventriculaire droit : pousser le sang à travers le petit cercle de circulation sanguine demande beaucoup moins d'effort que le long du grand cercle.

Le muscle cardiaque est constitué de fibres similaires à celles du muscle squelettique. Cependant, avec les structures à activité contractile, une autre structure - conductrice - est également présentée dans le cœur, qui assure une conduction rapide de l'excitation à toutes les parties du myocarde et sa contraction périodique synchrone. Chaque partie du cœur est, en principe, capable d'une activité contractile périodique indépendante (spontanée), mais normalement une certaine partie des cellules, appelée stimulateur cardiaque ou stimulateur cardiaque, contrôle la fréquence cardiaque et est située dans la partie supérieure. de l'oreillette droite (nœud sinusal). Une impulsion qui est générée automatiquement ici avec une fréquence d'environ 1 fois par seconde (chez les adultes ; chez les enfants - beaucoup plus souvent) se propage le long du système de conduction du cœur, qui comprend le nœud auriculo-ventriculaire, le faisceau de His, se divisant en jambes droite et gauche, ramification dans la masse du myocarde ventriculaire ( fig. 27). La plupart des arythmies cardiaques sont le résultat de certaines lésions des fibres du système conducteur. Une crise cardiaque (nécrose d'une partie des fibres musculaires) du myocarde est plus dangereuse lorsque les deux jambes du faisceau de His sont touchées à la fois.

Riz. 27. Représentation schématique d'un conducteur

systèmes du cœur 1 - nœud sinusal; 2 - nœud auriculo-ventriculaire; 3 - Le paquet de Giss ; 4 et 5 - jambes droite et gauche du faisceau de His; 6 - branches d'extrémité du système conducteur

Cycle cardiaque. L'excitation, qui se produit automatiquement dans le nœud sinusal, est transmise aux fibres contractiles auriculaires et les muscles auriculaires se contractent. Cette étape du cycle cardiaque est appelée systole auriculaire. Il dure environ 0,1 seconde. Pendant ce temps, une partie du sang accumulé dans les oreillettes se déplace vers les ventricules. Immédiatement après cela, une systole ventriculaire se produit, qui dure 0,3 s. Au cours du processus de contraction des muscles des ventricules, le sang en est expulsé sous haute pression et dirigé vers l'aorte et les artères pulmonaires. Vient ensuite une période de relaxation (diastole) qui dure 0,4 s. À ce moment, le sang circulant dans les veines pénètre dans la cavité auriculaire détendue.

Un travail mécanique assez important du cœur s'accompagne d'effets mécaniques et acoustiques. Ainsi, si vous placez la paume de votre main sur le côté gauche de votre poitrine, vous pouvez sentir les battements périodiques que fait le cœur à chaque contraction. Le pouls (vibrations ondulantes régulières des parois des gros vaisseaux avec une fréquence égale à la fréquence des contractions cardiaques) peut également être ressentie sur l'artère carotide, sur l'artère radiale du bras et en d'autres points. Si vous placez votre oreille ou un tube d'écoute spécial (stéthoscope) contre votre poitrine ou votre dos, vous pouvez entendre les sons cardiaques qui se produisent aux étapes successives de sa contraction et qui ont leurs propres caractéristiques. Les bruits cardiaques chez les enfants ne sont pas les mêmes que chez les adultes, ce qui est bien connu des pédiatres. Écouter le cœur et sonder le pouls sont les techniques de diagnostic les plus anciennes, à l'aide desquelles les médecins, au Moyen Âge, déterminaient l'état du patient et, en fonction des symptômes observés, prescrivaient un traitement. En médecine tibétaine, la surveillance continue à long terme (des dizaines de minutes) du pouls reste la principale technique de diagnostic. En médecine moderne, les méthodes d'échocardiographie (enregistrement des ondes ultrasonores réfléchies par les tissus du cœur en activité), de phonocardiographie (enregistrement des ondes sonores générées par le cœur pendant les contractions), ainsi que l'analyse spectrale de la fréquence cardiaque (une méthode spéciale du traitement mathématique du cardiogramme) sont largement utilisés. L'étude de la variabilité de la fréquence cardiaque chez l'enfant permet notamment d'évaluer ses capacités d'adaptation lors de l'entraînement et de l'activité physique.

Riz. 28. ECG humain normal obtenu par dérivation bipolaire de la surface du corps dans la direction du grand axe du cœur

Électrocardiogramme (Fig. 28). Le cœur étant un muscle, son travail conduit à l'apparition de potentiels électriques biologiques, accompagnant toujours la contraction des muscles de tout type. Assez fortes, ces contractions provoquent de puissants courants d'impulsions électriques dans tout le corps. La tension pendant de telles contractions est d'environ 1 millième de volt, c'est-à-dire une valeur tout à fait suffisante pour enregistrer avec un potentiomètre spécial. L'appareil conçu pour enregistrer l'activité électrique du cœur s'appelle un électrocardiographe, et la courbe qu'il enregistre s'appelle un électrocardiogramme (ECG). Il est possible de supprimer le potentiel d'enregistrement d'un ECG à l'aide d'électrodes conductrices (plaques métalliques) de différentes parties du corps. Dans la pratique médicale, on utilise le plus souvent les dérivations ECG de deux mains ou d'un bras et d'une jambe (symétriquement ou asymétriquement), ainsi qu'un certain nombre de dérivations de la surface de la poitrine. Quel que soit l'emplacement de la dérivation, l'ECG a toujours les mêmes dents, alternant dans la même séquence. Les dérivations ECG n'affectent que la hauteur (amplitude) de ces dents.

Les dents ECG sont généralement désignées par les lettres latines P, Q, R, S et T. Chacune des dents porte des informations sur les processus électriques et donc métaboliques dans différentes parties du myocarde, à différents stades du cycle cardiaque. En particulier, l'onde P reflète la systole auriculaire, le complexe QRS caractérise la systole ventriculaire et l'onde T indique le déroulement des processus de récupération dans le myocarde pendant la diastole.

L'enregistrement d'un ECG est possible même chez les fœtus, car l'impulsion électrique du cœur fœtal se propage facilement à travers les tissus conducteurs du fœtus et du corps de la mère. Il n'y a pas de différences fondamentales dans l'ECG des enfants : les mêmes dents, la même séquence, la même signification physiologique. Les différences résident dans les caractéristiques d'amplitude des dents et certaines relations entre les phases du cœur et reflètent, principalement, l'augmentation liée à l'âge de la taille du cœur et l'augmentation avec l'âge du rôle de la division parasympathique du système autonome. système nerveux dans le contrôle de l'activité contractile du myocarde.

Débit sanguin. A chaque contraction, les ventricules expulsent tout le sang qu'ils contiennent. Ce volume de liquide qui est expulsé par le cœur pendant la systole est appelé volume systolique ou volume systolique. Cet indicateur augmente avec l'âge proportionnellement à l'augmentation de la taille du cœur. Les enfants d'un an ont un cœur qui éjecte un peu plus de 10 ml de sang en une contraction ; chez les enfants de 5 à 16 ans, cette valeur passe de 25 à 62 ml. Le produit des valeurs de l'éjection de choc et de la fréquence du pouls indique la quantité de sang traversant le cœur en 1 minute, et est appelé volume sanguin minute (MVV). Chez les enfants d'un an, le CIO est de 1,2 l / min, à l'âge scolaire, il passe à 2,6 l / min et chez les garçons et les adultes, il atteint 4 l / min ou plus.

Avec une variété de charges, lorsque les besoins en oxygène et en nutriments augmentent, le CIO peut augmenter de manière très significative, et chez les jeunes enfants principalement en raison d'une augmentation de la fréquence cardiaque, et chez les adolescents et les adultes également en raison d'une augmentation de la sortie de choc, qui peut augmenter avec l'exercice 2 fois. Chez les personnes entraînées, le cœur est généralement gros, souvent - un ventricule gauche insuffisamment agrandi (le soi-disant "cœur sportif"), et le débit d'AVC chez ces athlètes peut même au repos 2,5 à 3 fois plus élevé que les indices d'un non entraîné personne. La valeur du CIO chez les athlètes est également 2,5 à 3 fois plus élevée, en particulier sous des charges nécessitant la tension maximale des systèmes oxydatifs des muscles et, par conséquent, des systèmes de transport du corps. Dans le même temps, chez les personnes entraînées, l'activité physique provoque une augmentation plus faible de la fréquence cardiaque que chez les personnes non entraînées. Cette circonstance est utilisée pour évaluer le niveau de forme physique et « les performances physiques à un pouls de 170 battements/min ».

Le débit sanguin volumétrique (c'est-à-dire la quantité de sang traversant le cœur par minute) peut être peu lié au débit linéaire du sang et de ses cellules constitutives se déplaçant dans les vaisseaux. Le fait est que la vitesse linéaire dépend non seulement du volume de fluide transféré, mais également de la lumière du tuyau à travers lequel ce fluide s'écoule (Fig. 29). Plus on s'éloigne du cœur, plus la lumière totale des vaisseaux des artères, des artérioles et des capillaires devient de plus en plus importante, car à chaque ramification successive, le diamètre total des vaisseaux augmente. Par conséquent, la plus grande vitesse linéaire du mouvement sanguin est observée dans le vaisseau sanguin le plus épais - l'aorte. Ici, le sang coule à une vitesse de 0,5 m/s. Atteignant les capillaires, dont la lumière totale est environ 1000 fois plus grande que la section transversale de l'aorte, le sang coule déjà à une faible vitesse - seulement 0,5 mm / s. Ce flux sanguin lent à travers les capillaires situés en profondeur dans les tissus offre suffisamment de temps pour un échange complet de gaz et d'autres substances entre le sang et les tissus environnants. En règle générale, le débit sanguin est adapté à l'intensité des processus métaboliques. Ceci est fourni par des mécanismes homéostatiques de régulation du flux sanguin. Ainsi, en cas d'approvisionnement excessif de mouchoirs en kit

Le concept du régime d'oxygène du corps. L'oxygène parcourt un long chemin dans le corps (Fig. 18). En pénétrant à l'intérieur sous forme de molécules de gaz, il participe déjà dans les poumons à un certain nombre de réactions chimiques qui assurent son transport ultérieur vers les cellules du corps. Là, en entrant dans les mitochondries, l'oxygène oxyde une variété de composés organiques, les convertissant finalement en eau et en dioxyde de carbone. Sous cette forme, l'oxygène est éliminé du corps.

