Строение, функция сердца. Движение крови по сосудам. Изменение показателей кровообращения при мышечной работе. Возрастные особенности реа

Капилляры

Капилляры характеризуются  тем, что их сосудистая стенка представлена одним слоем клеток, так что  они высоко проницаемы для всех растворенных в плазме крови низкомолекулярных  веществ. Здесь происходит обмен  веществ между тканевой жидкостью  и плазмой крови.

 

при прохождении крови через капилляры плазма крови 40 раз полностью обновляется с интерстициальной (тканевой) жидкостью;

объём только диффузии через общую обменную поверхность  капилляров организма составляет около 60 л/мин или примерно 85 000 л/сут;

давление  в начале артериальной части капилляра 37,5 мм рт. ст.;

эффективное давление составляет около (37,5 — 28) = 9,5 мм рт. ст.;

давление  в конце венозной части капилляра, направленное наружу капилляра, 20 мм рт. ст.;

эффективное реабсорбционное давление около (20 — 28) = — 8 мм рт. ст.

Венозная  система

От органов  кровь возвращается через посткапилляры  в венулы и вены в правое предсердие по верхней и нижней полым венам, а также по коронарным венам.

Венозный  возврат осуществляется по нескольким механизмам. Во-первых, базовый механизмам благодаря перепаду давлений в конце  венозной части капилляра, направленное наружу капилляра около 20 мм рт. ст., в ТЖ — 28 мм рт. ст., .), эффективное реабсорбционное давление, направленное внутрь капилляра, около (20 — 28) = минус 8 мм рт. ст (- 8 мм рт. ст.).

Во-вторых, для  вен скелетных мышц важно, что  при сокращении мышцы давление «извне»  превышает давление в вене, так  что кровь «выжимается» из вен  сократившейся мышцы. Присутствие  же венозных клапанов определяет направление  движения крови при этом — от артериального конца к венозному. Этот механизм особенно важен для вен нижних конечностей, поскольку здесь кровь по венам поднимается, преодолевая гравитацию. В-третьих, присасывающая роль грудной клетки. Во время вдоха давление в грудной клетке падает ниже атмосферного (которое мы принимаем за ноль), что обеспечивает дополнительный механизм возврата крови. Величина просвета вен, а соответственно и их объём, значительно превышают таковые артерий. Кроме того, гладкие мышцы вен обеспечивают изменение их объёма в весьма широких пределах, приспосабливая их ёмкость к меняющемуся объёму циркулирующей крови. поэтому физиологическая роль вен определяется как «ёмкостные сосуды».

3. Изменение показателей кровообращения при мышечной работе

Актуальными являются исследования, касающиеся анализа  деятельности органов и систем организма, непосредственно обеспечивающих мышечную работу. Наиболее полезная для этих целей информация может быть получена при изучении реакции сердечно-сосудистой системы и, в частности, таких  гемодинамических показателей, как  систолический объем .

Минутный  объем кровообращения рассчитывался  по классической формуле Фика:

Qm = VCO2 / VADCO2

где Qm - минутный объем кровообращения в л/мин; VCO2 - величина выделения углекислоты в мл/мин (STPD); VADCO2 - венозно-артериальная разница по CO2 в мл/л.

При регулярных занятий физическими упражнениями, каким-либо видом спорта в крови увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина, обеспечивающее рост кислородной емкости крови; возрастает количество лейкоцитов и их активность, что повышает сопротивляемость организма к простудным и инфекционным заболеваниям.

 

Двигательная  активность человека, занятия физическими  упражнениями, спортом оказывают  существенное влияние на развитие и  состояние сердечно-сосудистой системы. Пожалуй, ни один орган не нуждается столь сильно в тренировке и не поддается ей столь легко, как сердце. Работая с большой нагрузкой при выполнении спортивных упражнений, сердце неизбежно тренируется. Расширяются границы его возможностей, оно приспосабливается к перекачке количества крови намного большего, чем это может сделать сердце нетренированного человека. В процессе регулярных занятий физическими упражнениями и спортом, как правило, происходит увеличение массы сердечной мышцы и размеров сердца. Так, масса сердца у нетренированного человека составляет в среднем около 300г, у тренированного - 500г.

Показателями  работоспособности сердца являются частота пульса, кровяное давление, систолический и минутный объем  крови.

Систолический объем в покое у нетренированного - 50-70 мл, у тренированного 70-80 мл; при  интенсивной мышечной работе соответственно - 100-130 мл и 200 мл более.

Физическая  работа способствует расширению кровеносных  сосудов, снижению тонуса их стенок; умственная работа, так же как и нервно-эмоциональное  напряжение, приводит к сужению сосудов, повышению тонуса их стенок и даже спазм. Такая реакция особенно свойственна  сосудам сердца и мозга.

Длительная  напряженная умственная работа, частое нервно-эмоциональное напряжение, не сбалансированные с активными движениями и с физическими нагрузками, могут  привести к ухудшению питания  этих важнейших органов, к стойкому повышению кровяного давления, которое, как правило, является главным признаком  гипертонической болезни.

