Дыхание обычно происходит автоматически и контролируется подсознательно дыхательным центром, расположенным в основании головного мозга. Дыхание продолжается во время сна и обычно даже тогда, когда человек находится без сознания. Люди также могут контролировать свое дыхание, если они того пожелают, например, во время произнесения речи, пения или добровольной задержки дыхания. Органы чувств, расположенные в головном мозге, аорте и сонных артериях, отслеживают уровни кислорода и углекислого газа в крови. В нормальных условиях повышенная концентрация углекислого газа в крови является самым сильным стимулом для более глубокого и более частого дыхания. И наоборот, когда концентрация углекислого газа в крови понижена, мозг снижает частоту и глубину вдохов и выдохов. Во время дыхания в состоянии покоя среднестатистический взрослый человек делает около 15 вдохов и выдохов в минуту.
(См. также Общие сведения о дыхательной системе).
Дыхательные мышцы
Легкие не имеют собственных скелетных мышц. Дыхательная работа выполняется следующими мышцами:
Диафрагма
мышцы между ребрами (межреберные мышцы);
мышцы в шее;
мышцы живота.
Диафрагма, куполообразная мышца, разделяющая грудную и брюшную полости, является самой важной мышцей, используемой для вдыхания воздуха (вдоха). Диафрагма присоединяется к основанию грудины, нижним частям грудной клетки и позвоночнику. При сокращении диафрагмы происходит увеличение длины и диаметра грудной полости и, следовательно, расширение легких.
Межреберные мышцы и мышцы шеи помогают перемещать реберный каркас грудной клетки и, таким образом, помогают дыханию.
Мышцы живота иногда участвуют в процессе выдоха. Процесс выдыхания (выдох) обычно происходит пассивно, когда человек не испытывает физических нагрузок. Эластичность легких и стенок грудной клетки, которые активно растягиваются во время вдоха, при расслаблении дыхательных мышц заставляет их возвращаться в положение покоя и выталкивать воздух из легких. Следовательно, когда человек находится в состоянии покоя, ему не требуется прилагать усилий для совершения выдоха. Однако во время интенсивных физических нагрузок в выдохе участвуют несколько мышц. Самыми важными из них являются мышцы брюшной полости. Мышцы брюшной полости сокращаются, давление в брюшной полости поднимается, и расслабленная диафрагма давит на легкие, вытесняя из них воздух.
Мышцы, используемые при дыхании, могут сокращаться только в том случае, если нервы, соединяющие их с головным мозгом, здоровы. При некоторых травмах шеи и спины спинной мозг может быть поврежден, в результате чего нарушается нервная связь между головным мозгом и мышцами, и без искусственной вентиляции человек умирает.
Роль диафрагмы в процессе дыхания
Когда диафрагма сокращается и опускается, грудная полость увеличивается, снижая давление внутри легких. Для выравнивания давления в легкие поступает воздух. Когда диафрагма расслабляется и снова поднимается, воздух выдавливается из легких благодаря эластичности легких и стенки грудной клетки. |