Qu'est-ce qui fait que l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les poumons, puis dans le sang, et de là dans les tissus et les cellules, où il entre déjà dans des réactions biochimiques ? Évidemment, il y a une certaine force qui détermine exactement cette direction de mouvement des molécules de ce gaz. Cette force est un gradient de concentration. La teneur en oxygène de l'air atmosphérique est beaucoup plus élevée que dans l'air de l'espace intrapulmonaire (alvéolaire). La teneur en oxygène dans les alvéoles - les vésicules pulmonaires dans lesquelles les échanges gazeux entre l'air et le sang - est beaucoup plus élevée que dans le sang veineux. Les tissus contiennent beaucoup moins d'oxygène que le sang artériel et les mitochondries contiennent une quantité négligeable d'oxygène, car les molécules de ce gaz qui y pénètrent entrent immédiatement dans un cycle de réactions oxydatives et sont converties en composés chimiques. Cette cascade de concentrations progressivement décroissantes, reflétant les gradients de force, à la suite desquels l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les cellules du corps, est communément appelée le régime d'oxygène du corps (Fig. 19). Au contraire, le régime d'oxygène est caractérisé par les paramètres quantitatifs de la cascade décrite. L'étage supérieur de la cascade caractérise la teneur en oxygène de l'air atmosphérique, qui pénètre dans les poumons lors de l'inhalation. La deuxième étape est la teneur en O2 dans l'air alvéolaire. La troisième étape est la teneur en O 2 du sang artériel juste enrichi en oxygène. Et enfin, la quatrième étape est la tension de l'oxygène dans le sang veineux, qui a fait don de l'oxygène qu'il contenait aux tissus. Ces quatre étapes forment trois "vols", qui reflètent les processus réels d'échange gazeux dans le corps. Le "span" entre les 1ère et 2ème étapes correspond aux échanges gazeux pulmonaires, entre les 2ème et 3ème étapes - au transport de l'oxygène par le sang, et entre les 3ème et 4ème étapes - aux échanges gazeux tissulaires. Plus la hauteur de marche est élevée, plus la différence de concentration est grande, plus le gradient auquel l'oxygène est transporté à ce stade est élevé. Avec l'âge, la hauteur de la première "tranche", c'est-à-dire le gradient des échanges gazeux pulmonaires, augmente; la deuxième "tranche", c'est-à-dire le gradient de transport du sang 02, tandis que la hauteur de la troisième "travée", reflétant le gradient d'échange gazeux tissulaire, diminue. La diminution liée à l'âge de l'intensité de l'oxydation des tissus est une conséquence directe de la diminution avec l'âge de l'intensité du métabolisme énergétique.

Riz. 19. Transport de l'oxygène chez l'homme (direction indiquée par les flèches)

Riz. 20. Cascade de tensions d'oxygène dans l'air inhalé (I), dans les alvéoles (A), les artères (a) et les veines (K) Chez un garçon de 5 ans, un adolescent de 15 ans et un adulte 30 ans

QU'EST-CE QUE LE GAZ DE CARBONE ?

La vie sur Terre se développe depuis des milliards d'années à une forte concentration de dioxyde de carbone. Et le dioxyde de carbone est devenu un élément nécessaire du métabolisme. Les cellules animales et humaines ont besoin d'environ 7 pour cent de dioxyde de carbone. Et l'oxygène n'est que de 2 pour cent. Ce fait a été établi par les embryologistes. Un œuf fécondé les premiers jours se trouve dans un environnement presque sans oxygène - l'oxygène est simplement destructeur pour lui. Et seulement avec l'implantation et la formation de la circulation sanguine placentaire, la méthode aérobie de production d'énergie commence progressivement à être mise en œuvre.

Le sang du fœtus contient peu d'oxygène et beaucoup de dioxyde de carbone par rapport au sang d'un adulte.

L'une des lois fondamentales de la biologie dit que chaque organisme dans son développement individuel répète tout le chemin évolutif de son espèce, à partir d'une créature unicellulaire et se terminant par un individu hautement développé. En effet, nous savons tous que dans l'utérus nous étions d'abord une simple créature unicellulaire, puis une éponge multicellulaire, puis l'embryon ressemblait à un poisson, puis un triton, un chien, un singe et, enfin, un homme.

L'évolution subit non seulement le fruit lui-même, mais aussi son environnement gazeux. Le sang fœtal contient 4 fois moins d'oxygène et 2 fois moins de dioxyde de carbone que celui d'un adulte. Si le sang du fœtus commence à se saturer en oxygène, il meurt instantanément.

L'excès d'oxygène est préjudiciable à tous les êtres vivants, car l'oxygène est un puissant agent oxydant qui, dans certaines conditions, peut détruire les membranes cellulaires.

Chez un nouveau-né, après les premiers mouvements respiratoires, une teneur élevée en dioxyde de carbone a également été trouvée lors du prélèvement de sang dans l'artère ombilicale. Cela signifie-t-il que le corps de la mère cherche à créer un environnement pour le développement normal du fœtus, qui était sur la planète il y a des milliards d'années ?

Et prenons un autre fait : les montagnards ne souffrent presque pas d'affections telles que l'asthme, l'hypertension ou l'angine de poitrine, qui sont courantes chez les citadins.

Est-ce parce qu'à une altitude de trois à quatre mille mètres, la teneur en oxygène de l'air est bien moindre ? Avec l'augmentation de l'altitude, la densité de l'air diminue et la quantité d'oxygène dans le volume inhalé diminue, respectivement, mais paradoxalement, cela a un effet positif sur la santé humaine.

Remarquable est le fait que l'exercice qui induit une hypoxie en plaine s'avère plus bénéfique pour la santé que de simplement rester en montagne, même pour quelqu'un qui peut facilement supporter un climat montagnard. Cela est dû au fait qu'en respirant l'air de la montagne, une personne respire plus profondément que d'habitude afin d'obtenir plus d'oxygène. Des respirations plus profondes conduisent automatiquement à des expirations plus profondes, et comme nous perdons constamment du dioxyde de carbone avec l'expiration, une respiration plus profonde conduit à une trop grande perte de dioxyde de carbone, ce qui peut nuire à la santé.

Notons au passage que le mal des montagnes est associé non seulement à un manque d'oxygène, mais aussi à une perte excessive de gaz carbonique lors de la respiration profonde.

Les avantages d'exercices aérobies cycliques tels que la course, la natation, l'aviron, le cyclisme, le ski, etc. sont largement déterminés par le fait que le corps crée un mode d'hypoxie modérée, lorsque la demande du corps en oxygène dépasse la capacité de l'appareil respiratoire à satisfaire ce besoin, et l'hypercapnie, lorsque le corps produit plus de dioxyde de carbone que le corps ne peut excréter par les poumons.

La théorie de la vie, résumée, est la suivante :

le dioxyde de carbone est la base de la nutrition de toute vie sur Terre ; s'il disparaît de l'air, tous les êtres vivants périront.
le dioxyde de carbone est le principal régulateur de toutes les fonctions du corps, le principal milieu du corps, la vitamine de toutes les vitamines. Il régule l'activité de toutes les vitamines et enzymes. Si cela ne suffit pas, alors toutes les vitamines et enzymes fonctionnent mal, de manière défectueuse, anormalement. En conséquence, le métabolisme est perturbé, ce qui entraîne des allergies, des cancers et des dépôts de sel.

Dans le processus d'échange gazeux, l'oxygène et le dioxyde de carbone sont d'une importance primordiale.

L'oxygène pénètre dans le corps avec l'air, par les bronches, puis pénètre dans les poumons, de là - dans le sang et du sang - dans les tissus. L'oxygène semble être une sorte d'élément précieux, il est en quelque sorte la source de toute vie, et certains le comparent même au concept de « Prana » connu du yoga. Il n'y a plus d'opinion fausse. En effet, l'oxygène est un élément régénérateur qui sert à nettoyer la cellule de tous ses déchets et, en quelque sorte, à la brûler. Les cellules de déchets doivent être constamment nettoyées, sinon une intoxication accrue ou la mort se produit. Les plus sensibles à l'intoxication sont les cellules cérébrales ; elles meurent sans oxygène (en cas d'apnée) au bout de quatre minutes.
Le dioxyde de carbone passe cette chaîne dans le sens inverse : il se forme dans les tissus, puis pénètre dans la circulation sanguine et de là, il est excrété du corps par les voies respiratoires.

Chez une personne en bonne santé, ces deux processus sont dans un état d'équilibre constant lorsque le rapport entre le dioxyde de carbone et l'oxygène est de 3: 1.

Le dioxyde de carbone, contrairement à la croyance populaire, n'est pas moins nécessaire à l'organisme que l'oxygène. La pression du dioxyde de carbone affecte le cortex cérébral, les centres respiratoires et vasomoteurs, le dioxyde de carbone fournit également du tonus et un certain degré de préparation à l'activité de diverses parties du système nerveux central, est responsable du tonus des vaisseaux sanguins, des bronches, du métabolisme , sécrétion d'hormones, composition électrolytique du sang et des tissus. Cela signifie qu'il affecte indirectement l'activité des enzymes et le taux de presque toutes les réactions biochimiques du corps. L'oxygène, quant à lui, sert de matériau énergétique et ses fonctions régulatrices sont limitées.

Le dioxyde de carbone est une source de vie et un régénérateur des fonctions corporelles, et l'oxygène est un agent énergétique.
Dans les temps anciens, l'atmosphère de notre planète était fortement saturée en dioxyde de carbone (plus de 90 %), c'était, et c'est maintenant, le matériau de construction naturel des cellules vivantes. A titre d'exemple, la réaction de la biosynthèse végétale est l'absorption de dioxyde de carbone, l'utilisation du carbone et la libération d'oxygène, et c'était à cette époque qu'il y avait une végétation très luxuriante sur la planète.

Le dioxyde de carbone est également impliqué dans la biosynthèse des protéines animales, dans laquelle certains scientifiques voient une raison possible à l'existence d'animaux et de plantes géants il y a plusieurs millions d'années.

