Wydychanie
Wydech (lub wydech ) to wydychanie powietrza z organizmu. U zwierząt jest to ruch powietrza z płuc z dróg oddechowych do środowiska zewnętrznego podczas oddychania . Dzieje się tak dzięki elastycznym właściwościom płuc, a także wewnętrznym mięśniom międzyżebrowym , które obniżają klatkę piersiową i zmniejszają objętość klatki piersiowej. Gdy przepona piersiowa rozluźnia się podczas wydechu, powoduje, że tkanka, którą uciskała, unosi się do góry i wywiera nacisk na płuca, aby usunąć powietrze. Podczas wymuszonego wydechu , podobnie jak podczas zdmuchiwania świecy, mięśnie wydechowe, w tym mięśnie brzucha i wewnętrzne mięśnie międzyżebrowe, wytwarzają ciśnienie w jamie brzusznej i klatce piersiowej, które wypycha powietrze z płuc.
Wydychane powietrze to 4% dwutlenku węgla , produktu odpadowego oddychania komórkowego podczas produkcji energii, która jest magazynowana jako ATP . Wydech ma komplementarny związek z wdechem , które razem składają się na cykl oddechowy .
Wydech i wymiana gazowa
Głównym powodem wydechu jest pozbycie się z organizmu dwutlenku węgla, który jest produktem ubocznym wymiany gazowej u ludzi. Powietrze jest wprowadzane do organizmu przez wdychanie. Podczas tego procesu powietrze jest pobierane przez płuca. Dyfuzja w pęcherzykach płucnych umożliwia wymianę O 2 do naczyń włosowatych płuc oraz usuwanie CO 2 i innych gazów z naczyń włosowatych płuc, które mają być wydychane. Aby płuca mogły wydalić powietrze, przepona rozluźnia się, co unosi płuca. Powietrze przepływa następnie przez tchawicę, następnie przez krtań i gardło do jamy nosowej i jamy ustnej, gdzie jest wydalane z organizmu. Wydech trwa dłużej niż wdech i uważa się, że ułatwia lepszą wymianę gazową. Części układu nerwowego pomagają regulować oddychanie u ludzi. Wydychane powietrze to nie tylko dwutlenek węgla; zawiera mieszaninę innych gazów. Ludzki oddech zawiera lotne związki organiczne (LZO). Związki te składają się z metanolu, izoprenu, acetonu, etanolu i innych alkoholi. Wydychana mieszanina zawiera również ketony, wodę i inne węglowodory.
To podczas wydechu wkład węchu w smak występuje w przeciwieństwie do zwykłego zapachu, który występuje podczas fazy wdechu.
Spirometria
Spirometria jest miarą czynności płuc. Całkowita pojemność płuc (TLC), funkcjonalna pojemność resztkowa (FRC), objętość resztkowa (RV) i pojemność życiowa (VC) to wartości, które można zbadać za pomocą tej metody. Spirometria służy do wykrywania, ale nie diagnozowania problemów z oddychaniem, takich jak POChP i astma. Jest to prosta i opłacalna metoda przesiewowa. Dalszą ocenę funkcji oddechowych danej osoby można przeprowadzić, oceniając wentylację minutową , natężoną pojemność życiową (FVC) i natężoną objętość wydechową (FEV). Wartości te różnią się u mężczyzn i kobiet, ponieważ mężczyźni są zwykle więksi niż kobiety.
