Дихальна система людини активно задіюється під час виконання будь-яких видів рухової активності, будь то аеробне або анаеробне навантаження. Будь-який поважаючий себе персональний тренер повинен володіти знаннями про будову дихальної системи, її призначення і про те, яку роль вона виконує в процесі занять спортом. Знання про фізіологію і анатомію є індикатором ставлення тренера до свого ремесла. Чим більше він знає, тим вище його кваліфікація, як фахівця.
Содержание:
Введення
Дихальна система – це сукупність органів, метою якої є забезпечення організму людини киснем. Процес забезпечення киснем має назву – газообмін. Вдихається людиною кисень, на видиху перетворюється у вуглекислий газ. Газообмін відбувається в легенях, а саме в альвеолах. Їх вентилювання реалізується чергуванням циклів вдиху (інспірація) і видиху (експірації). Процес вдиху взаємопов’язаний з руховою активністю діафрагми і зовнішніх міжреберних м’язів. На вдиху діафрагма опускається, а ребра піднімаються. Процес видиху відбувається здебільшого пасивно, залучаючи тільки внутрішні міжреберні м’язи. На видиху діафрагма піднімається, ребра опускаються.
Дихання зазвичай поділяють за способом розширення грудної клітки на два типи: грудне і черевне. Перше частіше спостерігається у жінок (розширення грудини відбувається за рахунок підняття ребер). Друге частіше спостерігається у чоловіків (розширення грудини відбувається за рахунок деформації діафрагми).
Будова дихальної системи
Дихальні шляхи поділяють на верхні і нижні. Такий поділ є суто символічним і межа між верхніми і нижніми шляхами дихання проходить в місці перетину дихальної та травної систем у верхній частині гортані. До верхніх дихальних шляхів відносять порожнину носа, носоглотку і ротоглотку з ротовою порожниною, але лише частково, так як остання в процесі дихання не задіяна. До нижніх дихальних шляхів відносять гортань (хоча іноді її відносять і до верхніх шляхів), трахею, бронхи і легені. Повітряні шляхи усередині легенів представляють свого роду дерево і розгалужуються приблизно 23 рази, перш ніж кисень потрапить в альвеоли, в яких і відбувається газообмін. Схематичне зображення системи дихання людини ви можете побачити на малюнку нижче.
Будова дихальної системи людини: 1 – лобова пазуха; 2 – клиноподібна пазуха; 3 – носова порожнина; 4 – переддень носа; 5 – ротова порожнина; 6 – глотка; 7 – надгортанник; 8 – голосова складка; 9 – щитоподібний хрящ; 10 – перстеневидний хрящ; 11 – трахея; 12 – верхівка легені; 13 – верхня частка (часткові бронхи: 13.1 – правий верхній; 13.2 – правий середній; 13.3 – нижній правий); 14 – горизонтальна щілина; 15 – коса щілина; 16 – середня частка; 17 – нижня частка; 18 – діафрагма; 19 – верхня частка; 20 – язичковий бронх; 21 – кіль трахеї; 22 – проміжний бронх; 23 – лівий і правий головні бронхи (часткові бронхи: 23.1 – лівий верхній; 23.2 – лівий нижній); 24 – коса щілина; 25 – серцева вирізка; 26 – язичок лівої легені; 27 – нижня частка.
Дихальні шляху виступають в ролі сполучної ланки між навколишнім середовищем і основним органом дихальної системи – легенями. Вони розташовуються усередині грудної клітки і оточені ребрами і міжреберними м’язами. Безпосередньо в легенях і відбувається процес газообміну між киснем, що надійшов до легеневих альвеол (див. малюнок нижче) і кров’ю, яка циркулює всередині легеневих капілярів. Останні здійснюють доставку кисню в організм і виведення з нього газоподібних продуктів обміну. Співвідношення кисню і вуглекислого газу в легенях підтримується на відносно постійному рівні. Припинення надходження кисню в організм призводить до втрати свідомості (клінічна смерть), потім до незворотних порушень роботи мозку і в кінцевому рахунку до загибелі (біологічна смерть).
Будова альвеоли: 1 – капілярне русло; 2 – сполучна тканина; 3 – альвеолярні мішечки; 4 – альвеолярний хід; 5 – слизова залоза; 6 – слизова вистилання; 7 – легенева артерія; 8 – легенева вена; 9 – отвір бронхіоли; 10 – альвеола.
Процес дихання, як вже зазначалось вище, здійснюється за рахунок деформації грудної клітки за допомогою дихальних м’язів. Сам по собі подих – це один з небагатьох процесів, що протікають в організмі, який контролюється ним як усвідомлено, так і несвідомо. Ось чому людина під час сну, перебуваючи в несвідомому стані продовжує дихати.
Функції дихальної системи
Основні дві функції, які виконує дихальна система людини – це безпосередньо саме дихання і газообмін. Крім іншого, вона бере участь в таких не менш важливих функціях, як підтримання теплового балансу тіла, формування тембру голосу, сприйняття запахів, а також підвищення вологості повітря. Легенева тканина бере участь у виробництві гормонів, водно-сольовому і ліпідному обміні. У великій системі судин легенів відбувається депонування (зберігання) крові. Також дихальна система захищає організм від механічних чинників зовнішнього середовища. Втім, з усього цього різноманіття функцій нас буде цікавити саме газообмін, так як без нього не протікає ні обмін речовин, ні утворення енергії, ні, як наслідок, саме життя.