La présence d'une végétation luxuriante a progressivement entraîné une modification de la composition de l'air, la teneur en dioxyde de carbone a diminué, mais les conditions de travail internes des cellules étaient toujours déterminées par la teneur élevée en dioxyde de carbone. Les premiers animaux apparus sur Terre et se nourrissant de plantes se trouvaient dans une atmosphère à forte teneur en dioxyde de carbone. Par conséquent, leurs cellules, et plus tard les cellules des animaux et des humains modernes créées sur la base d'une mémoire génétique ancienne, ont besoin d'un environnement de dioxyde de carbone en elles-mêmes (6-8% de dioxyde de carbone et 1-2% d'oxygène) et de sang (7-7,5 % de dioxyde de carbone).

Les plantes utilisaient presque tout le dioxyde de carbone de l'air et la plupart, sous forme de composés carbonés, ainsi que la mort des plantes, tombaient dans le sol, se transformant en minéraux (charbon, pétrole, tourbe). À l'heure actuelle, l'atmosphère contient environ 0,03 % de dioxyde de carbone et environ 21 % d'oxygène.

On sait qu'il y a environ 21 % d'oxygène dans l'air. Dans le même temps, sa diminution à 15% ou son augmentation à 80% n'aura aucun effet sur notre corps. On sait que l'air expiré des poumons contient encore 14 à 15 % d'oxygène, comme en témoigne la méthode de respiration artificielle "bouche-à-bouche", qui serait sinon inefficace. Sur les 21 % d'oxygène, seulement 6 % sont absorbés par les tissus corporels. Contrairement à l'oxygène, notre corps réagit immédiatement à un changement de concentration de dioxyde de carbone dans un sens ou dans l'autre de seulement 0,1% et essaie de le ramener à la normale. Par conséquent, nous pouvons conclure que le dioxyde de carbone est environ 60 à 80 fois plus important que l'oxygène pour notre corps.

Par conséquent, nous pouvons dire que l'efficacité de la respiration externe peut être déterminée par le niveau de dioxyde de carbone dans les alvéoles.

Mais pour une vie normale, il devrait y avoir 7-7,5% de dioxyde de carbone dans le sang et 6,5% dans l'air alvéolaire.

Il ne peut pas être obtenu de l'extérieur, car l'atmosphère ne contient presque pas de dioxyde de carbone. Les animaux et les humains le reçoivent avec la décomposition complète des aliments, car les protéines, les graisses et les glucides construits à base de carbone, lorsqu'ils sont brûlés avec de l'oxygène dans les tissus, forment un dioxyde de carbone inestimable - la base de la vie. Une diminution du dioxyde de carbone dans le corps en dessous de 4% est la mort.

La tâche du CO 2 est d'induire un réflexe respiratoire. Lorsque sa pression augmente, un réseau de fines terminaisons nerveuses (récepteurs) envoie immédiatement un message aux bulbes de la moelle épinière et du cerveau, les centres respiratoires, d'où vient l'ordre de commencer l'acte respiratoire. Par conséquent, le dioxyde de carbone peut être considéré comme un chien de garde, signalant un danger. Avec l'hyperventilation, le chien est temporairement exposé à l'extérieur de la porte.

Le dioxyde de carbone régule le métabolisme, car il sert de matière première, et l'oxygène est utilisé pour brûler la matière organique, c'est-à-dire qu'il ne s'agit que d'une boisson énergisante.

Le rôle du dioxyde de carbone dans la vie du corps est très diversifié. Voici quelques-unes de ses principales propriétés :

c'est un excellent vasodilatateur ;
est un sédatif (tranquillisant) du système nerveux, et donc un excellent anesthésique ;
participe à la synthèse des acides aminés dans le corps;
joue un rôle important dans la stimulation du centre respiratoire.

Le plus souvent, le dioxyde de carbone étant vital, lorsqu'il est perdu de manière excessive, à un degré ou à un autre, des mécanismes de défense sont activés qui tentent d'arrêter son élimination de l'organisme. Ceux-ci inclus:

Spasme des vaisseaux sanguins, des bronches et spasme des muscles lisses de tous les organes ;
- constriction des vaisseaux sanguins;
- une augmentation de la sécrétion de mucus dans les bronches, les voies nasales, le développement d'adénoïdes, de polypes;
- épaississement des membranes dû au dépôt de cholestérol, qui contribue au développement de la sclérose tissulaire.

Tous ces moments, associés à la difficulté d'apporter de l'oxygène aux cellules avec une diminution de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang (effet Verigo-Bohr), entraînent une privation d'oxygène, un ralentissement du flux sanguin veineux (suivi de varices persistantes veines).
Il y a plus de cent ans, le scientifique russe Verigo, puis le physiologiste danois Christian Bohr, ont découvert l'effet qui porte leur nom.
Cela réside dans le fait qu'avec une carence en dioxyde de carbone dans le sang, tous les processus biochimiques du corps sont perturbés. Cela signifie que plus une personne respire profondément et intensément, plus le corps manque d'oxygène !
Plus il y a de CO2 dans le corps (dans le sang), plus le 02 (à travers les artérioles et les capillaires) atteint les cellules et est absorbé par celles-ci.
Un excès d'oxygène et un manque de dioxyde de carbone entraînent une privation d'oxygène.
Il a été constaté que sans la présence de dioxyde de carbone, l'oxygène ne peut pas être libéré de l'état lié à l'hémoglobine (l'effet Verigo-Bohr), ce qui entraîne une privation d'oxygène du corps même avec une concentration élevée de ce gaz dans le sang.

Plus la teneur en dioxyde de carbone du sang artériel est perceptible, plus il est facile d'éliminer l'oxygène de l'hémoglobine et de le transférer dans les tissus et les organes, et vice versa - le manque de dioxyde de carbone dans le sang contribue à la fixation de l'oxygène dans les érythrocytes. Le sang circule dans tout le corps, mais ne dégage pas d'oxygène ! Une condition paradoxale se présente : il y a suffisamment d'oxygène dans le sang, et les organes signalent son manque extrême. Une personne commence à s'étouffer, essaie d'inspirer et d'expirer, essaie de respirer plus souvent et évacue encore plus le dioxyde de carbone du sang, fixant l'oxygène dans les érythrocytes.

Il est bien connu que lors de sports intenses dans le sang d'un athlète, la teneur en dioxyde de carbone augmente. Il s'avère que c'est exactement à cela que sert le sport. Et pas seulement le sport, mais tout type d'exercice, la gymnastique, le travail physique, en un mot - le mouvement.

Une augmentation des niveaux de CO2 favorise l'expansion des petites artères (dont le tonus détermine le nombre de capillaires fonctionnels) et une augmentation du débit sanguin cérébral. L'hypercapnie régulière active la production de facteurs de croissance vasculaire, ce qui conduit à la formation d'un réseau capillaire plus ramifié et à l'optimisation de la circulation tissulaire dans le cerveau.

Il est également possible d'acidifier le sang dans les capillaires avec de l'acide lactique, puis l'effet du deuxième souffle se produit lors d'un effort physique prolongé. Pour accélérer l'apparition d'une seconde respiration, il est conseillé aux athlètes de retenir leur souffle autant que possible. Un athlète court une longue distance, il n'y a pas de force, tout est comme une personne normale. Une personne normale s'arrête et dit : "Ça y est, je n'en peux plus." L'athlète retient son souffle et il obtient un second souffle, et il court plus loin.

La respiration est contrôlée dans une certaine mesure par l'esprit. Nous pouvons nous forcer à respirer plus ou moins souvent, voire à retenir notre souffle. Cependant, peu importe combien de temps nous essayons de retenir notre souffle, il arrive un moment où cela devient impossible. Le signal de la prochaine inspiration n'est pas un manque d'oxygène, ce qui peut sembler logique, mais un excès de dioxyde de carbone. C'est le dioxyde de carbone accumulé dans le sang qui est le stimulant physiologique de la respiration. Après la découverte du rôle du dioxyde de carbone, il a commencé à être ajouté aux mélanges gazeux des plongeurs afin de stimuler le travail du centre respiratoire. Le même principe est utilisé pour l'anesthésie.

Tout l'art de respirer consiste à ne presque pas expirer de dioxyde de carbone, à en perdre le moins possible. Le souffle des yogis répond à cette exigence.

Et la respiration des gens ordinaires est une hyperventilation chronique des poumons, une élimination excessive du dioxyde de carbone du corps, ce qui conduit à l'émergence d'environ 150 maladies graves, souvent appelées maladies de civilisation.

RLE DU GAZ CARBONE DANS LE DÉVELOPPEMENT DE L'HYPERTENSION ARTÉRIELLE

Pendant ce temps, l'affirmation selon laquelle la cause première de l'hypertension est précisément la concentration insuffisante de dioxyde de carbone dans le sang est très facile à vérifier. Vous avez juste besoin de savoir combien de dioxyde de carbone se trouve dans le sang artériel des patients hypertendus et des personnes en bonne santé. C'est exactement ce qui a été fait au début des années 90 par les physiologistes russes.

Les études menées sur la composition des gaz du sang de grands groupes de la population d'âges différents, dont les résultats peuvent être trouvés dans le livre "Le rôle physiologique du dioxyde de carbone et les performances humaines" (NA Agadzhanyan, NP Krasnikov, IN Polunin, 1995 ) a permis de tirer une conclusion sans ambiguïté sur la cause du spasme constant des microvaisseaux - l'hypertension artérielle. L'écrasante majorité des personnes âgées examinées au repos dans le sang artériel contient 3,6-4,5% de dioxyde de carbone (avec une norme de 6-6,5%).

Ainsi, des preuves factuelles ont été obtenues que la cause première de nombreuses maladies chroniques caractéristiques des personnes âgées est la perte de la capacité de leur corps à maintenir constamment une teneur en dioxyde de carbone dans le sang artériel proche de la normale. Et le fait que les personnes jeunes et en bonne santé aient 6 à 6,5 % de dioxyde de carbone dans le sang est un axiome physiologique connu de longue date.

Qu'est-ce qui détermine la concentration de dioxyde de carbone dans le sang artériel?

