Текст книги "Как дышать, чтобы жить лучше. Самые эффективные дыхательные практики"

Глава 5
ДЕЙСТВИЕ НА ОРГАНИЗМ ДЫХАТЕЛЬНЫХ УПРАЖНЕНИЙ

Из предполагаемых влияний дыхательных упражнений на человека укажем наиболее вероятные и ощутимо значимые. Прямое воздействие собственно на дыхательную систему (на внешнее дыхание): а) регуляторное – нормализация общей функции дыхательной системы, увеличение объема легочной вентиляции и тренировка дыхательных мышц (силы, координации); б) газообменное – оптимизация газообмена кислорода и углекислого газа в легких. Опосредованное влияние на метаболические процессы (внутритканевого, клеточного обмена – отклонения постоянных составляющих крови: кислотно-основного равновесия и скорости реакции окисления-восстановления в тканях). Группы дыхательных упражнений с длительными волевыми задержками дыхания или паузами, с дополнительным сопротивлением току воздуха или возвратное дыхание, использование капникаторов или многих способов гиповентиляции, так же как и произвольная гипервентиляция или применение гипокапникаторов, вызывают существенные нарушения газообмена и как следствие этого – отклонения постоянных составляющих крови, стойкие изменения клеточного обмена в организме. Недыхательные нейрогенные(рефлекторные) воздействия: а) на функционирование других систем – сердечно-сосудистой, иммунной, пищеварительной, выделительной, эндокринной; б) ритмические рефлекторные влияния на функции головного мозга; в) совокупное укрепление общего состояния организма; г) психотерапевтический эффект при очень больших изменениях химического состава крови.

Механизм влияния дыхательных упражнений на организм

При выполнении дыхательных упражнений в работу механорецепторного контура регулирования дыхания привносятся произвольные отклонения от привычного ритма. Следовательно, все дыхательные упражнения, внося помеху в исполнительное звено механорецепторного контура дыхательной системы, тем самым запускают всю цепь отклонений в работе самого механорецепторного, а затем – вторично – и хеморецепторного контуров.

Под влиянием дыхательных упражнений, как и при действии иных физических нагрузок, формируются однотипные реакции: СO₂ частично аккумулируется в тканях исключительно благодаря относительному снижению объема вентиляции, потребление кислорода значительно возрастает.

При дыхательных упражнениях первоначальная и основная поправка вносится в исполнительное звено механорецепторного контура, минуя и не затрагивая пути непроизвольной (автоматической) регуляции, и именно отсюда – от исполнительной части – начинается последующая цепь изменений сначала во всей системе дыхания (хеморецепторный контур, автогенератор) и затем в организме в целом.

Вместе с тем параллельно развиваются нейро– и психогенные изменения, которые, несомненно, в свою очередь вторично влияют на активность центрального аппарата регуляции дыхания – на нейроны дыхательного центра. Изменения в центральном и исполнительном звеньях регуляции дыхательных движений закономерно в дальнейшем при водят к изменению напряжения газов в крови, последующему отклонению в работе хеморецепторного контура и постепенному перекодированию управления в центральном звене этого контура, то есть к новому режиму работы хеморегулятора. Наряду с этим, вследствие изменения сигнализации от механо– и хеморегуляторов неизбежно подстраивается на новый ритм работы автогенератор дыхательного центра.

И это прямой путь к улучшению функции дыхательной системы и коррекции так называемых дыхательных заболеваний, то есть болезней, связанных непосредственно с работой дыхательного аппарата: воспаление верхних дыхательных путей, астма и др.

Таков возможный механизм изменений во всей системе регуляции дыхания под влиянием специальных дыхательных упражнений. Таким образом производится опосредованное воздействие на обмен веществ и энергообразование путем непосредственного влияния на один из начальных элементов обмена веществ – до ставку кислорода – и на один из конечных продуктов обмена – удаление углекислого газа – путем изменения легочной вентиляции. Количественно изменяется частота и глубина дыхательных движений, но общие закономерности регуляции и принципы управления сохраняются. При этом противоречиво сталкиваются консервативная генная программа дыхания и произвольное навязывание искусственной механики дыхательных движений.

