Дэвид Коултер
Анатомия хатха-йоги
Соматическая и автономная нервная система
Мы лучше поймем многообразие воздействия дыхания на организм, если рассмотрим две главные части нервной системы – соматическую и автономную, – а также те ткани и органы, на которые они воздействуют. Соматическая нервная система отвечает в организме за все: от управления работой скелетной мускулатуры до таких осознаваемых ощущений, как прикосновение, давление, боль, зрение и слух. Автономная нервная система регулирует такие параметры, как артериальное давление крови, деятельность внутренних органов, потовых желез, пищеварения и выделения, то есть все внутренние функции организма, которые мы не воспринимаем или не пытаемся воспринимать осознанно. Эта система отвечает за сенсорные входы в головной мозг от внутренних органов, осуществляя по большей части автономные (вегетативные) рефлексы, не затрагивающие осознанные внутренние ощущения, а также контролирует двигательную активность гладкой мускулатуры в стенках внутренних органов и кровеносных сосудов, деятельность сердца и желез (см. рис. 10.4а, б). Обе системы участвуют и в акте дыхания.
Соматическая нервная система
Легкие являются внутренними органами, и было бы логично предположить, что их деятельность, то есть дыхание, контролируется автономной нервной системой. Однако на самом деле это не так. Дыхательная мускулатура работает «под управлением» соматической нервной системы. В главе 1 мы обсуждали строение соматической нервной системы, рассматривая нервную регуляцию деятельности скелетных мышц. При дыхании работает именно эта система, и благодаря этому факту мы можем по собственному желанию дышать быстро или медленно, откашливаться, чихать или, поднимая большие тяжести, говорить «уф!». Когда мы осознанно выполняем эти действия, мы дышим произвольно для того, чтобы наилучшим образом их выполнить, при этом дыхание подчиняется командам из высших центров головного мозга, которые влияют на нижележащие двигательные нейроны, отвечающие за дыхание. Если вы сознательно и ровно дышите диафрагмой, то вы при этом активируете нижние двигательные нейроны, иннервирующие диафрагму в составе диафрагмальных нервов (см. рис. 2.6, 2.12). Если вы беременная женщина на восьмом месяце, то в этой ситуации диафрагма не имеет возможности работать эффективно, и для того, чтобы дышать, вам придется активировать нижние двигательные нейроны, иннервирующие межреберные мышцы в составе межреберных нервов. Если вы решили блеснуть своим мастерством и ударить молотом по наковальне аттракциона на сельской ярмарке, то это потребует больших усилий, и выдох будет форсирован мышцами живота, а для этого потребуется возбуждение нижних, расположенных в грудном отделе спинного мозга нейронов, иннервирующих мышцы брюшной стенки.
Клеточные тела нейронов диафрагмального нерва расположены в шейном отделе спинного мозга, а клеточные тела нейронов межреберных нервов – в грудном отделе. Шейный отдел содержит восемь сегментов (C1–С8), а грудной отдел – двенадцать (T1–Т12) (см. рис. 1.5, 2.12). Диафрагма иннервируется правым и левым диафрагмальными нервами из третьего – пятого сегментов шейного отдела спинного мозга; межреберные и абдоминальные мышцы иннервируются межреберными нервами из первого – двенадцатого сегментов грудного отдела спинного мозга (см. рис. 1.5, 2.12).
Для полноценного дыхания необходимы и диафрагмальные, и межреберные нервы. Если по какой-то причине межреберные нервы перестают функционировать, то диафрагма будет осуществлять дыхание самостоятельно (см. рис. 2.12 г). Но в этом случае наружные межреберные мышцы уже не смогут поддерживать форму грудной клетки изометрическим сокращением, и при каждом опускании купола диафрагмы и возникновения вакуума в плевральной полости грудная стенка будет втягиваться внутрь. С другой стороны, если по какой-то причине перестанут функционировать диафрагмальные нервы (см. отмеченные звездочками места на рис. 2.12), а межреберные нервы и мышцы останутся неповрежденными, то вакуум, созданный в легких и плевральной полости, потянет вверх парализованную диафрагму при каждом вдохе.