Le dioxyde de carbone CO2 est constamment formé dans les cellules du corps. Le processus de son élimination du corps par les poumons est strictement régulé par le centre respiratoire - la partie du cerveau qui contrôle la respiration externe. Chez les personnes en bonne santé, à chaque instant du temps, le niveau de ventilation des poumons (fréquence et profondeur de la respiration) est tel que le CO2 est éliminé du corps en une quantité exactement telle qu'il reste toujours dans le sang artériel au moins 6%. Un organisme vraiment sain (au sens physiologique) ne permet pas une diminution de la teneur en dioxyde de carbone en dessous de ce chiffre et une augmentation de plus de 6,5%.

Il est intéressant de noter que les valeurs d'un grand nombre d'indicateurs très différents, déterminés dans des études menées dans des polycliniques et des centres de diagnostic, chez les jeunes et les personnes âgées diffèrent par parts, tout au plus de quelques%. Et seuls les indicateurs de la teneur en dioxyde de carbone dans le sang diffèrent d'environ une fois et demie. Il n'y a pas d'autre distinction aussi frappante et concrète entre les personnes saines et les personnes malades.

LE GAZ DE CARBONE EST UN VASODILATEUR PUISSANT (DÉTEND LES VAISSEAUX)

Le dioxyde de carbone est un vasodilatateur qui agit directement sur la paroi vasculaire, et donc, lorsque la respiration est retenue, une peau chaude est observée. Retenir sa respiration est une partie importante de l'entraînement Bodyflex.Tout se passe comme suit : Vous effectuez des exercices de respiration spéciaux (inspirez, expirez, puis rentrez le ventre et retenez votre souffle, prenez une position d'étirement, comptez jusqu'à 10, puis inspirez et détendez-vous) .

Les exercices Bodyflex contribuent à l'enrichissement du corps en oxygène. Si vous retenez votre respiration pendant 8 à 10 secondes, le dioxyde de carbone s'accumule dans votre sang. Cela dilate les artères et prépare les cellules à une absorption d'oxygène beaucoup plus efficace. L'oxygène supplémentaire aide à faire face à de nombreux problèmes, tels que le surpoids, le manque d'énergie et le malaise.

Actuellement, les scientifiques médicaux considèrent le dioxyde de carbone comme un puissant facteur physiologique dans la régulation de nombreux systèmes de l'organisme : respiratoire, de transport, vasomoteur, excréteur, hématopoïétique, immunitaire, hormonal, etc.

Il a été prouvé que l'effet local du dioxyde de carbone sur une zone limitée de tissus s'accompagne d'une augmentation du débit sanguin volumétrique, d'une augmentation du taux d'extraction d'oxygène par les tissus, d'une augmentation de leur métabolisme, d'une restauration de la sensibilité des récepteurs , une augmentation des processus réparateurs et une activation des fibroblastes. Les réactions générales du corps à l'effet local du dioxyde de carbone comprennent le développement d'une alcalose gazeuse modérée, une augmentation de l'érythro- et de la lymphopoïèse.

L'hyperémie est obtenue par des injections sous-cutanées de CO 2 , qui a un effet résorbant, bactéricide et anti-inflammatoire, analgésique et antispasmodique. Le dioxyde de carbone pendant une longue période améliore le flux sanguin, la circulation sanguine dans le cerveau, le cœur et les vaisseaux sanguins. La carboxythérapie aide à l'apparition des signes du vieillissement cutané, contribue à la mise en forme du corps, élimine de nombreux défauts cosmétiques et permet même de lutter contre la cellulite.

Le renforcement de la circulation sanguine dans la zone de croissance des cheveux permet de réveiller les follicules pileux dormants, et cet effet permet l'utilisation de la carboxythérapie pour la calvitie. Que se passe-t-il dans le tissu sous-cutané ? Dans les cellules adipeuses, sous l'influence du dioxyde de carbone, les processus de lipolyse sont stimulés, ce qui entraîne une diminution du volume de tissu adipeux. Le déroulement des procédures permet de se débarrasser de la cellulite, ou du moins de réduire la gravité de ce phénomène désagréable.

Les taches de vieillesse, les changements liés à l'âge, les changements cicatriciels et les vergetures sont d'autres indications pour cette méthode. Au niveau du visage, la carboxythérapie est utilisée pour corriger la forme de la paupière inférieure, ainsi que pour lutter contre le double menton. Une technique est prescrite pour la rosacée, pour l'acné.

Ainsi, il devient clair que le dioxyde de carbone dans notre corps remplit de nombreuses et très importantes fonctions, tandis que l'oxygène n'est qu'un oxydant des nutriments dans le processus de production d'énergie. Mais de plus, lorsque l'oxygène n'est pas "brûlé" jusqu'au bout, des produits très toxiques se forment - espèces oxygénées réactives libres, radicaux libres. Ils sont le principal mécanisme déclencheur du vieillissement et de la dégénérescence des cellules du corps, déformant des structures intracellulaires très délicates et complexes avec des réactions incontrôlées.

Une conclusion inhabituelle découle de ce qui précède :

L'art de respirer consiste à expirer à peine du dioxyde de carbone et à en perdre le moins possible.

Quant à l'essence de toutes les techniques de respiration, elles font essentiellement la même chose - elles augmentent la teneur en dioxyde de carbone dans le sang en retenant la respiration. La seule différence est que dans différentes techniques, cela est réalisé de différentes manières - soit en retenant la respiration après l'inspiration, soit après l'expiration, soit par une expiration prolongée, soit par une inspiration prolongée, ou leurs combinaisons.

Si vous ajoutez du dioxyde de carbone à de l'oxygène pur et donnez à une personne gravement malade à respirer, alors son état s'améliorera davantage que s'il respirait de l'oxygène pur. Il s'est avéré que le dioxyde de carbone, jusqu'à une certaine limite, favorise une assimilation plus complète de l'oxygène par l'organisme. Cette limite est de 8 % de CO2. Avec une augmentation de la teneur en CO2 jusqu'à 8%, une augmentation de l'assimilation de l'O2 se produit, puis, avec une augmentation encore plus importante de la teneur en CO2, l'assimilation de l'O2 commence à baisser. Cela signifie que le corps n'élimine pas, mais "perd" du dioxyde de carbone avec l'air expiré, et une certaine limitation de ces pertes devrait avoir un effet bénéfique sur le corps.

Si vous réduisez encore plus la respiration, comme le conseillent les yogis, une personne développera une super endurance, un potentiel de santé élevé, toutes les conditions préalables à la longévité se poseront.

Lors de l'exécution de tels exercices, nous créons une hypoxie dans le corps - un manque d'oxygène et une hypercapnie - un excès de dioxyde de carbone. A noter que même avec les apnées les plus longues, la teneur en CO 2 dans l'air alvéolaire ne dépasse pas 7%, il ne faut donc pas craindre les effets néfastes de doses excessives de CO 2 .

Des études montrent que l'exposition à un entraînement hypoxique-hypercapnique dosé pendant 18 jours de 20 minutes par jour s'accompagne d'une amélioration statistiquement significative du bien-être de 10 %, d'une amélioration de la capacité à penser logiquement de 25 % et d'une augmentation de la mémoire de travail de 20%.

Il faut essayer de respirer faiblement tout le temps (afin que la respiration ne soit ni perceptible ni audible) et rarement, en essayant d'étirer le plus possible les équilibres automatiques après chaque expiration.

Les yogis disent que chaque personne a droit à un certain nombre de respirations dès la naissance et que cette réserve doit être protégée. Sous cette forme originale, ils appellent à une diminution de la fréquence respiratoire.

Rappelons que Patanjali appelait pranayama "l'arrêt du mouvement de l'air inspiré et expiré", c'est-à-dire en fait - l'hypoventilation. Il faut aussi se rappeler que selon la même source, le pranayama « rend l'esprit apte à la concentration ».

En effet, chaque organe, chaque cellule a sa propre réserve de vie - un programme de travail basé sur la génétique avec une certaine limite. La mise en œuvre optimale de ce programme apportera santé et longévité à une personne (dans la mesure où le code génétique le permettra). Le négliger, violer les lois de la nature conduit à la maladie et à la mort prématurée.

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Respirer pour générer de l'énergie

L'énergie est nécessaire pour créer de nouvelles molécules, et finalement pour construire de nouvelles cellules. Il n'en est pas moins dépensé pour le travail d'organes et de tissus individuels. Tous les coûts énergétiques de l'organisme sont couverts par l'oxydation des protéines, des graisses et des glucides, c'est-à-dire la combustion de ces substances.

L'oxygène est nécessaire pour l'oxydation. Les organes respiratoires sont également occupés à le délivrer. Chez l'homme, cette fonction est assurée par les poumons. Cependant, les mouvements rythmiques de la poitrine ne doivent pas être appelés respiration, à la suite de laquelle l'air est soit aspiré dans les poumons, soit expulsé. Ce n'est pas encore la respiration elle-même, mais simplement le transport de l'oxygène qui lui est nécessaire.

L'essence de la respiration est constituée de processus oxydatifs, qui ne ressemblent que vaguement à la combustion et ne peuvent en aucun cas être identifiés avec elle. En combustion normale, l'oxygène est directement lié à la substance oxydable. Au cours de l'oxydation biologique des protéines, des graisses ou des glucides, l'hydrogène en est retiré, ce qui, à son tour, réduit l'oxygène et forme de l'eau. Souvenez-vous de ce schéma de respiration tissulaire, nous devons encore y revenir.

L'oxydation est le moyen le plus important de produire de l'énergie. C'est pourquoi les astronomes, lorsqu'ils étudient les planètes du système solaire, essaient tout d'abord de savoir si elles contiennent de l'oxygène et de l'eau. Là où ils existent, on peut s'attendre à ce que la vie existe. Pas étonnant que la bonne nouvelle du premier atterrissage en douceur au monde de la station interplanétaire soviétique "Vénus-4" sur la planète Vénus ait été éclipsée par le message selon lequel il n'y a pratiquement pas d'oxygène libre dans son atmosphère, très peu d'eau et la température atteint 300 degrés .