Свидетельствует о заболевании и понижение  кровяного давления в покое (гипотония), что может быть следствием ослабления деятельности сердечной мышцы.

 

В результате специальных занятий физическими  упражнениями и спортом кровяное давление претерпевает положительные  изменения. За счет более густой сети кровеносных сосудов и высокой  их эластичности у спортсменов, как  правило, максимальное давление в покое  оказывается несколько ниже нормы. Предельная частота сердечных сокращений у тренированных людей при  физической нагрузке может находится на уровне 200-240 удар/мин, при этом систолическое давление довольно долго находится на уровне 200 мм рт. ст. Нетренированное сердце такой частоты сокращений достигнуть просто не может, а высокое систолическое и диастолическое давление даже при кратковременной напряженной деятельности могут явиться причиной предпатологических и даже патологических состояний.

Систолической объем крови - это количество крови, выбрасываемое левым желудочком сердца при каждом его сокращении. Минутный объем крови - количество крови, выбрасываемое желудочком в течение  одной минуты. Наибольший систолический  объем наблюдается при частоте  сердечных сокращений от 130 до 180 удар/мин. При частоте сердечных сокращений выше 180 удар/мин систолический объем  начинает сильно снижаться. Поэтому  наилучшие возможности для тренировки сердца имеют место при физических нагрузках, когда частота сердечных  сокращений находится в диапазоне от 130 до 180 удар/мин.

4. Возрастные особенности реакции сердечно-сосудистой системы на физические нагрузки

Реакция детского организма на физическую нагрузку меняется по мере роста и развития организма. На динамическое физическая нагрузка дети и подростки реагируют повышением частоты сердечных сокращений, максимального артериального давления. Чем меньше возраст ребенка, тем в большей степени они реагируют даже на небольшое физическая нагрузка.

Дети и  подростки, которые занимаются физической культурой и трудом строго нормируемыми нагрузками, тренируют сердечно-сосудистую систему, повышают ее функциональные и резервные возможности. В них возрастает работоспособность, выносливость организма по сравнению с нетренованими сверстниками. В ответ на физическую нагрузку увеличивается объем крови, который прокачивается сердцем за минуту (минутный объем крови). У тренированных детей это происходит за счет скорее увеличение систолического объема чем частоты сердечных сокращений. Во время максимальных физических нагрузок у тренированных подростков, в отличие от нетренированных, минутного объема крови достаточно для обеспечения всех органов кислородом.

У школьников-спортсменов  после дозированной физической нагрузки (20 приседаний за 30 сек.) частота сердечных  сокращений увеличивается на 60-70% (у  нетренированных на 100%), максимальное артериальное давление повышается на 25-30%, минимальный снижается на 20-25% (в нетренированных соответственно на 40% и 5-10%). У подростков со скрытой недостаточностью сердечно-сосудистой системы эти показатели еще хуже: максимальное артериальное давление снижается, минимальный - повышается, время на восстановление сил продолжается более 3 мин., появляется одышка, головокружение. Если такие же признаки появляются у спортсменов, это является свидетельством перетренировки организма вследствие неправильно нормированных физических нагрузок.

Во время  статического физической нагрузки (длительное сидения, стояния и т.д.) растет и  максимальный и минимальный артериальное давление у тренированных и нетренированных детей и подростков. Такая реакция происходит даже на легкое статическая нагрузка (30% от силы сжатия ручного динамометра) и регистрируется в течение 5 мин. после прекращения нагрузки. В начале учебного года эти показатели меньше чем в конце. Длительное статическая нагрузка может вызвать у школьников спазм артериол (общий кровяное давление при этом повышается), может способствовать возникновению органических изменений сердечных мышц, клапанов.

Одной из мер  профилактики сердечно-сосудистых заболеваний является увеличение двигательной активности школьников во время учебного процесса в пределах возрастных границ допустимых физических нагрузок.

Глава 2. Сон

2.1. Физиологические механизмы сна    

 Во сне повышается уровень анаболических процессов и снижается катаболизм.

Сон в норме  происходит циклически, примерно каждые 24 часа. Эти циклы называют циркадными ритмами. Они переопределяются каждые сутки, наиболее важным фактором является уровень освещения. От естественного  цикла освещённости зависит уровень концентрации специальных фотозависимых белков. Циркадный цикл настроен обычно на длину светового дня.[1] Помимо ночного сна в некоторых культурах существует физиологически обусловленный кратковременный дневной сон — сиеста.

Структура сна

Сон — особое состояние сознания человека и животных, включающее в себя ряд стадий, закономерно  повторяющихся в течение ночи. Появление этих стадий обусловлено активностью различных структур мозга.