Именно через изменение газообмена и последующих метаболических процессов в организме возможно влияние на протекание различных соматических (телесных) заболеваний. Это, пожалуй, самое фундаментальное изменение, лежащее в основе всех устойчивых перемен.

Наконец, влияние всякой «системы дыхания» следует рас сматривать в единстве с сердечно-сосудистой системой, тесно связанной с газообменом, и пищеварительной системой, обеспечивающей организм энергетическими продуктами. Совершен но очевидно и то, что различные виды тренировки, кроме непосредственного влияния на вентиляторный аппарат и сердечно-сосудистую систему, не могут не изменять общее состояние организма.

Так называемое недыхательное действие дыхательных упражнений сказывается прежде всего через упорядоченное и усиленное (или ослабленное) ритмическое влияние нервных импульсов, поступающих от рецепторов растяжения дыхательных мышц, легких и хеморецепторов дыхательного аппарата. Такая импульсация оказывает общее тонизирующее как восходящее, так и нисходящее действие на центральную нервную систему (ЦНС). Поскольку при этом изменяется общая возбудимость ЦНС, то открываются возможности опосредованного нейро– и психогенного влияния на состояние всего организма.

Нейро– и психогенные пути воздействия на состояние организма позволяют понять возможные механизмы благоприятного влияния на нервные и психические заболевания.

Прямое дыхательное действие на организм дыхательных упражнений

Составители современных комплексов дыхательных упражнений приписывают их действию преимущественно дыхательные, главным образом газообменные эффекты: более полную вентиляцию легких, лучший газообмен в легких, повышение напряжения O₂ (или же, наоборот, СO₂) в крови и др. Отмечают также достижение более экономичной биомеханики дыхательных движений, но оставляют без существенного внимания благотворное влияние систематических дыхательных упражнений на нервную систему и организм в целом, особенно на психику.

Касаясь благотворного действия дыхательных упражнений на организм, следует сразу оговорить, что они сами по себе, как любое физическое упражнение, создают дополни тельную нагрузку. Разумеется, интенсивная двигательная тренировка, вызывая значительное увеличение минутного объема дыхания, является хорошим тренингом вентиляционных способностей легких. Так, во время ходьбы, бега, езды на велосипеде и бега на коньках нет необходимости произвольного углубления дыхания. Физиологические механизмы, формирующие непроизвольный дыхательный режим спортсмена, достаточно эффективны сами по себе. Однако дыхательные коррекции считаются необходимыми для занимающихся академической греблей, спортивным плаванием и лыжами.

Само собой понятно, что дыхательные упражнения – это прежде всего упражнения для дыхательной мускулатуры. Дыхательные, как и всякие другие мышцы, можно довольно быстро укрепить, если постоянно загружать посильной, но не очень легкой работой. Разумеется, следует отдавать предпочтение дыхательным упражнениям в сочетании с другими активными движениями, которые тем самым усиливают естественную потребность организма в кислороде.

Произвольное управление дыхательными движениями широко применяют в клинической практике и лечебной физической культуре, поскольку дыхательные упражнения улучшают, кроме всего прочего, регуляцию дыхательных движений, обеспечивая вместе с тем минимальные энергозатраты на сами дыхательные движения. Много кратно отмечалось, что у спортсменов произвольное управление дыханием, которое всегда связано с физическими упражнения ми, становится привычным и может приводить к закреплению относительно редких и глубоких дыхательных движений. При этом важна координация дыхания с выполняемой работой. Своеобразный характер носит управление дыхательными движениями у певцов, а также у музыкантов, играющих на духовых инструментах.