Cependant, ne vous découragez pas. Même s'il n'y a absolument aucune trace de vie sur Vénus, tout n'est pas perdu pour cette planète. Il est possible de s'installer dans les couches supérieures de son atmosphère, où il ne fait pas si chaud, des plantes unicellulaires primitives qui consommeraient du dioxyde de carbone et produiraient de l'oxygène. La très haute densité de l'atmosphère vénusienne permettra à de minuscules créatures unicellulaires d'y nager sans tomber à la surface de la planète. Avec l'aide de tels organismes, il serait finalement possible de changer radicalement la composition gazeuse de l'atmosphère de Vénus.

Cette tâche est tout à fait capable pour les plantes vertes. Après tout, notre atmosphère terrestre telle que nous la connaissons a été créée par des organismes vivants. Désormais, les plantes de la Terre consomment 650 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an, alors qu'elles produisent 350 milliards de tonnes d'oxygène. Il était une fois, beaucoup moins d'oxygène dans l'atmosphère terrestre qu'aujourd'hui, et beaucoup plus de dioxyde de carbone. Vous avez juste besoin d'être patient. Quelques centaines de millions d'années suffiront probablement à transformer radicalement l'atmosphère de Vénus. Il y a des raisons de croire qu'à ce moment-là, la température sur cette planète baissera également de manière significative (après tout, il faisait autrefois chaud sur Terre). Alors les terriens pourront s'y sentir comme chez eux !

Alimentation en oxygène

Pour vivre, vous avez besoin d'un endroit pour obtenir de l'oxygène, puis en fournir à chaque cellule du corps. La plupart des animaux de notre planète tirent l'oxygène de l'atmosphère ou extraient l'oxygène dissous dans l'eau. Pour cela, les poumons ou les branchies sont utilisés, puis le sang le délivre à tous les coins du corps.

À première vue, il peut sembler que l'extraction de l'oxygène de l'eau ou de l'air est la partie la plus difficile de la tâche. Pas du tout. Les animaux n'ont pas eu à inventer de dispositifs spéciaux. L'oxygène ne pénètre dans le sang circulant par les poumons ou les branchies que par diffusion, c'est-à-dire parce qu'il y a moins d'oxygène dans le sang que dans l'environnement, et les substances gazeuses et liquides essaient de se répartir de manière à ce que leur contenu soit le même partout.

La nature n'a pas immédiatement pensé aux poumons et aux branchies. Les premiers organismes vivants multicellulaires n'en avaient pas, ils respiraient avec toute la surface du corps. Tous les animaux plus développés ultérieurs, y compris les humains, bien qu'ils aient acquis des organes respiratoires spéciaux, n'ont pas perdu la capacité de respirer avec la peau. Seuls les animaux vêtus d'armures - tortues, tatous, crabes et autres - ne bénéficient pas de ce privilège.

Chez l'homme, toute la surface du corps participe à la respiration, depuis l'épiderme le plus épais des talons jusqu'au cuir chevelu recouvert de poils. La peau de la poitrine, du dos et du ventre respire particulièrement intensément. Fait intéressant, ces zones de la peau sont beaucoup plus puissantes que les poumons en termes d'intensité respiratoire. Ainsi, par exemple, avec une surface respiratoire de la même taille, l'oxygène peut être absorbé ici par 28, et le dioxyde de carbone peut être libéré même de 54% de plus que dans les poumons.

Quelle est la raison de cette supériorité de la peau sur les poumons est inconnue. Peut-être le fait que la peau respire de l'air pur, et qu'on ventile mal nos poumons. Même avec l'expiration la plus profonde dans les poumons, il reste un certain apport d'air loin d'être la meilleure composition, dans lequel il y a beaucoup moins d'oxygène que dans l'atmosphère extérieure et beaucoup de dioxyde de carbone. Lorsque nous respirons, l'air nouvellement fourni se mélange à l'air déjà présent dans les poumons, ce qui réduit considérablement la qualité de ce dernier. Il n'est pas surprenant que ce soit l'avantage de la respiration cutanée.

Cependant, la part de la participation de la peau dans l'équilibre respiratoire général d'une personne par rapport aux poumons est négligeable. Après tout, sa surface totale chez une personne atteint à peine 2 mètres carrés, tandis que la surface des poumons, si vous élargissez les 700 millions d'alvéoles, des bulles microscopiques, à travers les parois desquelles se produisent les échanges gazeux entre l'air et le sang, est d'au moins 90 -100, c'est-à-dire 45 à 50 fois plus.

Respirer à travers les enveloppes extérieures du corps ne peut fournir de l'oxygène qu'aux très petits animaux. Par conséquent, même à l'aube de l'émergence du règne animal, la nature a essayé de savoir quoi utiliser pour cela. Tout d'abord, le choix s'est porté sur les organes digestifs.

Les animaux intestinaux ne sont constitués que de deux couches de cellules. L'extérieur extrait l'oxygène de l'environnement, l'intérieur de l'eau qui s'écoule librement dans la cavité intestinale. Déjà les vers plats, propriétaires d'organes digestifs plus complexes, ne pouvaient pas les utiliser pour respirer. Et ils devaient rester plats, car la diffusion dans un grand volume n'est pas en mesure de fournir de l'oxygène aux tissus profonds.

De nombreux vers annélides apparus sur Terre après les vers plats gèrent également la respiration cutanée, mais cela n'a été possible que parce qu'ils avaient déjà des organes circulatoires qui transportent l'oxygène dans tout le corps. Cependant, certaines boucles ont acquis le premier organe spécial pour extraire l'oxygène de l'eau environnante - les branchies.

Chez tous les animaux ultérieurs, des organes analogues ont été construits essentiellement selon deux schémas. Si l'oxygène devait être obtenu à partir de l'eau, il s'agissait alors d'excroissances ou de saillies spéciales, librement lavées par l'eau. Si l'oxygène était extrait de l'air, il s'agissait de dépressions, d'un simple sac, qui est l'organe respiratoire d'un escargot ou les poumons de tritons et de salamandres, à des blocs complexes de bulles microscopiques ressemblant à du raisin, tels que les poumons de mammifères.

Les conditions de respiration dans l'eau et sur terre sont très différentes les unes des autres. Dans les conditions les plus favorables, un litre d'eau ne contient que 10 centimètres cubes d'oxygène, tandis qu'un litre d'air en contient 210, soit 20 fois plus. Par conséquent, il peut être surprenant que les organes respiratoires des animaux aquatiques ne puissent pas extraire suffisamment d'oxygène d'un environnement aussi riche que l'air. La structure des branchies est telle qu'elles pourraient accomplir avec succès leur tâche dans l'air, si leurs plaques minces, privées du support que donne l'eau, ne collaient pas ensemble et, privées de protection, ne se desséchaient pas. Et cela provoque l'arrêt de la circulation sanguine et donc la suspension de la fonction respiratoire.

L'origine des organes respiratoires est intéressante. Pour leur création, la nature a utilisé ce qui a été testé sur des créatures très peu organisées : la peau et les organes digestifs. Les branchies des vers marins ne sont que des excroissances très compliquées du tégument externe. Chez tous les vertébrés, les branchies et les poumons proviennent de l'intestin antérieur.

Le système respiratoire des insectes est très particulier. Ils ont décidé qu'il n'y avait pas besoin de trop compliquer la question. Le moyen le plus simple est de permettre à l'air d'atteindre directement chacun des organes, où qu'ils se trouvent. Cela se fait très simplement. Le corps entier des insectes est imprégné d'un système de tubes ramifiés complexes. Même le cerveau est criblé de trachée aérienne, de sorte qu'ils ont littéralement le vent dans la tête.

Les trachées, se ramifiant, diminuent toutes de diamètre jusqu'à devenir très minces, grâce auxquelles elles peuvent s'approcher littéralement de chaque cellule du corps, et ici elles se désintègrent souvent en un faisceau de très petites trachéoles, de moins d'un micron de diamètre, qui pénètrent directement dans le protoplasme des cellules, de sorte que l'oxygène des insectes est livré directement à sa destination. Il existe surtout de nombreuses trachéoles dans les cellules qui consomment intensivement de l'oxygène : dans les grosses cellules des muscles volants, elles créent des plexus entiers.

Les voies respiratoires des insectes peuvent elles-mêmes rechercher des endroits où l'oxygène se fait rare. C'est ainsi que se comportent les trachéoles de l'épiderme, minuscules, de moins d'un micron de diamètre et pas plus d'un tiers de millimètre de long, se terminant aveuglément par des tubules. Lorsque des zones de tissus qui consomment intensément de l'oxygène apparaissent à proximité d'elles, les trachéoles environnantes commencent à s'étirer, augmentant souvent de longueur d'un millimètre.

À première vue, il semble que les insectes aient résolu avec succès le problème de l'apport d'oxygène, seule la pratique ne le confirme pas. Un fort courant d'air dans leur corps peut rapidement assécher l'insecte. Pour éviter que cela ne se produise, les ouvertures de la trachée ne s'ouvrent que très peu de temps et, chez de nombreux insectes aquatiques, elles sont généralement scellées. Dans ce cas, l'oxygène, par diffusion à travers les téguments du corps ou des branchies, s'infiltre dans les voies respiratoires et se propage plus loin le long de celles-ci également par diffusion.

Les grands insectes terrestres respirent activement. 70 à 80 fois par minute, les muscles de l'abdomen se contractent, s'aplatissent et l'air est expulsé. Ensuite, les muscles se détendent, l'abdomen reprend sa forme précédente et l'air est aspiré. Il est intéressant de noter que pour l'inspiration et l'expiration, différentes voies respiratoires sont le plus souvent utilisées, l'inhalation est effectuée par la poitrine, l'expiration par l'abdomen.

Souvent, les principaux organes respiratoires sont incapables de remplir leur tâche. Ceci s'observe chez des animaux qui se sont déplacés dans un environnement extrêmement pauvre en oxygène ou totalement inhabituel pour eux. Et ici, il y a quelque chose que la nature n'attire pas pour aider les principaux organes respiratoires.

