Кіріспе
Дем шығару – организмнен тыныс ағыны. Жануарларда бұл, тыныс алу кезінде өкпеден ауаның тыныс жолдары арқылы сыртқы ортаға қозғалысы. Бұл өкпелердің серпімді қасиеттерімен, сондай-ақ қабырғааралық бұлшық еттердің (ішкі қабырғааралық бұлшық еттер) көкірек қуысын төмендетуі және көкірек көлемін азайтуы нәтижесінде болады. Дем шығару кезінде көкірек диафрагмасы босаңсығанда, ол басылған тіндердің жоғары көтерілуіне және өкпелерге қысым жасап, ауаны шығаруға себеп болады. Күшпен дем шығару кезінде, мысалы, шамды сөндіруде, дем шығаруға қатысатын бұлшық еттер, оның ішінде қарын бұлшық еттері мен ішкі қабырғааралық бұлшық еттер, қарын және көкірек қысымын тудырады, бұл ауаны өкпеден шығарады. Дем шығарылған ауаның 4% көмірқышқыл газынан тұрады, ол энергия өндірісі кезіндегі жасушалық тыныс алудың қалдық өнімі болып табылады және АТФ ретінде сақталады. Дем шығару, дем алумен бірге тыныс алу циклын құрайды.
the Ted Chiang short story
Exhalation (or expiration) is the flow of the breath out of an organism. In animals, it is the movement of air from the lungs out of the airways, to the external environment during breathing. This happens due to elastic properties of the lungs, as well as the internal intercostal muscles which lower the rib cage and decrease thoracic volume. As the thoracic diaphragm relaxes during exhalation it causes the tissue it has depressed to rise superiorly and put pressure on the lungs to expel the air. During forced exhalation, as when blowing out a candle, expiratory muscles including the abdominal muscles and internal intercostal muscles generate abdominal and thoracic pressure, which forces air out of the lungs. Exhaled air is 4% carbon dioxide, a waste product of cellular respiration during the production of energy, which is stored as ATP. Exhalation has a complementary relationship to inhalation which together make up the respiratory cycle of a breath.
Тыныс алу және газ алмасу
Адамның тыныс шығаруының басты себебі – денеден көмірқышқыл газын шығару, ол адам ағзасындағы газ алмасудың қалдық өнімі. Ауа дем алу арқылы өкпеге енгізіледі. Альвеолалардағы диффузия өкпе капиллярларына оттегінің өтуіне және өкпе капиллярларынан көмірқышқыл газ бен басқа газдардың шығарылып, тыныс шығарылуына мүмкіндік береді. Өкпелер ауаны сыртқа шығару үшін диафрагма босаңсайды, ол өкпелерді жоғары қарай итеріп отырады. Содан кейін ауа трахея арқылы, одан кейін көмекей және жұтқыншақ арқылы мұрын қуысына және ауыз қуысына өтеді, онда ол денеден шығарылады. Тыныс шығару дем алудан ұзаққа созылады және газ алмасуды жақсартуға көмектеседі деп саналады. Нерв жүйесінің бөліктері адамның тыныс алуын реттеуге көмектеседі. Тыныс шығарылатын ауа тек көмірқышқыл газ ғана емес, басқа газдардың қоспасынан тұрады. Адамның тынысында ұшпалы органикалық қосылыстар (ҰОҚ) бар. Бұл қосылыстар метанол, изопрен, ацетон, этанол және басқа спирттерден тұрады. Тыныс шығарылатын қоспаға сондай-ақ кетондар, су және басқа көмірсутектер кіреді. Дәм сезіміне иіс сезудің үлесі тыныс шығару кезінде байқалады, бұл дем алу кезінде болатын қалыпты иіс сезуден өзгеше.