Как и все соматические двигательные нейроны, те из них, что отвечают за дыхание, контролируются вышележащими центрами головного мозга, и при разрыве спинного мозга на уровне выше C3 жизнь становится невозможной из-за паралича дыхания (см. рис. 2.12в). Разрыв спинного мозга на уровне C6 не ведет к столь катастрофическим последствиям. При такой травме остаются неповрежденными входы из головного мозга в соматические двигательные нейроны, чьи аксоны идут в составе диафрагмальных нервов, а значит, сохраняется функция диафрагмы, но при этом прекращается центральная стимуляция нижних двигательных нейронов, иннервирующих межреберные и абдоминальные мышцы, а также и остальные скелетные мышцы организма ниже шеи, и в результате возникает тетраплегия (см. рис. 2.12 г; см. также главу 1). Если полный разрыв спинного мозга происходит на уровне первого поясничного сегмента, то все нейроны, контролирующие дыхание, сохраняются и дыхание остается нормальным, хотя при этом развивается параплегия (см. рис. 2.12д; см. также главу 1).
Рис. 2.12. Проводящие пути центральной нервной системы и периферические нервы, управляющие дыхательными мышцами. Места поражения, которые влияют на дыхание и/или вызывают тетра- или параплегию указаны звездочками и описаны в пунктах а – д (Sappey)
Дыхательные центры
Дыхание продолжается всю жизнь, без перерывов, двадцать четыре часа в сутки. При желании мы можем регулировать дыхание произвольно из центров, расположенных в коре головного мозга, так же как мы регулируем положение тела, осанку и произвольные движения, но все же большую часть времени наше сознание занято другими вещами и совершенно не обращает внимания на дыхание, полагаясь на работу дыхательных центров. Эти дыхательные центры расположены в самом нижнем отделе ствола мозга. Грубый ритм дыхания порождается в самом нижнем из этих сегментов – продолговатом мозге, а настройка осуществляется в более высоком сегменте – в мосту (см. рис. 2.12). Вход от этих центров в двигательные нейроны, отвечающие за дыхание, происходит без участия сознания. Однако, даже если высшие центры выходят из строя вследствие инсульта или черепно-мозговой травмы (см. рис. 2.12а), могут уцелеть дыхательные центры, находящиеся в мосту или в продолговатом мозге, и это позволяет человеку, находящемуся в глубокой коме на грани смерти мозга, продолжать дышать сколь угодно долго.
Мы зависим от дыхательных центров, которые автоматически управляют дыханием, но иногда эти механизмы нарушаются. При редкой форме сонного апноэ – синдроме центральной гиповентиляции – автоматический контроль вентиляции легких утрачивается, но сохраняется способность дышать произвольно. Это напоминает ситуацию, увековеченную в пьесе Жана Жироду «Ундина». Ундина, водяная нимфа, бессмертное существо, вышла замуж за смертного человека Ганса, зная, что Ганс умрет, если будет ей неверен. Когда пророчество исполнилось, Ганс лишился автоматической дыхательной функции. «Мгновение невнимательности, – говорит он Ундине, – и я забываю дышать. Скажут: „Он умер, потому что дыхание сильно его раздражало“». Так оно и случилось. Теперь эту форму сонного апноэ называют «проклятием Ундины».
Несмотря на то что респираторные нервные пути в стволе головного мозга поддерживают лишь самые грубые, примитивные формы ритмичного дыхания, высшие центры могут либо сделать этот ритм более плавным, либо нарушить его. Всем известно, что, когда мы находимся под воздействием сильных эмоций, наше дыхание становится неровным и прерывистым. Посмотрите на маленького ребенка, обратите внимание, как трудно ему дышать, когда он готовится заплакать, или вспомните, как неудержимый хохот мешает дышать подростку. Напротив, когда мы спокойны и безмятежны, соматические двигательные контуры, отвечающие за дыхание, работают сбалансированно, и мы дышим плавно и ровно. Поддержание безмятежного состояния души – одна из целей йоги.
Автономная нервная система
Думая об автономной нервной системе, самое главное – не путать понятия «автоматическая» и «автономная». Мы можем дышать автоматически благодаря соматической нервной системе, но слово «автономная» происходит от слова «автономия», то есть независимость. В контексте двух главных отделов нервной системы автономная система не зависит от системы соматической; автономная нервная система состоит из обширной сети нейронов, которые управляют деятельностью внутренних органов, кровеносных сосудов и желез во всех областях тела. Она, правда, не вполне автономна, потому что взаимодействует с соматической нервной системой – передает сенсорную информацию из внутренностей в соматическую систему головного и спинного мозга (в данном случае мы имеем в виду дыхательные центры) и, в свою очередь, подвергается влияниям со стороны соматической системы.