Tout d'abord, les moyens déjà éprouvés sont largement utilisés et modernisés. Dans le sud de notre patrie, un petit poisson est largement connu - une loche. On le trouve souvent dans les ruisseaux qui s'assèchent pour l'été, dans les bras morts qui ont complètement perdu le contact avec la rivière. Dans de tels réservoirs, le fond est généralement boueux, il y a une masse de plantes en décomposition et, par conséquent, pendant l'été chaud, il y a très peu d'oxygène dans l'eau. Afin de ne pas suffoquer, les loches doivent "se nourrir" d'air. En termes simples, ils le mangent, l'avalent et le font passer dans les intestins comme de la nourriture. La digestion a lieu à l'avant des intestins, la respiration dans le dos.

Pour rendre la digestion moins gênante avec la respiration, dans la partie médiane de l'intestin, il y a des cellules sécrétoires spéciales qui enveloppent les résidus alimentaires qui viennent ici avec du mucus, de sorte qu'ils glissent très rapidement à travers la partie respiratoire de l'intestin. Nos deux autres poissons d'eau douce, l'omble et l'épineux, respirent de la même manière. Il est peu probable que l'exercice d'une double fonction par un organe (respiration et digestion) soit pratique. Apparemment, c'est pourquoi un grand nombre de poissons d'eau douce d'Asie tropicale ont acquis un appareil respiratoire supplémentaire - un labyrinthe - un système de canaux et de cavités très étroitement imbriqués situés dans la partie élargie du premier arc branchial.

Les scientifiques n'ont pas compris immédiatement la signification du labyrinthe. Le célèbre Cuvier, qui, en disséquant des ananas, découvrit et baptisa le premier cet organe mystérieux, suggéra que les poissons retiennent l'eau dans le labyrinthe lorsqu'ils rampent hors du réservoir. Anabas adore voyager, rampant facilement d'un réservoir à un autre.

N'a pas aidé à clarifier la fonction et l'observation des poissons dans la nature. Le zoologiste anglais Commerson, le premier des Européens à avoir rencontré un poisson assez gros - le gourami, que la population locale a longtemps élevé dans des étangs, l'a appelé Osphromenus olfacs, ce qui signifie en latin Smelling Smell. En observant les poissons, l'Anglais a vu qu'ils montaient continuellement à la surface et, tirant le museau, aspiraient de l'air. À cette époque, personne n'aurait pu imaginer que les poissons respirent de l'air ! Alors Commerson a décidé que le gourami flotterait à l'étage pour découvrir l'odeur du monde.

Beaucoup plus tard, quand ils sont arrivés chez les aquariophiles d'Europe, il est devenu clair que les poissons labyrinthes respirent de l'air. Leurs branchies sont sous-développées et le labyrinthe joue un rôle de premier plan dans l'apport d'oxygène. Ils ne peuvent pas se passer d'air. S'ils sont plantés dans un aquarium avec l'eau la plus pure et riche en oxygène, mais privés de la possibilité de flotter à la surface et de gagner de l'air, les poissons labyrinthes vont simplement "s'étouffer" et "se noyer".

Il n'est pas facile pour les grenouilles de respirer, leurs poumons sont loin d'être du premier degré, elles doivent donc parfois être sophistiquées. En 1900, une grenouille velue a été capturée au Gabon, en Afrique. Cette nouvelle a secoué le monde scientifique tout entier. Dans les milieux scientifiques, on considérait précisément établi que la racine des cheveux est l'apanage des mammifères. Comme vous le savez, les grenouilles « marchent » nues. On ne savait pas pourquoi les côtés et les jambes des femmes gabonaises de la mode étaient recouverts de laine. Il était difficile d'imaginer qu'ils avaient froid. Après tout, même si nos grenouilles du nord, vivant presque au cercle polaire arctique, ne gèlent pas, alors pourquoi leurs sœurs africaines ont-elles froid ?

Le secret des manteaux de grenouilles n'existait pas depuis longtemps. Dès que nous avons regardé l'étrange fourrure au microscope, il est devenu clair qu'il s'agissait de simples excroissances de la peau. Une telle "laine", bien sûr, ne peut pas se réchauffer, et au Gabon il n'y a pas de temps froid. Des études ultérieures ont montré que les poils des grenouilles fonctionnent comme une sorte de branchies, à l'aide desquelles elles respirent à la fois dans l'eau et sur terre. La laine ne pousse que chez les mâles. Pendant la saison de reproduction, beaucoup d'activité physique leur tombe sur les épaules, et s'ils n'avaient pas de "poils", l'essoufflement et le manque d'oxygène les empêcheraient de l'accomplir.

Encore plus intéressant est le souffle du mudskipper. Ce poisson vit en Inde tropicale et moins dans l'eau que dans la boue. Les poissons sont plutôt des créatures terrestres. Ils peuvent faire de longs trajets par voie terrestre et même grimper parfaitement aux arbres. Sur le rivage, ces poissons respirent avec leur queue dont la peau a une circulation sanguine très ramifiée.

Lors de l'étude de la respiration des mudskippers, une drôle d'erreur s'est produite. En termes simples, les cavaliers se sont avérés être de vicieux trompeurs. Les scientifiques ont remarqué que bien que les poissons passent la majeure partie de la journée sur la terre ferme, où ils se nourrissent principalement, attrapant habilement les insectes qui volent, ils n'aiment pas se séparer complètement de l'eau. Le plus souvent, ils s'assoient le long des bords d'une flaque d'eau avec leur queue abaissée dans l'eau. Sautant après le passage d'un papillon, le poisson recule jusqu'à ce qu'il plonge sa queue dans l'eau.

En observant de telles scènes, les scientifiques ont décidé qu'avec l'aide de la queue, le sauteur extrait l'oxygène de l'eau. Cependant, lorsqu'ils ont deviné mesurer la quantité d'oxygène contenue dans l'eau, ils ont vu : il y en a si peu que cela n'a aucun sens de mouiller la queue non plus. Il s'est avéré que maintenant, à l'aide de la queue, le sauteur aspire l'eau, dont il a vraiment besoin pour hydrater le reste du corps, pour sécréter une quantité suffisante de mucus. A cette époque, il ne reçoit presque pas d'oxygène par la queue. Mais lorsque, s'étant approvisionné en eau en quantité suffisante, il sort du réservoir, la queue devient le principal appareil respiratoire.

Umbra, ou, comme nous l'appelons, le poisson Eudo, respire avec une vessie natatoire. Elle vit en Moldavie dans les cours inférieurs du Dniestr et du Danube. La vessie natatoire dans l'Eudoska est reliée au pharynx par un large conduit. Penché hors de l'eau, le poisson remplit la bulle d'air. Il est densément entrelacé de vaisseaux sanguins et l'oxygène pénètre facilement dans le sang ici. L'air d'échappement, saturé de dioxyde de carbone, crache de la terre de temps en temps. Respirer par la vessie natatoire n'est pas amusant pour umber. Si elle est privée de la possibilité d'avaler de l'air, elle ne vivra pas plus d'une journée.

Non seulement pour la terre d'ombre, mais aussi pour de nombreux poissons, l'air est absolument nécessaire, bien que pour une raison différente. Les alevins de la plupart des poissons, ayant éclos de l'œuf, doivent prendre au moins une respiration. C'est pourquoi les poissons fraient le plus souvent dans des endroits peu profonds. Sinon, les bébés faibles n'auront pas assez de force pour flotter à la surface. Les alevins ont besoin d'air pour remplir leur vessie natatoire. Au bout de quelques jours, le conduit reliant la vessie à l'œsophage se développera et les poissons, privés de la possibilité de réduire arbitrairement leur poids spécifique, mourront de surmenage.

Chez les poissons à vessie ouverte, le canal de la vessie natatoire ne se développe pas. Jusqu'à un âge avancé, ces poissons conservent la capacité d'avaler de nouvelles portions d'air lorsqu'ils vont nager près de la surface, et d'en extraire l'excès s'ils veulent descendre en profondeur. Mais, apparemment, il n'est pas toujours sûr de remonter à la surface et, par conséquent, les poissons utilisent souvent une autre méthode pour maintenir la quantité de gaz dans la bulle au niveau souhaité. Cette méthode est la sécrétion active de gaz à l'aide de la glande à gaz.

Même à l'aube de l'étude de la respiration, on supposait que l'oxygène entrant dans les poumons était capté par la paroi des alvéoles, qui le sécrète ensuite dans le sang. Cette théorie n'a plus tard été justifiée. Ce n'est pas que de tels phénomènes soient impossibles, c'est juste que dans les poumons, ils se sont avérés inutiles. Pour la vessie natatoire des poissons à vessie fermée, cette méthode s'est avérée la seule possible. Le principal organe de travail de la glande est un merveilleux réseau, composé de trois plexus capillaires connectés en série. Il a été calculé que le volume de sang pouvant tenir dans un merveilleux réseau est petit, environ une goutte, mais la superficie du réseau est énorme, car il se compose de 88 000 capillaires veineux et 116 000 capillaires artériels, la longueur totale de qui fait près d'un kilomètre. De plus, la glande possède de nombreux tubules. On pense que le secret qu'il sécrète dans la lumière de la vessie s'y désagrège, libérant de l'oxygène et de l'azote.

Du fait que le gaz de la vessie natatoire est créé par la glande et non prélevé dans l'atmosphère, sa composition est très différente de celle de l'air extérieur. Le plus souvent, l'oxygène y règne, parfois jusqu'à 90 pour cent.