Как всякая тренировка, так и дыхательная гимнастика не ставит задачей и не может качественно изменить функцию – в данном случае функцию системы дыхания. Но может улучшить ее исполнение: с помощью дыхательных упражнений укрепляется мышечный аппарат, уменьшается число вспомогательных, «лишних» мышц, участвующих в дыхательных движениях, оптимизируется координация дыхательных (и недыхательных) мышц при исполнении вдоха, исключается участие мышц выдоха (отрабатывается пассивность выдоха), более полно вентилируются легкие. Эффективнее используется газообменная поверхность легких, и тем самым снижаются энергозатраты на сам процесс дыхания и на выполнение дыхательных движений (известно, что у спортсменов легочная вентиляция в покое меньше, а при максимальной физической нагрузке больше, чем у нетренированных людей). При этом сводится до минимума избыточность работы дыхательной системы (фактор безопасности) и точнее, дифференцированнее производится отслеживание отклонений регулируемых параметров. Таково несомненное положительное прямое чисто «дыхательное» действие любых систематически выполняемых дыхательных упражнений.

Однако существенно изменить функцию дыхания упражнения не могут. Да ведь и дышит человек постоянно не так, как тогда, когда выполняет упражнения, то есть дышит не «по системе», а как-то «по-своему», хотя и «с учетом» тренирующего влияния упражнений. Ввиду наследственной «принудительности» программ дыхания люди не могут круглосуточно и пожизненно дышать по Бутейко или по Стрельниковой (например, во время сна, при физической нагрузке и других состояниях дыхательные движения осуществляются не «по системе»).

Как уже говорилось, для повышения резервов мощности дыхательной системы используют и другие способы: дыхание гипоксическими (с уменьшенным содержанием кислорода) и гиперкапническими (с увеличенным содержанием углекислого газа) смесями, введение дополнительного мертвого пространства, возвратное, глубокое и форсированное дыхание. Тем самым усиливается стимуляция хеморецепторов и рефлекторно возрастает вентиляция легких. При этом очень большое влияние оказывается на клеточный обмен веществ посредством некоторого повышения содержания СO₂ в крови (за счет задержек и урежения дыхательных движений) – это так называемое «обратное» действие углекислого газа. Тренировочное вдыхание гиперкапнической газовой смеси способствует также стимуляции функций аппарата внешнего дыхания, повышению кислородного долга в состоянии мышечного утомления и увеличению физической работоспособности.

В механизме оздоровления важное значение отводится феномену снижения минутного объема дыхания под влиянием физических упражнений. Аналогичная картина наблюдается при произвольном снижении объема легочной вентиляции в состоянии относительного покоя и при физической работе. Регулярная тренировка в условиях гиповентиляции повышает не только степень адаптации к гипоксии и гиперкапнии и эффективность легочной вентиляции, но способствует также экономизации в деятельности основных функциональных систем организма, при этом значительно увеличивается общая работоспособность.

Отмечено, что урежение дыхания и снижение объема вентиляции в два раза приводит к повышению напряжения СO₂ в альвеолярном воздухе. В этом случае происходит уменьшение эндогенного (выделяемого в организме) СO₂ через легкие, а потребление O₂ возрастает. Одна ко наибольший оздоровительный эффект обусловлен накоплением метаболического углекислого газа в связи с мышечной активностью. Известно, что функция внешнего дыхания изменяется в зависимости от продукции СO₂. Во время чтения газеты вслух человек потребляет кислорода на 25% меньше нормы, а при эмоциональном затянувшемся споре – на 65% меньше вследствие значительной потери эндогенного СO₂.

Каков физиологический смысл произвольного снижения уровня вентиляции? Во-первых, снижение уровня вентиляции вызывает в организме умеренное кислородное голодание тканей – гипоксию. Во время мышечной работы, особенно интенсивной, уже в обычных условиях дыхания возникает двигательная гипоксемия (снижение содержания кислорода в крови), которая усугубляется при снижении вентиляции.

Во-вторых, уменьшение вентиляции задерживает выведение из организма CO₂, что создает небольшую искусственную гиперкапнию и некоторое дополнительное снижение рН (дыхательный ацидоз, закисление), а тренировка с таким воздействием способна улучшить адаптацию к нему, так как дополняет имеющийся при напряженной мышечной работе лактат-ацидоз (увеличение содержания молочной кислоты).