Мы всегда зависим от бесперебойного взаимодействия соматической и автономной систем. Вы утром бежите вокруг своего квартала, пользуясь скелетными мышцами, которые контролируются соматической нервной системой, но вы не убежите далеко, если автономная нервная система не увеличит частоту сердечных сокращений, не стимулирует выброс глюкозы из печени и не перераспределит кровоток от кожи к скелетным мышцам. Если же вы, вместо того чтобы отправиться на пробежку, сядете после обеда в кресло и будете читать книжку, то перелистывание страниц будет подчиняться регулирующему действию соматической нервной системы, управляющей активностью скелетных мышц, а перевариванием пищи займется автономная нервная система. Дыхание, таким образом, является преимущественно той функцией организма, при осуществлении которой сигналы от внутренних органов постоянно и непрерывно оказывают воздействие на соматическую функцию, в данном случае на частоту и глубину дыхания.
Если мы попытаемся разобраться, как работает автономная нервная система, регулирующая вегетативные функции, то увидим, что эта регуляция осуществляется за счет двух отдельных частей автономной нервной системы: симпатической и парасимпатической. Симпатическая нервная система готовит организм к экстренным ситуациям (к реакции борьбы или бегства), а парасимпатическая нервная система сохраняет стабильность, поддерживая функции внутренних органов. По определению эти системы исполняют автономные двигательные команды, исходящие из головного и спинного мозга. Более подробно взаимодействие между двумя отделами автономной нервной системы будет разобрано в главе 10, в которой будет описана важность автономной нервной системы для релаксации.
Здесь же наше внимание будет главным образом сосредоточено на дыхании, и первое, что следует отметить по этому поводу, – это то, что наиболее важной автономной функцией в контроле дыхания является сенсорная (чувствительная) функция. Это не означает, что мы можем эту функцию осознанно ощущать; это означает лишь, что сенсорные рецепторы активно участвуют в регуляции дыхания. Конкретно, сенсорное плечо автономной нервной системы передает информацию о содержании кислорода и двуокиси углерода в крови и спинномозговой жидкости в дыхательные центры ствола головного мозга. Вы сразу почувствуете важную связь автономной и соматической нервной системы в регуляции дыхания, если вдруг вознесетесь с уровня моря на вершину высокой горы. Вы сразу же начнете дышать чаще, так как дыхательные центры немедленно получат от автономной нервной системы сигнал о том, что в крови резко снизилось содержание кислорода, и это учащение происходит вовсе не потому, что вы приняли сознательное решение сделать что-нибудь для того, чтобы вдохнуть побольше воздуха.
Как дыхание влияет на автономную нервную систему
До сих пор мы обращали внимание только на то, как нервная система влияет на дыхание. Это влияние очень важно и общепризнано. Однако не очень хорошо известно, что различные способы дыхания могут влиять на автономную нервную систему и на функции, которые мы обычно считаем не поддающимися сознательному контролю. Нарушения частоты и глубины дыхания могут вызвать автономную реакцию, сопровождающуюся панической атакой, а неправильное дыхание, характерное для больных с эмфиземой легких, порождает тревожность и хроническую избыточную стимуляцию симпатической нервной системы. Напротив, спокойное дыхание тормозит симпатическую активность, в результате чего уменьшается частота сердечных сокращений, снижается артериальное давление, возникает ощущение спокойствия и психологической устойчивости. Наша способность сознательно контролировать дыхание дает нам доступ к автономным функциям, чем не может похвастать ни одна другая функциональная система организма.
Дыхание 2:1
Одна из дыхательных техник, которая может оказать благотворное влияние на автономную нервную систему, – это дыхание по типу 2:1, то есть дыхание, при котором продолжительность выдоха в два раза превосходит продолжительность вдоха. Тем, у кого все в порядке с дыхательной системой, подойдет такой способ, при котором продолжительность выдоха равна 6 секундам, а вдоха – 3 секунды. Если вы сможете принять такой способ дыхания без напряжения, то эта практика позволит вам замедлить частоту сердечных сокращений, а субъективно вы ощутите приятную релаксацию. Как почти при всех дыхательных упражнениях йоги, выполняя это упражнение, надо дышать через нос.