TLC to maksymalna ilość powietrza w płucach po maksymalnym wdechu. U mężczyzn średnia TLC wynosi 6000 ml, au kobiet 4200 ml. FRC to ilość powietrza pozostająca w płucach po normalnym wydechu. Mężczyźni pozostawiają średnio około 2400 ml, podczas gdy kobiety zatrzymują około 1800 ml. RV to ilość powietrza pozostająca w płucach po wymuszonym wydechu. Średnia RV u mężczyzn wynosi 1200 ml, a u kobiet 1100 ml. VC to maksymalna ilość powietrza, którą można wydychać po maksymalnym wdechu. Mężczyźni zwykle mają średnio 4800 ml, a kobiety 3100 ml. [ potrzebne źródło ]
Palacze oraz osoby z astmą i POChP mają zmniejszoną zdolność przepływu powietrza. Osoby z astmą i POChP wykazują spadki wydychanego powietrza z powodu zapalenia dróg oddechowych. To zapalenie powoduje zwężenie dróg oddechowych, co pozwala na wydychanie mniejszej ilości powietrza. Wiele rzeczy powoduje stany zapalne; niektóre przykłady to dym papierosowy i interakcje środowiskowe, takie jak alergie, pogoda i ćwiczenia. U palaczy niezdolność do pełnego wydechu jest spowodowana utratą elastyczności płuc. Dym w płucach powoduje, że twardnieją i stają się mniej elastyczne, co uniemożliwia normalne rozszerzanie się lub kurczenie płuc. [ potrzebne źródło ]
Martwa przestrzeń może być określona przez dwa rodzaje czynników, które są anatomiczne i fizjologiczne. Niektóre czynniki fizjologiczne to brak perfuzji, ale wentylowane pęcherzyki płucne, takie jak zatorowość płucna lub palenie tytoniu, nadmierna wentylacja pęcherzyków płucnych wywołana perfuzją u osób z przewlekłą obturacyjną chorobą płuc oraz „martwa przestrzeń boczna”, czyli tzw . błąd między lewym a prawym płucem, który przenosi wyższe stężenia CO 2 we krwi żylnej do strony tętniczej. Czynniki anatomiczne to wielkość dróg oddechowych, zastawek i przewodów układu oddechowego. Fizjologiczna martwa przestrzeń płuc może również wpływać na ilość martwej przestrzeni z czynnikami, takimi jak palenie tytoniu i choroby. Martwa przestrzeń jest kluczowym czynnikiem dla pracy płuc ze względu na różnice ciśnień, ale może również utrudniać pracę osoby. [ potrzebne źródło ]
Jednym z powodów, dla których możemy oddychać, jest elastyczność płuc . Wewnętrzna powierzchnia płuc osoby bez rozedmy wynosi średnio 63 m2 i może pomieścić około 5 litrów objętości powietrza. Oba płuca razem mają taką samą powierzchnię jak połowa kortu tenisowego. Choroby takie jak rozedma płuc, gruźlica mogą zmniejszać powierzchnię i elastyczność płuc. Innym ważnym czynnikiem wpływającym na elastyczność płuc jest palenie ze względu na pozostałości pozostawione w płucach po paleniu. Elastyczność płuc można wytrenować, aby dalej się rozszerzały. [ potrzebne źródło ]
Zaangażowanie mózgu
Mózgową kontrolę wydechu można podzielić na kontrolę dobrowolną i kontrolę mimowolną. Podczas dobrowolnego wydechu powietrze jest zatrzymywane w płucach i uwalniane ze stałą szybkością. Przykłady dobrowolnego wydechu obejmują: śpiewanie, mówienie, ćwiczenia, grę na instrumencie i dobrowolną hiperpneę . Oddychanie mimowolne obejmuje oddychanie metaboliczne i behawioralne. [ potrzebne źródło ]
Dobrowolne wygaśnięcie
Neurologiczny szlak dobrowolnego wydechu jest złożony i nie do końca poznany. Znanych jest jednak kilka podstaw. kora ruchowa w korze mózgowej mózgu kontroluje dobrowolne oddychanie, ponieważ kora ruchowa kontroluje dobrowolne ruchy mięśni. Nazywa się to szlakiem korowo-rdzeniowym lub wstępującym szlakiem oddechowym. Droga sygnału elektrycznego rozpoczyna się w korze ruchowej, biegnie do rdzenia kręgowego, a następnie do mięśni oddechowych. Neurony rdzeniowe łączą się bezpośrednio z mięśniami oddechowymi. Wykazano, że inicjacja dobrowolnego skurczu i rozluźnienia wewnętrznych i zewnętrznych żeber wewnętrznych ma miejsce w górnej części pierwotnej kory ruchowej. Za miejscem kontroli klatki piersiowej (w górnej części pierwotnej kory ruchowej) znajduje się ośrodek kontroli przepony. Badania wskazują, że istnieje wiele innych miejsc w mózgu, które mogą być związane z dobrowolnym wygaśnięciem. Dolna część pierwotnej kory ruchowej może być zaangażowana w szczególności w kontrolowany wydech. Aktywność obserwowano również w dodatkowym obszarze motorycznym i korze przedruchowej podczas dobrowolnego oddychania. Jest to najprawdopodobniej spowodowane skupieniem i mentalnym przygotowaniem do dobrowolnego ruchu mięśni.