Известно, что комплексное влияние на организм недостатка кислорода и избытка углекислого газа носит весьма сложный характер. Принято считать, что гипоксический и гиперкапнический стимулы дыхания в определенных пределах усиливают друг друга. Повышение содержания СO₂ во вдыхаемой газовой смеси вызывает на фоне гипоксии более значительное увеличение минутного объема дыхания. Суммарная вентиляторная реакция на гипоксию в сочетании с гиперкапнией превосходит арифметическую сумму эффектов этих факторов, действующих порознь. Следовательно, определенный уровень концентрации СO₂ во внутренней среде является непременным условием для того, чтобы организм человека вообще реагировал на гипоксию. Гипоксическая смесь, содержащая 14 – 16% кислорода, может быть рекомендована в качестве дополнительного средства усиления адаптирующего воздействия на организм.

Таким образом, показана целесообразность применения гипоксически-гиперкапнических газовых смесей в тренировочном процессе для стимуляции дыхания и повышения физической работоспособности человека. В известных пределах, чем выше общее содержание СO₂ в тканях, тем в большей мере происходит отдача кислорода из крови и возрастает скорость утилизации O₂ вследствие ослабления химической связи молекул кислорода с гемоглобином.

В последние годы биологи и врачи все чаще говорят о так называемых активных формах кислорода, к которым от носят не только разные виды ионов собственно кислорода, но и гидроксильный радикал ОН, а также перекись водорода H₂O₂. Образуются эти соединения во всех поглощающих кислород клетках организма, и наиболее активно – в лейкоцитах. При этом в клетках органов около 95% поступающего при дыхании кислорода расходуется на биологическое окисление, а остальные 5% – на вырабатывание активных форм кислорода.

Между тем роль, выполняемая в организме активными формами кислорода, двоякая. С одной стороны, они защищают организм от микробов, грибковых заболеваний и даже от некоторых видов опухолей, с другой – способны повреждать его здоровые клетки, в том числе клетки сердечной мышцы, сосудов, слизистой желудка и кишечника, а также форменные элементы крови. По этому излишки в организме активных форм кислорода представляют определенную опасность. И не зря для лечения и профилактики многих заболеваний врачи используют так называемые антиоксиданты – препараты, нейтрализующие избыток активной формы кислорода.

Исследования специалистов показали, что достаточно активным антиоксидантом является углекислый газ, и притом в тех концентрациях, в которых он обычно присутствует в крови. Результаты исследований позволяют, в частности, объяснить, почему при помощи углекислого газа удается лечить некоторые виды заболеваний, например бронхиальную астму.

Кроме того, углекислый газ является уникальным стимулятором центральной нервной системы и сосудистого тонуса. Растворяясь в артериальной крови, молекулярный СO₂ становится главным фактором в регуляции функций внешнего дыхания и газового состава организма. Проникая в эритроциты, углекислый газ способствует уменьшению оксигенации гемоглобина, усилению утилизации кислорода мышечными волокнами и повышению скорости протекания окислительных реакций в кле точных структурах тканей. Углекислый газ участвует в синтезе всех биологических соединений. Без него невозможно образование жиров, белков, углеводов, нуклеиновых кислот. Повышение содержания СO₂ в органах и тканях вызывает соответствующее изменение интенсивности окисления гликогена мышц в условиях кислородной недостаточности. Биологическое и метаболическое значение углекислоты для человека заключается в том, что СO₂ играет роль катализатора в реакции обмена веществ и является мощным регулятором активности многих ферментов.

Повышение содержания СO₂ во вдыхаемом воздухе до 2% вызывает увеличение минутного объема дыхания на 20 – 40%, а прирост концентрации до 3 – 5% приводит к увеличению объема вентиляции в 2 – 3 раза. При кратковременном действии гиперкапнического стимула увеличение вентиляции легких может характеризоваться достаточной компенсацией при нарастании СO₂ в воздухе до 3%, недостаточной компенсацией в случае увеличения концентрации СO₂ до 5% и отсутствием компенсации при повышении содержания СO₂ свыше 5,5%. Характерно, что при увеличении содержания метаболического СO₂ в тканях сопротивление бронхов снижается, и, наоборот, уменьшение содержания СO₂ в крови вследствие гипервентиляции приводит к увеличению общего легочного сопротивления току воздуха.