Эта связь между частотой сердечных сокращений и дыханием, известная под названием дыхательная синусовая аритмия, обусловлена тем, что нервные импульсы поступают из системы кровообращения в ствол мозга, а этот последний заставляет сердце биться на выдохе медленнее, чем на вдохе. Это естественная аритмия, называемая «дыхательной», потому что обусловлена дыханием, и «синусовой», потому что рецепторы, которые стимулируют колебания частоты сердечного ритма, расположены в аортальных и каротидных синусах, представляющих собой скопления нервных клеток в этих крупных сосудах. Если вы начнете выдыхать дольше, чем вдыхать, особенно в состоянии покоя, этот эффект дыхания будет превалировать и произойдет существенное снижение частоты пульса. Это превосходный пример того, как мы можем по собственному желанию производить эффекты, которые обычно регулируются исключительно автономной нервной системой.
У эффектов дыхания 2:1 существуют ограничения с обеих сторон. Если, например, вы быстро идете и при этом тратите на выдох 2 секунды, а на вдох – 1 секунду, то ожидаемой реакции не будет, а если вы зайдете слишком далеко в противоположном направлении и попытаетесь дышать с частотой меньше 5 дыхательных циклов в минуту (то есть при выдохе 8 секунд и при вдохе 4 секунды), то упражнение может привести к стрессу, и ритм сердца участится вместо того, чтобы стать реже. Лучше всего придерживаться золотой – и наиболее комфортной – середины.
Есть только одно, практически значимое, следствие дыхательной синусовой аритмии. В течение многих десятилетий врачам известно, что дыхание через полузакрытые губы, которые создают умеренно повышенное сопротивление на выдохе, приносит пользу больным, страдающим обструктивными поражениями легких. Обычно, правда, упускают из виду, что польза от такого дыхания обусловлена тем, что оно удлиняет выдох, замедляет частоту сердечных сокращений, уменьшает количество остающегося в легких после выдоха воздуха и подавляет страх и тревожность. Учителя йоги давно поняли, что того же самого результата можно достичь и другим путем – удлинением выдоха при участии мышц передней брюшной стенки и при обязательном дыхании через нос.
Физиология дыхания
Дыхательные упражнения хатха-йоги по-разному влияют на дыхание, но прежде, чем мы сможем понять, как это происходит, нам придется немного обновить наши познания. Мы начнем обсуждение с оценки объемов воздуха, которые находятся в легких и дыхательных путях в разные фазы дыхательного цикла. Эти величины – легочные объемы, емкости и анатомическое мертвое пространство – варьируют в зависимости от телосложения, возраста, пола и привычек, поэтому для упрощения мы будем использовать округленные значения, характерные для здорового молодого мужчины. Эти величины меньше у женщин, пожилых людей обоего пола и людей, страдающих хроническими заболеваниями. Сейчас для нас это несущественно. Наш главный интерес заключается в том, как изменяются легочные объемы и емкости в зависимости от техники дыхания и поз.
Легочные объемы, емкости и анатомическое мертвое пространство
Существует четыре легочных объема (рис. 2.13). Мы начнем с дыхательного объема, то есть с количества воздуха, которое поступает в легкие на вдохе и выходит из него во время выдоха за один дыхательный цикл. В учебниках пишут, что этот объем у молодого здорового человека равен приблизительно 500 мл при спокойном дыхании, но он зависит от многих обстоятельств: если мы поднимаемся по лестнице, то дыхательный объем будет больше, чем если мы сидим на стуле. Резервный объем вдоха, равный приблизительно 3,3 л, – это дополнительный объем воздуха, который можно вдохнуть после вдыхания дыхательного объема. Резервный объем выдоха, равный приблизительно 1000 мл, – это дополнительный объем, который можно выдохнуть после выдоха дыхательного объема. Остаточный объем, равный приблизительно 1200 мл, – это количество воздуха, остающегося в легких после максимально возможного выдоха.
Легочные емкости, которых тоже четыре, представляют собой сочетания легочных объемов (см. рис. 2.13). Во-первых, это жизненная емкость легких – общее количество воздуха, которое можно вдохнуть и выдохнуть; она в среднем равна 4800 мл и является суммой дыхательного объема и резервных объемов вдоха и выдоха. То есть это самое лучшее определение йоговского совершенного дыхания и важный показатель функции дыхания.