Dobrowolne wygaśnięcie jest niezbędne dla wielu rodzajów działalności. Oddychanie foniczne (generowanie mowy) to rodzaj kontrolowanego wydechu, który jest używany na co dzień. Generowanie mowy jest całkowicie zależne od wydechu, można to zobaczyć próbując mówić podczas wdechu. Korzystając z przepływu powietrza z płuc, można kontrolować czas trwania, amplitudę i wysokość. Podczas gdy powietrze jest wydalane, przepływa przez głośnię, powodując wibracje, które wytwarzają dźwięk. W zależności od ruchu głośni zmienia się wysokość głosu, a natężenie powietrza przepływającego przez głośnię zmienia głośność dźwięku wytwarzanego przez głośnię. [ potrzebne źródło ]
Wygaśnięcie mimowolne
Oddychanie mimowolne jest kontrolowane przez ośrodki oddechowe w obrębie rdzenia przedłużonego i mostu. Rdzeniowy ośrodek oddechowy można podzielić na część przednią i tylną. Nazywa się je odpowiednio brzusznymi i grzbietowymi grupami oddechowymi. Grupa oddechowa mostu składa się z dwóch części: ośrodka pneumotaktycznego i ośrodka bezdechu . Wszystkie cztery z tych ośrodków znajdują się w pniu mózgu i współpracują ze sobą, kontrolując mimowolne oddychanie. W naszym przypadku brzuszna grupa oddechowa (VRG) kontroluje mimowolne wydechy. [ potrzebne źródło ]
Neurologiczny szlak oddychania mimowolnego nazywa się szlakiem opuszkowo-rdzeniowym. Nazywa się to również zstępującą drogą oddechową. „Ścieżka schodzi wzdłuż kręgosłupa brzuszno-bocznego. Droga zstępująca dla wdechu autonomicznego znajduje się z boku, a droga wydechu autonomicznego znajduje się po stronie brzusznej”. Wdech autonomiczny jest kontrolowany przez ośrodek oddechowy mostu i oba rdzeniaste ośrodki oddechowe. W naszym przypadku VRG kontroluje wydech autonomiczny. Sygnały z VRG są wysyłane wzdłuż rdzenia kręgowego do kilku nerwów. Te nerwy obejmują międzyżebrowe, przeponowe i brzuszne. Te nerwy prowadzą do określonych mięśni, które kontrolują. Droga opuszkowo-rdzeniowa schodząca z VRG pozwala ośrodkowi oddechowemu kontrolować rozluźnienie mięśni, co prowadzi do wydechu. [ potrzebne źródło ]
Ziewanie
Ziewanie jest uważane za ruch gazów niezwiązany z oddychaniem. Ruch gazu niezwiązany z oddychaniem to kolejny proces, który przenosi powietrze do i z płuc, który nie obejmuje oddychania. Ziewanie jest odruchem, który ma tendencję do zakłócania normalnego rytmu oddychania i uważa się, że jest również zaraźliwy. Powód, dla którego ziewamy, jest nieznany. Powszechnie uważa się, że ziewanie jest sposobem na regulację poziomu O 2 i CO 2 w organizmie, ale badania przeprowadzone w kontrolowanym środowisku z różnymi poziomami O 2 i CO 2 obaliły tę hipotezę. Chociaż nie ma konkretnego wyjaśnienia, dlaczego ziewamy, inni uważają, że wydychanie jest mechanizmem chłodzącym nasz mózg. Badania na zwierzętach potwierdziły ten pomysł i możliwe jest, że ludzie również mogą być z nim powiązani. Wiadomo, że ziewanie powoduje wentylację wszystkich pęcherzyków płucnych. [ potrzebne źródło ]
Receptory
Kilka grup receptorów w organizmie reguluje oddychanie metaboliczne. Receptory te sygnalizują ośrodkowi oddechowemu rozpoczęcie wdechu lub wydechu. Chemoreceptory obwodowe znajdują się w aorcie i tętnicach szyjnych. Reagują na zmieniające się poziomy tlenu, dwutlenku węgla i H + we krwi, sygnalizując most i rdzeń. Receptory drażniące i rozciągające w płucach mogą bezpośrednio powodować wydech. Oba wykrywają obce cząsteczki i sprzyjają spontanicznemu kaszlowi. Są również znane jako mechanoreceptory, ponieważ rozpoznają zmiany fizyczne, a nie chemiczne. Centralne chemoreceptory w rdzeniu również rozpoznają zmiany chemiczne w H + . W szczególności monitorują zmiany pH w śródmiąższowym płynie rdzeniastym i płynie mózgowo-rdzeniowym.
Joga
Jogini tacy jak BKS Iyengar opowiadają się za wdychaniem i wydychaniem przez nos w praktyce jogi , zamiast wdychania przez nos i wydychania przez usta . Mówią swoim uczniom, że „nos służy do oddychania, usta do jedzenia”.
Zobacz też
Dalsza lektura
- Nestor, James (2020). Oddech: nowa nauka o zaginionej sztuce . Książki Riverheada. ISBN 978-0735213616 .
Linki zewnętrzne
- Wydech w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- Nosek, Thomas M. „Sekcja 4/4ch2/s4ch2_14” . Podstawy fizjologii człowieka . Zarchiwizowane od oryginału w dniu 24.03.2016 r.