Qu'est-ce qui fait que l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les poumons, puis dans le sang, et de là dans les tissus et les cellules, où il entre déjà dans des réactions biochimiques ? Évidemment, il y a une certaine force qui détermine exactement cette direction de mouvement des molécules de ce gaz. Cette force est un gradient de concentration. La teneur en oxygène de l'air atmosphérique est beaucoup plus élevée que dans l'air de l'espace intrapulmonaire (alvéolaire). La teneur en oxygène dans les alvéoles - les vésicules pulmonaires dans lesquelles les échanges gazeux entre l'air et le sang - est beaucoup plus élevée que dans le sang veineux. Les tissus contiennent beaucoup moins d'oxygène que le sang artériel et les mitochondries contiennent une quantité négligeable d'oxygène, car les molécules de ce gaz qui y pénètrent entrent immédiatement dans un cycle de réactions oxydatives et sont converties en composés chimiques. Cette cascade de concentrations progressivement décroissantes, reflétant les gradients de force, à la suite desquels l'oxygène de l'atmosphère pénètre dans les cellules du corps, est communément appelée le régime d'oxygène du corps (Fig. 19). Au contraire, le régime d'oxygène est caractérisé par les paramètres quantitatifs de la cascade décrite. L'étage supérieur de la cascade caractérise la teneur en oxygène de l'air atmosphérique, qui pénètre dans les poumons lors de l'inhalation. La deuxième étape est la teneur en O2 dans l'air alvéolaire. La troisième étape est la teneur en O 2 du sang artériel juste enrichi en oxygène. Et enfin, la quatrième étape est la tension de l'oxygène dans le sang veineux, qui a fait don de l'oxygène qu'il contenait aux tissus. Ces quatre étapes forment trois "vols", qui reflètent les processus réels d'échange gazeux dans le corps. Le "span" entre les 1ère et 2ème étapes correspond aux échanges gazeux pulmonaires, entre les 2ème et 3ème étapes - au transport de l'oxygène par le sang, et entre les 3ème et 4ème étapes - aux échanges gazeux tissulaires. Plus la hauteur de marche est élevée, plus la différence de concentration est grande, plus le gradient auquel l'oxygène est transporté à ce stade est élevé. Avec l'âge, la hauteur de la première "tranche", c'est-à-dire le gradient des échanges gazeux pulmonaires, augmente; la deuxième "tranche", c'est-à-dire le gradient de transport du sang 02, tandis que la hauteur de la troisième "travée", reflétant le gradient d'échange gazeux tissulaire, diminue. La diminution liée à l'âge de l'intensité de l'oxydation des tissus est une conséquence directe de la diminution avec l'âge de l'intensité du métabolisme énergétique.

Riz. 19. Transport de l'oxygène chez l'homme (direction indiquée par les flèches)

Riz. 20. Cascade de tensions d'oxygène dans l'air inhalé (I), dans les alvéoles (A), les artères (a) et les veines (K) Chez un garçon de 5 ans, un adolescent de 15 ans et un adulte 30 ans

Souffle

Échange de gaz dans les poumons. Les poumons sont des sacs hermétiques reliés à la trachée au moyen de grandes voies respiratoires - les bronches. L'air atmosphérique à travers les cavités nasale et buccale pénètre dans le larynx et plus loin dans la trachée, après quoi il est divisé en deux flux, dont l'un va vers le poumon droit, l'autre vers la gauche (Fig. 20). La trachée et les bronches sont composées de tissu conjonctif et d'un squelette d'anneaux cartilagineux qui empêchent ces tubes de se plier et de bloquer les voies respiratoires lors de divers changements de position du corps. En entrant dans les poumons, les bronches sont divisées en de nombreuses branches, dont chacune se divise à nouveau, formant ce que l'on appelle "l'arbre bronchique". Les branches les plus fines de cet "arbre" sont appelées bronchioles, et à leurs extrémités se trouvent des vésicules pulmonaires, ou alvéoles (Fig. 21). Le nombre d'alvéoles atteint 350 millions et leur superficie totale est de 150 m 2. C'est cette surface qui représente la zone d'échange de gaz entre le sang et l'air. Les parois des alvéoles sont constituées d'une seule couche de cellules épithéliales, à laquelle se trouvent les capillaires sanguins les plus minces, également constitués d'un épithélium monocouche. Cette conception, due à la diffusion, permet une pénétration relativement aisée des gaz de l'air alvéolaire dans le sang capillaire (oxygène) et en sens inverse (dioxyde de carbone). Cet échange de gaz se produit du fait qu'un gradient de concentration de gaz est créé (Fig. 22). L'air dans les alvéoles contient une quantité relativement importante d'oxygène (103 mm Hg) et une petite quantité de dioxyde de carbone (40 mm Hg). Dans les capillaires, au contraire, la concentration de dioxyde de carbone est augmentée (46 mm Hg) et l'oxygène est réduit (40 mm Hg), car ces capillaires contiennent du sang veineux collecté après avoir été dans les tissus et eux l'oxygène, recevant du carbone dioxyde en retour. Le sang circule en continu dans les capillaires et l'air des alvéoles se renouvelle à chaque inspiration. Le sang s'écoulant des alvéoles enrichi en oxygène (jusqu'à 100 mm Hg) contient relativement peu de dioxyde de carbone (40 mm Hg) et est à nouveau prêt pour les échanges gazeux tissulaires.

Riz. 21. Schéma de la structure des poumons (A) et des alvéoles pulmonaires (B)

A :] - larynx ; 2 - trachée; 3 - bronches; 4 - bronchioles; 5 - poumons;

B : 1 - réseau vasculaire ; 2, 3 - alvéoles à l'extérieur et en coupe ; 4 -

bronchiole; 5 - artère et veine

Riz. 22. Schéma de la ramification des voies respiratoires (gauche). Le côté droit de la figure montre la courbe de la section transversale totale des voies respiratoires au niveau de chaque branche (3). Au début de la zone de transition, cette zone commence à augmenter de manière significative, ce qui se poursuit dans la zone respiratoire. Br - bronches; Bl - bronchioles; KBl - bronchioles terminales; DBL - bronchioles respiratoires; AX - passages alvéolaires; A - alvéoles

Riz. 23. Échanges gazeux dans les alvéoles pulmonaires : à travers la paroi des alvéoles pulmonaires, l'O 2 de l'air inhalé pénètre dans le sang et le CO 2 du sang veineux pénètre dans les alvéoles ; les échanges gazeux sont assurés par la différence des pressions partielles (P) de CO 2 et O 2 dans le sang veineux et dans la cavité des alvéoles pulmonaires

Pour que les plus petites bulles - les alvéoles - ne s'effondrent pas lors de l'expiration, leur surface est recouverte de l'intérieur d'une couche d'une substance spéciale produite par le tissu pulmonaire. Cette substance est tensioactif- réduit la tension superficielle des parois des alvéoles. Il est généralement produit en excès pour garantir que la surface pulmonaire est utilisée autant que possible pour les échanges gazeux.

Capacité de diffusion des poumons. Le gradient de concentration de gaz des deux côtés de la paroi alvéolaire est la force qui fait que les molécules d'oxygène et de dioxyde de carbone diffusent, pénètrent à travers cette paroi. Or, à même pression atmosphérique, la vitesse de diffusion des molécules dépend non seulement du gradient, mais aussi de la surface de contact des alvéoles et des capillaires, de l'épaisseur de leurs parois, de la présence d'un tensioactif, et d'un nombre d'autres raisons. Afin d'évaluer tous ces facteurs, à l'aide d'appareils spéciaux, ils mesurent la capacité de diffusion des poumons, qui, selon l'âge et l'état fonctionnel d'une personne, peut varier de 20 à 50 ml O 2 / min / mm Hg. Art.

Rapport ventilation-perfusion. Les échanges gazeux dans les poumons ne se produisent que si l'air dans les alvéoles est périodiquement (à chaque cycle respiratoire) renouvelé et que le sang circule en continu dans les capillaires pulmonaires. C'est pour cette raison que l'arrêt de la respiration, ainsi que l'arrêt de la circulation sanguine, signifient également la mort. Le flux continu de sang à travers les capillaires est appelé perfusion, et le flux rythmique de nouvelles portions d'air atmosphérique dans les alvéoles - ventilation. Il faut souligner que la composition de l'air dans les alvéoles est très différente de celle de l'atmosphère : dans l'air alvéolaire il y a beaucoup plus de dioxyde de carbone et moins d'oxygène. Le fait est que la ventilation mécanique des poumons n'affecte pas les zones les plus profondes dans lesquelles se trouvent les vésicules pulmonaires et que les échanges gazeux ne se produisent que par diffusion et sont donc quelque peu ralentis. Néanmoins, chaque cycle respiratoire apporte de nouvelles portions d'oxygène dans les poumons et évacue l'excès de dioxyde de carbone. Le taux de perfusion du tissu pulmonaire avec le sang doit correspondre exactement au taux de ventilation pour qu'un équilibre s'établisse entre ces deux processus, sinon soit le sang sera sursaturé en dioxyde de carbone et sous-saturé en oxygène, soit, à l'inverse, le dioxyde de carbone sera lavé du sang. Les deux sont mauvais, car le centre respiratoire, situé dans la moelle allongée, génère des impulsions qui font inspirer et expirer les muscles respiratoires, sous l'influence de récepteurs qui mesurent la teneur en CO 2 et O 2 dans le sang. Si le niveau de CO 2 dans le sang diminue, la respiration peut s'arrêter ; s'il grandit, l'essoufflement commence, la personne ressent une suffocation. La relation entre le débit sanguin à travers les capillaires pulmonaires et le débit d'air ventilant les poumons est appelée le rapport ventilation-perfusion (VPR). Le rapport des concentrations d'O2 et de CO2 dans l'air expiré en dépend. Si l'augmentation du CO2 (par rapport à l'air atmosphérique) correspond exactement à une diminution de la teneur en oxygène, alors VPO = 1, et il s'agit d'un niveau accru. Normalement, la VPO est de 0,7-0,8, c'est-à-dire que la perfusion doit être un peu plus intense que la ventilation. La valeur de VPO est prise en compte lors de l'identification de certaines maladies du système bronchopulmonaire et du système circulatoire.

Échange de gaz tissulaire. Le sang, qui apporte l'oxygène aux tissus, le libère (le long du gradient de concentration) dans le fluide tissulaire, et de là les molécules d'O 2 pénètrent dans les cellules, où elles sont capturées par les mitochondries. Plus cette crise est intense, plus la teneur en oxygène du liquide tissulaire diminue rapidement, plus le gradient entre le sang artériel et les tissus augmente, plus le sang libère rapidement de l'oxygène, qui se détache de la molécule d'hémoglobine, qui servait de "véhicule". " pour l'apport d'oxygène. Les molécules d'hémoglobine libérées peuvent capturer des molécules de CO2 afin de les transporter jusqu'aux poumons et de les transmettre à l'air alvéolaire. L'oxygène, entrant dans le cycle des réactions oxydatives dans les mitochondries, s'avère finalement se combiner soit avec de l'hydrogène (H 2 O se forme), soit avec du carbone (CO 2 se forme). L'oxygène libre dans le corps n'existe pratiquement pas. Tout le dioxyde de carbone généré dans les tissus est excrété du corps par les poumons. L'eau métabolique s'évapore également partiellement de la surface des poumons, mais peut également être excrétée dans la sueur et l'urine.