Рис. 2.13. Четыре легочных объема (слева) и четыре легочных емкости (справа). Емкости – это комбинации двух или более объемов. Все данные представляют собой средние величины, характерные для молодых здоровых мужчин
Во-вторых, это общая емкость легких, название которой говорит само за себя. У здорового молодого человека общая емкость легких достигает 6000 мл и представляет собой сумму всех легочных объемов, или, другими словами, сумму жизненной емкости и остаточного объема.
В-третьих, емкость вдоха – это общее количество воздуха, которое вы можете вдохнуть вместе с дыхательным объемом. Это ограничивающая формулировка йоговского совершенного дыхания, которое и является суммой дыхательного объема и резервного объема вдоха (около 3800 мл).
В-четвертых, функциональная остаточная емкость (2200 мл) – это сочетание остаточной емкости и резервного объема выдоха. Как следует из названия, это особенно важная для практики величина – количество воздуха в легких в конце нормального выдоха, количество, которое смешается со свежим воздухом, поступившим в легкие на вдохе. Это, как правило, довольно большая величина, она более чем в четыре раза превосходит величину дыхательного объема, равного 500 мл. При дыхании через сложенные бантиком губы, которое мы обсудили выше, эта величина сильно снижается, а это значит, что свежая порция насыщенного кислородом воздуха смешается в легких с меньшим объемом воздуха, бедного кислородом. В этом и заключается польза от подобного дыхания.
Легочные объемы и емкости значительно различаются в разных позах и практиках хатха-йоги. Например, агни сара (см. главу 3) практически исключает резервный объем выдоха и увеличивает дыхательный объем с 500 до иногда 1600 мл (см. рис. 3.31–3.33); перевернутые позы (см. главу 8 и 9) уменьшают резервный объем выдоха и сдвигают дыхательный объем в сторону остаточного объема; дыхание по типу кузнечного меха, которое мы подробнее обсудим ниже в этой главе, сводит к минимуму дыхательный объем.
Анатомическое мертвое пространство – это еще один чрезвычайно важный показатель. Оно включает заполненные воздухом пространства следующих дыхательных путей: носовых ходов, глотки, гортани, трахеи, правого и левого главных бронхов и ветвей бронхиального дерева, ведущих в альвеолы. Это пространство называют мертвым, потому что находящийся в нем воздух не участвует в газообмене, то есть не отдает кислород в кровь и не забирает оттуда двуокись углерода. Обычно объем этого пространства принимают за 150 мл, так что из дыхательного объема, равного 500 мл, только 350 мл свежего воздуха доходят до альвеол. Вы сразу поймете, о чем идет речь, если вспомните дыхание через трубку при плавании в маске. Если объем трубки составляет 100 мл, то объем мертвого пространства возрастает со 150 до 250 мл, то есть вам приходится всасывать через наружный конец трубки 600 мл воздуха, чтобы в альвеолы попало 350 мл, и вы рискуете впасть в отчаяние, прежде чем поймете, что вам надо просто изменить глубину дыхания, увеличив дыхательный объем. Клиническое значение анатомического мертвого пространства часто окрашено в мрачные тона: у больных эмфиземой легких в терминальном состоянии объем мертвого пространства иногда приближается к жизненной емкости легких, а иногда и превышает ее.
Альвеолярная и минутная вентиляция
Минутная вентиляция – это объем воздуха, который мы вдыхаем и выдыхаем в течение одной минуты, или 60 секунд. Все, что надо сделать для того, чтобы рассчитать минутный объем, – это умножить дыхательный объем на число дыхательных движений в течение одной минуты. Как пишут в учебниках, надо умножить 500 мл на 12 дыхательных движений в одну минуту, и в результате мы получим 6000 мл в одну минуту.