В процесі дихання, кисень через альвеоли проникає в кров, а вуглекислий газ через них же виводиться з організму. Даний процес припускає проникнення кисню і вуглекислого газу крізь капілярну мембрану альвеол. У стані спокою тиск кисню в альвеолах приблизно на 60 мм рт. ст. вище в порівнянні з тиском у кровоносних капілярах легень. За рахунок цього кисень проникає в кров, яка тече по легеневих капілярах. Таким же чином вуглекислий газ проникає в зворотному напрямку. Процес газообміну протікає настільки швидко, що його можна назвати фактично миттєвим. Схематично цей процес зображений на малюнку нижче.
Схема протікання процесу газообміну в альвеолах: 1 – капілярна мережа; 2 – альвеолярні мішечки; 3 – отвір бронхіоли. I – надходження кисню; ІІ – виведення вуглекислого газу.
З газообміном розібралися, тепер поговоримо про основні поняття щодо дихання. Об’єм повітря, що вдихається і видихається людиною за одну хвилину, називається хвилинним об’ємом дихання. Він забезпечує необхідний рівень концентрації газів в альвеолах. Показник концентрації визначається дихальним об’ємом – це кількість повітря, яку людина вдихає і видихає в процесі дихання. А також частотою дихальних рухів, іншими словами – частотою дихання. Резервний об’єм вдиху – це максимальний об’єм повітря, який людина може вдихнути після звичайного вдиху. Отже, резервний об’єм видиху – це максимальна кількість повітря, яке людина може видихнути додатково після звичайного видиху. Максимальний об’єм повітря, який людина здатна видихнути після максимального вдиху, називається життєвою ємністю легень. Тим не менш, навіть після максимального видиху в легенях залишається певна кількість повітря, яке називають залишковим об’ємом легенів. Сума життєвої ємності легень і залишкового об’єму легень дає нам загальну ємність легенів, яка у дорослої людини дорівнює 3-4 літрів повітря на 1 легеню.
Момент вдиху приносить кисень в альвеоли. Крім альвеол, повітря заповнює всі інші ділянки дихальних шляхів – ротову порожнину, носоглотку, трахею, бронхи і бронхіоли. Оскільки в процесі газообміну ці відділи дихальної системи не беруть участь, вони отримали назву анатомічно мертвого простору. Обсяг повітря, що заповнює цей простір, у здорової людини, як правило становить близько 150 мл. З віком цей показник має тенденцію збільшуватися. Оскільки у момент глибокого вдиху дихальні шляхи мають властивість розширюватися, потрібно мати на увазі, що збільшення дихального об’єму супроводжується одночасно і збільшенням анатомічного мертвого простору. Таке відносне збільшення дихального об’єму зазвичай перевищує даний показник для анатомічного мертвого простору. У підсумку, при збільшенні дихального обсягу, частка анатомічного мертвого простору знижується. Таким чином, ми можемо зробити висновок, що збільшення дихального об’єму (при глибокому диханні) забезпечує значно більш якісну вентиляцію легенів, порівняно з прискореним диханням.
Регуляція дихання
Для повноцінного забезпечення організму киснем, нервова система регулює швидкість вентиляції легенів через зміну частоти і глибини дихання. За рахунок цього концентрація кисню і вуглекислого газу в артеріальній крові не змінюється навіть під впливом таких активних фізичних навантажень, як робота на кардіотренажері або тренування з обтяженнями. Регуляція дихання контролюється дихальним центром, який наведено на малюнку нижче.
Будова дихального центру стовбура мозку: 1 – варолієв міст; 2 – пневмотоксичний центр; 3 – апнейстичний центр; 4 – предкомплекс Бетцингера; 5 – дорсальна група дихальних нейронів; 6 – вентральна група дихальних нейронів; 7 – довгастий мозок. I – дихальний центр стовбура мозку; II – частини дихального центру мосту; III – частини дихального центру довгастого мозку.
Дихальний центр складається з декількох розрізнених груп нейронів, які розташовані з обох сторін нижньої частини стовбура мозку. Всього виділяють три основних групи нейронів: дорсальна група, вентральна група і пневмотоксичний центр. Розглянемо їх більш докладно.
- Дорсальна дихальна група відіграє важливу роль в реалізації процесу дихання. Вона також є і головним генератором імпульсів, які задають постійний ритм дихання.
- Вентральна дихальна група виконує відразу декілька важливих функцій. В першу чергу, дихальні імпульси від даних нейронів беруть участь в регуляції процесу дихання, контролюючи рівень легеневої вентиляції. Крім іншого, порушення обраних нейронів вентральної групи може стимулювати вдих або видих, залежно від моменту порушення. Важливість цих нейронів особливо велика, так як вони здатні керувати м’язами живота, які беруть участь у циклі видиху при глибокому диханні.
- Пневмотоксичний центр приймає участь в управлінні частотою і амплітудою дихальних рухів. Головний вплив даного центру полягає в регуляції тривалості циклу наповнення легенів, як фактору, що обмежує дихальний об’єм. Додатковим ефектом такого регулювання є безпосередній вплив на частоту дихання. При зменшенні тривалості циклу вдиху, цикл видиху також скорочується, що в підсумку приводить до збільшення частоти дихання. Те ж справедливо й у зворотному випадку. При збільшенні тривалості циклу вдиху, цикл видиху також збільшується, при цьому частота дихання знижується.
Висновок
Дихальна система людини – це в першу чергу набір органів, необхідний для забезпечення організма життєво необхідним киснем. Знання анатомії та фізіології даної системи дає вам можливість зрозуміти базові основи побудови тренувального процесу як аеробної, так і анаеробної спрямованості. Наведена тут інформація має особливе значення при визначенні цілей тренувального процесу і може служити основою для оцінки стану здоров’я атлета при планованій побудові тренувальних програм.
Залишити відповідь