Соотношение между концентрацией СO₂ и легочной вентиляцией выступает в качестве критерия чувствительности аппарата легочной вентиляции к СO₂ и оценки системы регуляции дыхания. Действительно, с повышением содержания СO₂ отмечается в первый момент увеличение дыхательного объема, а затем нарастает частота дыхания.

Исследуя функции внешнего дыхания, выявили три фазы реакций легочной вентиляции на экзогенное (поступающее в организм извне) повышенное количество СO₂. Первая фаза характеризуется постепенным увеличением объема вентиляции благодаря усилению глубины дыхания. Во второй фазе наблюдается выраженное повышение объема вентиляции за счет дальнейшего углубления дыхания при некотором нарастании частоты. Третья фаза отличается от первой и второй стабилизацией вентиляции легких на одном уровне. Предполагалось при этом, что величина максимального прирос та объема легочной вентиляции ограничивается не столько возможностями аппарата дыхания, сколько функциями самого дыхательного центра.

Таким образом, при нарастающей гиперкапнии имеет место увеличение минутного объема дыхания пропорционально повышению напряжения углекислого газа в альвеолярном воздухе. Реакция легочной вентиляции определяется трехфазным процессом, характеризующимся постепенным нарастанием и стабилизацией минутного объема дыхания, а также развитием состояния некомпенсированного газового ацидоза.

Интересно заметить, что при старении у человека постепенно уменьшается дыхательный объем, снижается резервный объем вдоха и выдоха, падает жизненная емкость легких. Все это обусловлено ограничением подвижности грудной клетки, снижением эластичности легочной ткани, ослаблением сократительной способности мышц и ухудшением бронхиальной проходимости. С возрастом уменьшается общая емкость легких, изменяется ее структура: возрастает доля остаточного объема и уменьшается доля жизненной емкости. В пожилом возрасте снижается устойчивость организма к повышенному содержанию СO₂ во вдыхаемом воз духе, падает максимальный уровень вентиляции легких, снижается ее скорость восстановления после гиперкапнического воздействия. У пожилых и старых людей уменьшается парциальное давление СO₂ в альвеолярном воздухе и развивается гипокапния, что может быть связано с учащением дыхания, дополнительным выделением углекислого газа через легкие и не равномерностью вентиляции легких.

Следует отметить, что одни только дыхательные упражнения заметно способствуют тренировке нервных механизмов дыхательного аппарата. Широко применяют тренировку дыхательной мускулатуры (дыхательная гимнастика, добавочное сопротивление, произвольная гипервентиляция), активизацию механизмов регуляции дыхания, а также обычную физическую тренировку как средство повышения функциональных возможностей организма в целом.

В результате неспецифических влияний электроактивности дыхательного центра на ЦНС изменяются параметры работы сердца, гладкомышечный тонус сосудов, время двигательной реакции, характер электроэнцефалограммы и ряда других рефлексов и физиологических показателей.

Конечно, в процессе специальной тренировки дыхания воз растает мощность и выносливость дыхательной мускулатуры, улучшаются сопряженные с дыханием функции, прежде всего кровообращение и обмен веществ. Дыхание способствует улучшению кровотока и ликвородинамики (движения спинномозговой жидкости) в головном мозге. В результате улучшается самочувствие и умственная деятельность, укрепляется здоровье и излечиваются некоторые заболевания. Понятно, что активные дыхательные движения способствуют также механическому воздействию на внутренние органы. При дыхательных движениях энергично трудится одна из мощнейших мышц нашего организма – диафрагма. Ритмично поднимаясь и опускаясь в глубь брюшной полости, она воздействует на печень, желудок, кишечник, стимулируя их функции и улучшая перистальтику кишечника.

Таким образом, в процессе тренировки дыхания достигается более полная вентиляция легких, оптимизируется газообмен, возрастает напряжение кислорода (или же, наоборот, углекислого газа) в крови, улучшается сопряжение с дыханием функции сердечнососудистой системы, укрепляется дыхательная мускулатура. Далее, снижается общий обмен организма за счет понижения уровня возбудимости центральной нервной системы и последующего за этим расслабления (релаксации) многих недыхательных мышц. В целом заметно повышается общая работоспособность организма.