Минутная вентиляция не говорит нам всего, что мы хотели бы знать, потому что самое важное – это не количество воздуха, которое перемещается во рту или в носовых ходах из легких и в легкие, а количество воздуха, которое минует анатомическое мертвое пространство и попадает в альвеолы. Это количество можно соотнести с периодом времени в одну минуту и назвать альвеолярной вентиляцией. Это основная величина, которую надо знать для того, чтобы оценить, как дыхание влияет на содержание кислорода и двуокиси углерода в крови, а значит, и оценить эффективность дыхательной гимнастики йогов. Для того чтобы рассчитать альвеолярную вентиляцию, надо вычесть объем анатомического мертвого пространства из дыхательного объема, прежде чем умножить эту величину на частоту дыхания. Например, 500 мл дыхательного объема минус 150 мл анатомического мертвого пространства равно 350 мл на одно дыхательное движение, а умножив 350 на 12, мы получим величину альвеолярной вентиляции, равную 4200 мл в одну минуту.
Приведенные здесь данные о легочных объемах и емкостях, а также данные о минутной и альвеолярной вентиляции являются лишь среднестатистическими величинами; люди нередко дышат чаще и вдыхают меньше воздуха за одно дыхательное движение. Если вы понаблюдаете за дюжиной разных людей и посчитаете, сколько раз в минуту люди совершают дыхательные движения, то увидите, что дышат они не 12 раз в одну минуту, а чаще. Нередко можно насчитать и 24, и 30 дыхательных движений в одну минуту. В этом нет ничего страшного, потому что организм регулирует дыхательный объем так, чтобы альвеолярная вентиляция все время оставалась в пределах нормы (рис. 2.14). Во время медитации число дыхательных движений в минуту обычно уменьшается, но в принципе может значительно варьировать. В этих случаях частота дыхания и дыхательный объем тоже регулируются так, чтобы альвеолярная вентиляция соответствовала метаболическим потребностям практики.
Рис. 2.14. Три типа дыхания с одинаковыми показателями альвеолярной вентиляции. Численные величины являются средними для здорового молодого мужчины
Концентрации газов в атмосфере, альвеолах и крови
Задача внешнего дыхания заключается в том, чтобы доставить кислород из атмосферного воздуха в клетки и выделить в атмосферу двуокись углерода, образующуюся в клетках в ходе метаболизма. Этими процессами управляют законы диффузии и разность давлений газов в разных частях организма. Вот как это работает: газ движется из области его высокой концентрации (давления) в область низкой концентрации (давления). Грубо говоря, нечто подобное происходит и в организме. Концентрация (или, если угодно, давление) кислорода в атмосфере больше, чем в альвеолах, в альвеолах больше, чем в артериальной крови, а там больше, чем в клетках, которые потребляют доставленный им кислород. Точно так же можно сказать, что концентрация (давление) углекислого газа (двуокиси углерода) велика вблизи клеток, которые его выделяют, несколько меньше в венах и альвеолах, а в атмосфере концентрация углекислого газа приближается к нулю.
Стандартная мера атмосферного давления – миллиметры ртутного столба (мм Hg), то есть высота столба ртути, имеющего такой же вес, как и столб газа, простирающийся от поверхности Земли до стратосферы. Другими словами, если мы подумаем о себе как об обитателях дна воздушного океана, то вес столба воздуха над нашими головами равен весу столба ртути такого же диаметра, но высотой всего в 760 мм. Мы пользуемся этой единицей измерения множества величин: атмосферного давления; парциального давления составляющих атмосферу газов – азота, кислорода и других; повышения давления кислорода и снижения давления углекислого газа в альвеолах; давления (содержания) кислорода и углекислого газа в крови.
Атмосферное давление уменьшается с высотой над уровнем моря. На уровне моря атмосферное давление равно 760 мм рт. ст., этот общий показатель складывается из давления кислорода (150 мм рт. ст.), азота (580 мм рт. ст.) и водяных паров (около 30 мм рт. ст.). Последний показатель зависит от влажности. На вершине пика Пайка в Колорадо атмосферное давление равно 450 мм рт. ст. (давление кислорода 83 мм рт. ст.), на вершине Эвереста в Гималаях – 225 мм рт. ст. (давление кислорода 42 мм рт. ст.). Если пойти в другом направлении и погрузиться под воду на глубину 50 метров (специалисты по дайвингу считают это максимально допустимой глубиной погружения для дыхания атмосферным воздухом, находящимся под давлением столба воды), то атмосферное давление там окажется 4500 мм рт. ст., а давление кислорода – 900 мм рт. ст.