У здорового  человека сон начинается с первой стадии медленного сна (Non-REM сон), которая длится 5-10 минут. Затем наступает 2-я стадия, которая продолжается около 20 минут. Ещё 30-45 минут приходится на период 3-4 стадий. После этого спящий снова возвращается во 2-ю стадию медленного сна, после которой возникает первый эпизод быстрого сна, который имеет короткую продолжительность — около 5 минут. Вся эта последовательность называется циклом. Первый цикл имеет длительность 90-100 минут. Затем циклы повторяются, при этом уменьшается доля медленного сна и постепенно нарастает доля быстрого сна (REM сон), последний эпизод которого в отдельных случаях может достигать 1 часа. В среднем, при полноценном здоровом сне отмечается пять полных циклов. Последовательность смены стадий и их длительность удобно представлять в виде гипнограммы, которая наглядно отображает структуру сна пациента.

2.2. Стадии формирования сна

Непосредственно перед сном наступает состояние  сонливости, снижения активности мозга, характеризующееся:

• снижением уровня сознания
• зевотой;
• понижением чувствительности сенсорных систем;
• урежением частоты сердечных сокращений, снижением секреторной деятельности желёз (слюнных → сухость слизистой рта; слёзных → жжение глаз, слипание век).

 

Профессор Ричард Р. Будзин в Лаборатории исследований сна при Университете в Аризоне много лет изучал расстройства сна и рекомендует методику быстрого засыпания, основанную на шести этапах. В годовом отчёте по клинической психологии он описал различные психологические подходы, которые были использованы для лечения бессонницы (Bootzin & Epstein, 2011). Подобное лечение ещё раньше было названо лечением стимульным контролем (Morin et al., 2006). Советы включают в себя: ложиться спать, только когда хочешь спать, использовать постель только для сна и секса, не лежать в постели больше 10 минут, если не получается заснуть — сделать так, чтобы кровать ассоциировалась только с быстрым засыпанием, просыпаться утром по будильнику в одно и то же время, не спать днем.

2.3. Сон «быстрый» и «медленный».

Медленный сон длится 80-90 минут. Наступает сразу после засыпания.

Первая стадия. Альфа-ритм уменьшается и появляются низкоамплитудные медленные тета-ритмы, по амплитуде равные или превышающие альфа-ритм. Поведение: дремота с полусонными мечтаниями, абсурдными или галлюциногенными мыслями и иногда с гипногогическими образами (сноподобными галлюцинациями). Мышечная активность снижается, снижается частота дыхания и пульса, замедляется обмен веществ и понижается температура, глаза могут совершать медленные движения. В этой стадии могут интуитивно появляться идеи, способствующие успешному решению той или иной проблемы или иллюзия существования их. В ЭЭГ могут регистрироваться острые вертексные волны, POSTS, изредка наблюдается гипногогическая гиперсинхрония. В этой стадии могут отмечаться гипногогические подергивания.

Вторая стадия. (неглубокий или лёгкий сон). Дальнейшее снижение тонической мышечной активности. Сердечный ритм замедляется, температура тела снижается, глаза неподвижны. Занимает в целом около 45-55 % общего времени сна. Первый эпизод второй стадии длится около 20 минут. В ЭЭГ доминируют тета волны, появляются так называемые «сонные веретёна» — сигма-ритм, который представляет собой учащённый альфа-ритм (12—14—20 Гц). С появлением «сонных веретён» происходит отключение сознания; в паузы между веретёнами (а они возникают примерно 2—5 раз в минуту) человека легко разбудить. Эпизодически сонные веретена могут включаться в структуру стадий 3-4 Повышаются пороги восприятия.

Третья стадия. медленный сон. Стадия классифицируется как 3-я, если дельта-колебания (2 Гц) занимают менее 50 % и 4-я стадия — если дельта составляет более 50 %.

Четвёртая стадия. Самый глубокий медленный дельта-сон. Преобладают дельта-колебания (2 Гц). Третью и четвёртую стадии часто объединяют под названием дельта-сна. В это время человека разбудить очень сложно; возникают 80 % сновидений, и именно на этой стадии возможны приступы лунатизма, ночные ужасы, разговоры во сне и энурез у детей. Однако человек почти ничего из этого не помнит.

У здорового  человека третья стадия занимает 5-8 % и  четвертая стадия ещё около 10-15 % общего времени сна. Первые четыре медленноволновые стадии сна в норме занимают 75—80 % всего периода сна. Предполагают, что медленный сон связан с восстановлением энергозатрат. Исследования показали, что именно фаза медленного сна является ключевой для закрепления осознанных «декларативных» воспоминаний.

Быстрый сон

Это — пятая  стадия сна, она была открыта в 1953 г. Клейтманом и его аспирантом Асеринским. Быстрый сон следует за медленным и длится 10—15 минут.

На ЭЭГ  наблюдаются быстрые колебания  электрической активности, близкие  по значению к бета-волнам пилообразной волны. В этот период электрическая активность мозга сходна с состоянием бодрствования. Вместе с тем (и это парадоксально!) в этой стадии человек находится в полной неподвижности, вследствие резкого падения мышечного тонуса. Однако глазные яблоки очень часто и периодически совершают быстрые движения под сомкнутыми веками. Существует отчётливая связь между БДГ и сновидениями. Если в это время разбудить спящего, то в 90 % случаев можно услышать рассказ о ярком сновидении.