В результате адаптации возникает перестройка функций, становление их на новый уровень регулирования, повышается устойчивость организма к воздействию факторов внешней среды. Физиологические механизмы, обеспечивающие реакции адаптации и дезадаптации, более или менее раскрытые при экстремальных воздействиях на взрослых людей, оказываются почти не изученными при воздействии на растущий и развивающийся организм детей и подростков и особенно при воздействии обычных, неэкстремальных факторов.

Проблема изучения функционального состояния системы дыхания в условиях умственной деятельности является одной из ведущих в возрастной физиологии. Ее решение необходимо для понимания закономерностей приспособления организма к изменяющими условиям внутренней и внешней среды, компенсаторных реакции и функциональных перестроек, связанных с ростом и возрастом организма. Оценка адекватности используемых умственных нагрузок требуется глубокого знания возрастных особенностей функции дыхательной системы и механизмов и регуляции.

2. ИСТОРИЯ И ТЕОРИЯ ВОПРОСА

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение двуокиси углерода 3,22.

Поступление кислорода из атмосферы к клеткам необходимо для биологического окисления органических веществ, в результате которого освобождается энергия, нужная для жизни организма. В процессе биологического окисления образуется двуокись углерода, подлежащая удалению из организма. Прекращение дыхания ведет к гибели прежде всего нервных, а затем и других клеток. Кроме того, дыхание участвует в поддержания постоянства реакции жидкостей и тканей внутренней среди организма, а также температуры тела.

Дыхание является неотъемлемым признаком жизни, биологическая сущность которого заключается главным образом в обеспечении окислительных процессов в организме путем обмена газов между организмом и внешней средой. Различают внешнее и внутреннее дыхание 3.

Внешнее дыхание происходит в малом круге кровообращения, где протекаемая с переферии венозная кровь вступает в газообмен с альвеолярным воздухом, получает от него кислород - артериализируется - и в то же время выделяет углекислоту.

Стимулом для газообмена в легких служит разница парционального давления газов в альвеолярном воздухе и в венозной крови. Доказано, что альвеолярный воздух ищет более высокое парциальное давление кислорода (в среднем 110 мл) и более низкое давление углекислоты (35-40 мл), чем в венозной крови, в которой напряжение кислорода равно в среднем 40 мл, а углекислоты 46 мл 13,22.

Следовательно, разница между альвеолярным воздухом и венозной кровью для кислорода составляет в среднем 70 мл (110-70 = 70), а для углекислоты 6 мл (46-40 = 6).

Из приведенного примера видно, что диффузия CO2 из крови и кислорода в кровь происходит в сторону более низкого давления 22.

Внешнее, или легочное дыхание является только частью сложного дыхательного процесса в организме и дополняет внутреннее или тканевое дыхание, под которым подразумевается обмен газов между кровью, тканями и органами, причем газообмен здесь происходит в противоположном по сравнению с внешним дыханием, где кислород отдается кровью, а углекислый газ ею воспринимается 3.

Многочисленными исследованиями установлено, что объективное суждение о состоянии внешнего дыхания у данного лица достигается последовательным определением его основных фактических и должных показателей, а затем их уровней.

Фактически показатели внешнего дыхания определяются по общепринятой методике спирометрического, спирографического, рентгенопневмографического, пневмотахометрического исследования. Их увеличение и снижение отражает отрицательные и положительные изменения в состоянии ведущих систем организма, и в частности, вентиляционного режима легких 22, 13.

Основными показателями, характеризующими функциональное состояние системы дыхания, являются: частота дыхания (Ч.Д.), жизненная емкость легких (жел), дыхательный объем (Д.О.), минутный объем легочном вентиляции, пробы Штанге (задержка дыхания на вдохе) и пробы Генна (задержка дыхания на выдохе).

Частота дыхательных движений

В акте дыхания легкие играют пассивную роль. Они не могут расширяться и сжиматься активно, так как в них нет мускулатуры. Поступление воздуха в легкие при вдохе и удаление его при выдохе происходит благодаря сокращению и расслаблению дыхательных мышц, которые играют в акте дыхания активную роль 3, 4.

Сокращения дыхательных мышц могут вызываться произвольно, благодаря импульсам, поступающим из нейронов больших полушарий головного мозга. Однако в обычных условиях жизни дыхательные движения происходят без участия сознания. Они совершаются и в глубоком сне и в других случаях, когда деятельность больших полушариев отсутствует. Частота дыхательных движений у животных, человека неодинакова.

Возрастные особенности строения грудной клетки и мышц обусловливают особенности глубины и частоты дыхания в детском возрасте. Взрослый человек делает в среднем 16-18 дыхательных движений в минуту, за один вдох при спокойном дыхании вдыхается 500 мл воздуха. Объем воздуха, поступающего в легкие за один вдох характеризует глубину дыхания 21, 7, 13.

У новорожденных детей частота дыхания в покое 40-60 в минуту. С возрастом частота дыхания постепенно уменьшается. Перед периодом полового созревания частота дыхания девочек становится больше, чем у мальчиков, и в дальнейшем это отношение сохраняется в течение всей жизни.

В спокойном состоянии взрослый человек делает от 12 до 24 дыхательных движений, в среднем 16-20 дыхательных движения в минуту, лошадь - 10-15, корова - 10-30, свинья - 8-18.

При стоянии частота дыхательных движений больше, чем при сидении или лежании. Мышечная работа, эмоции, повышение окружающей температуры и пищеварение учащают и углубляют дыхание. Во время сна дыхание более редкое (приблизительно на 1/5).

Глубина дыхания падает с увеличением его частоты. На частоту и глубину дыхания влияет обмен веществ. При высоком обмене веществ у высокопродуктивных коров частота дыхания 30, а у среднепродуктивных, у которых обмен веществ меньше - 15-20 в минуту 13, 22.

Большая частота дыхательных движении у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию.

Объем вдыхаемого воздуха у ребенка в 1 месяц жизни составляет 30 мл, в 1 год - 70 мл, в 6 лет - 156 мл, в 10 лет - 239 мл, в 14 лет - 300 мл 21, 13.

Частота дыхания в условиях покоя сильно зависит от возраста и состояния организма.

Возрастные изменения частоты дыхательных движений в покое 21

(средние данные)