Но вернемся к обыденности. Давайте посмотрим, что происходит внутри и вне тела человека на уровне моря. Если мы спокойно дышим атмосферным воздухом на нашем любимом морском курорте, то есть при содержании кислорода в воздухе около 150 мм рт. ст., то в альвеолах его давление будет ниже – 104 мм рт. ст. Это уменьшение происходит за счет переноса кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров. В артериальной крови парциальное давление кислорода уменьшается до 100 мм рт. ст. Венозная кровь после того, как артериальная кровь высвобождает кислород в клетки, содержит намного меньше кислорода – его давление там равно 40 мм рт. ст. Уменьшение парциального давления углекислого газа происходит в противоположном направлении от крови к атмосфере – от 46 мм рт. ст. в венозной крови, 40 мм рт. ст. в артериальной крови и в альвеолах до 0,3 мм рт. ст. в атмосферном воздухе.
Показатели давления газов в атмосфере, альвеолах и крови наглядно сгруппированы в табл. 2.1. Показатели, наиболее важные для практики хатха-йоги, – давление кислорода и двуокиси углерода в атмосферном воздухе, альвеолах, артериальной и венозной крови.
Таблица 2.1. Величины давления (мм рт. ст.), характерные для спокойного дыхания на уровне моря
* Самые важные величины выделены полужирным шрифтом. Азот – инертный газ; его содержание и давление определяются только высотой над уровнем моря и суммарным давлением кислорода, двуокиси углерода и водяного пара.
Недостаточная альвеолярная вентиляция называется гиповентиляцией, а избыточная альвеолярная вентиляция – гипервентиляцией. Оба состояния сказываются на давлении газов в альвеолах, артериальной и венозной крови, а также в тканях всего тела. Гиповентиляция приводит к снижению уровня кислорода и повышению уровня двуокиси углерода во всех тканях, а гипервентиляция сдвигает показатели в противоположном направлении (табл. 2.2).
Таблица 2.2. Величины давления газов в альвеолах и крови (мм рт. ст.) при гиповентиляции, нормальной вентиляции и гипервентиляции
* Шесть чисел, выделенных полужирным шрифтом, – это нормальные показатели, перенесенные из табл. 2.1.
Гиповентиляция
Каждый из нас понимает, что для жизни необходим кислород, и каждый из нас знаком с состоянием, которое возникает при его недостатке, например при задержке дыхания. Этот мгновенно возникающий дискомфорт служит предостережением от дальнейшего усугубления дефицита кислорода, к которому весьма чувствительны нервные клетки; кислородная недостаточность уже через одну минуту может привести к временным нарушениям в нервной системе, а нейроны, лишенные кислорода в течение пяти минут (как в случае инсульта), неминуемо погибают.
Гиповентиляция – состояние, хорошо знакомое людям с поражениями органов дыхания. Они сами называют такое состояние одышкой. Если человек здоров, то вынужденная гиповентиляция не представляет собой ничего серьезного – несколько глубоких вдохов и проблема будет решена – восстановится нормальное равновесие между кислородом и двуокисью углерода. В этом же состоит цель нескольких дыхательных упражнений хатха-йоги, в частности бхастрика пранаяма, которая увеличивает емкости легких.
Однако интенсивное дыхание по типу кузнечных мехов, которое практикуют в упражнении бхастрика пранаяма, может вызвать другое неприятное состояние – состояние гипервентиляции, которое парадоксальным образом может привести к недостаточному снабжению кислородом клеток центральной нервной системы.
Гипервентиляция
Допустим, вы вдыхаете и выдыхаете большие объемы воздуха, выполняя упражнение «кузнечные мехи». Если вы при этом вдыхаете и выдыхаете 500 мл воздуха три раза в секунду, то альвеолярная вентиляция будет равна произведению 180 дыхательных движений на 350 мл, что составит 63 000 мл в минуту против нормы 4200 мл в минуту. Это очень неплохо, если вы в это время, находясь в отличной физической форме, изо всех сил бежите вверх по лестнице высотой в сорок лестничных маршей. При такой тяжелой нагрузке организм будет до конца извлекать из вдыхаемого воздуха весь доступный кислород, а кроме того, надо будет посредством выдохов избавиться от перегрузки двуокисью углерода. Однако такое дыхание не очень полезно для человека в состоянии покоя или выполняющего какие-то рутинные действия. Выраженная гипервентиляция при отсутствии тяжелой физической нагрузки сдвигает равновесие газов в организме.