Coefficient respiratoire. Le rapport des quantités de CO 2 formé et d'O 2 absorbé est appelé coefficient respiratoire (DC) et dépend des substrats oxydés dans les tissus du corps. Le DC dans l'air expiré varie de 0,65 à 1. Pour des raisons purement chimiques, lorsque les graisses sont oxydées, DC = 0,65 ; avec oxydation des protéines - environ 0,85; dans l'oxydation des glucides DC = 1,0. Ainsi, par la composition de l'air expiré, on peut juger quelles substances sont actuellement utilisées pour générer de l'énergie par les cellules du corps. Naturellement, le DC prend généralement une valeur intermédiaire, le plus souvent proche de 0,85, mais cela ne signifie pas que les protéines sont oxydées ; c'est plutôt le résultat de l'oxydation simultanée des graisses et des glucides. La valeur de DC est étroitement liée au VPO, il y a une correspondance presque complète entre eux, sauf pour les périodes où le VPO est soumis à de fortes fluctuations. Chez l'enfant au repos, le DC est généralement plus élevé que chez l'adulte, ce qui est associé à une participation significativement plus importante des glucides dans l'apport énergétique de l'organisme, en particulier l'activité des structures nerveuses.

Respiration externe- ce sont des manifestations du processus respiratoire, qui sont clairement visibles sans aucun appareil, car l'air entre et sort des voies respiratoires uniquement en raison du fait que la forme et le volume de la poitrine changent. Qu'est-ce qui fait que l'air pénètre profondément dans le corps, atteignant finalement les plus petites vésicules pulmonaires ? Dans ce cas, il existe une force provoquée par la différence de pression à l'intérieur du thorax et dans l'atmosphère environnante. Les poumons sont entourés d'une membrane de tissu conjonctif appelée plèvre, avec du liquide pleural entre les poumons et le sac pleural, qui sert de lubrifiant et de scellant. L'espace intrapleural est hermétiquement fermé, ne communique pas avec les cavités adjacentes et les tubes digestifs et sanguins traversant le thorax. La poitrine entière est également scellée, séparée de la cavité abdominale non seulement par la membrane séreuse, mais également par le grand muscle annulaire - le diaphragme. Par conséquent, les efforts des muscles respiratoires, conduisant même à une légère augmentation de son volume lors de l'inhalation, assurent un vide suffisamment important à l'intérieur de la cavité pleurale, et c'est sous l'action de ce vide que l'air pénètre dans la cavité buccale et nasale et pénètre plus loin à travers le larynx, la trachée, les bronches et les bronchioles dans le tissu pulmonaire ...

L'organisation de l'acte respiratoire. Trois groupes musculaires sont impliqués dans l'organisation de l'acte respiratoire, c'est-à-dire dans le mouvement des parois de la poitrine et de la cavité abdominale : les muscles intercostaux externes inspiratoires (fournissant l'inhalation) ; les muscles intercostaux internes expiratoires (fournissant l'expiration) et le diaphragme, ainsi que les muscles de la paroi abdominale. La contraction coordonnée de ces muscles sous le contrôle du centre respiratoire, qui est situé dans la moelle allongée, fait que les côtes se déplacent quelque peu vers l'avant et vers le haut par rapport à leur position au moment de l'expiration, le sternum se lève et le diaphragme est pressé dans la cavité abdominale. Ainsi, le volume total de la poitrine augmente considérablement, un vide assez poussé s'y crée et l'air de l'atmosphère s'engouffre dans les poumons. À la fin de l'inspiration, les impulsions du centre respiratoire vers ces muscles s'arrêtent et les côtes sous leur propre gravité et le diaphragme, du fait de sa relaxation, reviennent à la position "neutre". Le volume de la poitrine diminue, la pression y augmente et l'excès d'air des poumons est expulsé par les mêmes tubes par lesquels il est entré. Si, pour une raison quelconque, l'expiration est difficile, les muscles expiratoires sont connectés pour faciliter ce processus. Ils agissent également dans les cas où la respiration est intensifiée ou accélérée sous l'influence d'un stress émotionnel ou physique. Le travail des muscles respiratoires, comme tout autre travail musculaire, demande de l'énergie. On estime qu'avec une respiration calme, un peu plus de 1% de l'énergie consommée par le corps est consacrée à ces besoins.

Ventilation pulmonaire. Plus le corps est gros et plus les muscles respiratoires travaillent fort, plus l'air passe dans les poumons au cours de chaque cycle respiratoire. Pour évaluer la ventilation pulmonaire, le volume respiratoire minute est mesuré, c'est-à-dire la quantité moyenne d'air qui traverse les voies respiratoires en 1 min. Au repos chez un adulte, cette valeur est de 5-6 l/min. Chez un nouveau-né, le volume respiratoire minute est de 650-700 ml / min, à la fin de 1 an de vie, il atteint 2,6-2,7 l / min, à 6 ans - 3,5 l / min, à 10 ans - 4,3 l / min, et chez les adolescents - 4,9 l / min. Lors d'un effort physique, le volume respiratoire infime peut augmenter de manière très importante, atteignant 100 l/min et plus chez les garçons et les adultes.

Fréquence et profondeur de la respiration. L'acte de respiration, composé de l'inspiration et de l'expiration, a deux caractéristiques principales - la fréquence et la profondeur. La fréquence est le nombre de respirations que vous respirez par minute. Chez un adulte, cette valeur est généralement de 12 à 15, bien qu'elle puisse varier considérablement. Chez les nouveau-nés, la fréquence respiratoire pendant le sommeil atteint 50-60 par minute, à l'âge d'un an, elle diminue à 40-50, puis à mesure qu'elle grandit, cet indicateur diminue progressivement. Ainsi, chez les enfants en âge d'aller à l'école primaire, la fréquence respiratoire est généralement d'environ 25 cycles par minute et chez les adolescents de 18 à 20 ans. La tendance inverse des changements liés à l'âge est démontrée par le volume courant, c'est-à-dire une mesure de la profondeur de la respiration. Il représente la quantité moyenne d'air qui pénètre dans les poumons à chaque respiration. Chez les nouveau-nés, il est très petit - seulement 30 ml ou même moins, à l'âge d'un an, il passe à 70 ml, à 6 ans, il dépasse 150 ml, à 10 ans, il atteint 240 ml, à 14 ans - 300 ml. Chez l'adulte, le volume courant au repos ne dépasse pas 500 ml. Le volume respiratoire minute est le produit du volume courant et de la fréquence respiratoire.

Spirogramme. Si des soufflets en caoutchouc ou une cloche légère immergée dans l'eau sont installés dans le trajet de l'air entrant et sortant des poumons, alors, grâce à l'action des muscles respiratoires, cet appareil augmentera son volume lors de l'expiration et diminuera lors de l'inspiration. Si toutes les connexions sont étanches (pour sceller la cavité buccale, on utilise un embout buccal spécial en caoutchouc ou un masque porté sur le visage), alors il est possible, en attachant un instrument d'écriture à la partie mobile de l'appareil, d'enregistrer toutes les mouvements. Un tel appareil, inventé au XIXe siècle, s'appelle un spirographe, et l'enregistrement effectué avec celui-ci s'appelle un spirogramme (Fig. 23). À l'aide d'un spirogramme réalisé sur une bande de papier, il est possible de mesurer quantitativement les caractéristiques les plus importantes de la respiration externe d'une personne. Volumes et capacités pulmonaires. Grâce au spirogramme, vous pouvez visualiser et mesurer visuellement différents volumes et capacités pulmonaires. Les volumes dans la physiologie de la respiration sont généralement appelés indicateurs qui changent dynamiquement dans le processus de respiration et caractérisent l'état fonctionnel du système respiratoire. La capacité est un réservoir qui ne change pas en peu de temps, au sein duquel se déroulent le cycle respiratoire et les échanges gazeux. Le point de référence pour tous les volumes pulmonaires et conteneurs est le niveau d'expiration calme.

Volumes pulmonaires. Au repos, le volume courant est faible par rapport au volume total d'air dans les poumons. Par conséquent, une personne peut à la fois inhaler et expirer un grand volume d'air supplémentaire. Ces volumes sont nommés en conséquence volume de réserve inspiratoire et volume de réserve expiratoire... Cependant, même avec l'expiration la plus profonde, une certaine quantité d'air reste dans les alvéoles et les voies respiratoires. C'est ce qu'on appelle le volume résiduel, qui n'est pas mesuré à l'aide d'un spirogramme (une technique assez compliquée et des calculs sont utilisés pour le mesurer, des gaz inertes sont utilisés). Chez un adulte, il est d'environ 1,5 litre, chez les enfants - beaucoup moins.

Riz. 24. Spirogramme : capacité pulmonaire et ses composantes

Capacité vitale des poumons. La somme du volume de réserve inspiratoire, du volume courant et du volume de réserve expiratoire est La capacité pulmonaire(VC) est l'un des indicateurs les plus importants de l'état du système respiratoire. Pour le mesurer, des spiromètres de différentes conceptions sont utilisés, dans lesquels il est nécessaire d'expirer aussi profondément que possible après l'inspiration la plus profonde - ce sera VC. La CV dépend de la taille du corps, et donc de l'âge, et dépend aussi de manière très significative de l'état fonctionnel et de la forme physique du corps humain. Chez les hommes, la CV est plus élevée que chez les femmes, si ni l'un ni l'autre n'est impliqué dans le sport, en particulier l'exercice d'endurance. La valeur de VC varie considérablement chez les personnes de physique différent : chez les types brachimorphes, elle est relativement petite et chez les types dolichomorphes, elle est très grande. Il est d'usage d'utiliser la CV comme l'un des indicateurs du développement physique des enfants d'âge scolaire, ainsi que des conscrits. La CV ne peut être mesurée qu'avec la participation active et consciente de l'enfant, par conséquent, il n'y a pratiquement pas de données sur les enfants de moins de 3 ans.