Спирометрия
Спирометрия – өкпе функциясының өлшемі. Өкпелердің жалпы сыйымдылығы (TLC), функционалдық қалдық сыйымдылығы (FRC), қалдық көлемі (RV) және өмірлік сыйымдылығы (VC) – осы әдіс арқылы тестілеуге болатын шамалар. Спирометрия ЖХҚА (Жоғарғы тыныс жолдарының обструктивті ауруы) және астма сияқты тыныс алу мәселелерін анықтауға көмектеседі, бірақ диагноз қоймайды. Бұл қарапайым және тиімді скринингтік әдіс. Адамның тыныс алу функциясын одан әрі бағалау үшін минуттық желдетуді, мәжбүрлі өмірлік сыйымдылықты (FVC) және мәжбүрлі экспираторлық көлемді (FEV) бағалауға болады. Бұл көрсеткіштер ерлер мен әйелдерде әртүрлі, себебі ерлер әйелдерден ірілеу болады. TLC – максималды тыныс алғаннан кейін өкпедегі ауаның ең көп мөлшері. Ерлердегі орташа TLC 6000 мл, ал әйелдердегі 4200 мл құрайды. FRC – қалыпты тыныс шығарғаннан кейін өкпеде қалған ауа мөлшері. Ерлер орташа есеппен 2400 мл қалдырады, ал әйелдер шамамен 1800 мл сақтайды. RV – мәжбүрлі тыныс шығарғаннан кейін өкпеде қалған ауа мөлшері. Ерлердегі орташа RV 1200 мл, ал әйелдердегі 1100 мл. VC – максималды тыныс алғаннан кейін шығарылатын ауаның ең көп мөлшері. Ерлер орташа есеппен 4800 мл, ал әйелдер 3100 мл шығарады. Темекі шегушілерде және астма мен ЖХҚА ауруы бар адамдарда ауа ағыны төмендейді. Астма және ЖХҚА ауруымен ауыратын адамдарда тыныс жолдарының қабынуына байланысты шығарылатын ауа мөлшері азаяды. Бұл қабыну тыныс жолдарының тарылуына әкеледі, нәтижесінде ауаның шығуы шектеледі. Қабынуға көптеген факторлар себеп болады, мысалы, темекі түтіні және аллергия, ауа райы, физикалық жүктеме сияқты қоршаған ортаның әсері. Темекі шегушілерде толық тыныс шығара алмауы өкпелердің серпімділігін жоғалтуына байланысты. Өкпедегі түтін оларды қатайтады және иілгіштігін азайтады, бұл өкпелердің қалыпты кеңеюіне немесе қысқаруына кедергі келтіреді. Өлі кеңістік екі түрлі факторлармен анықталады: анатомиялық және физиологиялық. Физиологиялық факторлардың кейбіреулері – перфузияланбаған, бірақ желдетілетін альвеолалар (мысалы, өкпе эмболиясы немесе темекі шегу), альвеолалардың шамадан тыс желдетілуі (ЖХҚА бар адамдарда перфузияға байланысты) және «бұзу өлі кеңістігі» – өкпелердің сол жағынан оң жағына қан ағынының бұзылуы, нәтижесінде веналық қандағы жоғары концентрация артериялық жаққа өтеді. Анатомиялық факторлар – тыныс алу жолдарының, клапандардың және тыныс алу жүйесінің түтікшелерінің мөлшері. Екі өкпенің жалпы беті теннис кортының жартысына тең. Эмфизема, туберкулез сияқты аурулар өкпелердің бетінің мөлшерін және серпімділігін азайтуы мүмкін. Өкпелердің серпімділігіне әсер ететін тағы бір маңызды фактор – темекі шегу, себебі өкпеде темекі шегуден қалған қалдықтар жиналады. Өкпелердің серпімділігін одан әрі арттыру үшін жаттығулар жасауға болады.
Мидың әсері
Мидың тыныс шығаруды бақылауы ерікті және еріксіз бақылауға бөлінеді. Ерікті тыныс шығару кезінде ауа өкпеде ұсталып, белгілі бір жылдамдықпен шығарылады. Ерікті дем шығарудың мысалдары: ән айту, сөйлеу, жаттығу жасау, музыкалық аспапта ойнау және ерікті гиперпнея. Еріксіз тыныс алу метаболизмдік және мінез-құлықтық тыныс алуды қамтиды.
Ерікті қолданылу мерзімі
Ерікті түрде шығарудың неврологиялық жолы күрделі және толыққанды түсінілмеген. Дегенмен, бірнеше негізгі мәлімет белгілі. Мидың ми қабығындағы моторлық қабық ерікті тыныс алуды басқарады, себебі моторлық қабық ерікті бұлшықет қозғалысын басқарады. Бұл кортикоспинальды жол немесе өрлеуші тыныс алу жолы деп аталады. Электр сигналының жолы моторлық қабықтан басталып, омыртқа миына, содан кейін тыныс алу бұлшықтарына жетеді. Омыртқа нейрондары тікелей тыныс алу бұлшықтарымен байланысады. Ішкі және сыртқы қабырға аралық бұлшықеттердің ерікті жирылуы мен босаңсуының басталуы негізгі моторлық қабықтың жоғарғы бөлігінде жүзеге асатыны дәлелденді. Өкпеден шығатын ауа ағынын пайдаланып, оның ұзақтығын, амплитудасын және тонын реттеуге болады. Ауа шығарылғанда ол көмекейден өтіп, дірілдер тудырады, нәтижесінде дыбыс пайда болады. Көмекейдің қозғалысына байланысты дауыстың тоны өзгереді, ал көмекей арқылы өтетін ауаның қарқындылығы дыбыстың күшін өзгертеді.
Өз еркімен қолданыс мерзімі аяқталуы
Ерікті тыныс алуды ұзыншақ ми мен көпірдің (pons) ішіндегі тыныс орталықтары басқарады. Медуллярлы тыныс орталығын алдыңғы және артқы бөліктерге бөлуге болады. Олар сәйкесінше вентральды және дорсальды тыныс алу топтары деп аталады. Көпірлік (pontine) тыныс тобы екі бөлімнен тұрады: пневмотаксикалық орталық және апнеустикалық орталық. Автономиялық дем алуды көпірлік тыныс орталығы және екі медуллярлық тыныс орталығы басқарады. Біздің жағдайымызда, VRG автономды сыртқы тыныс алуды басқарады. VRG сигналдары жұлын арқылы бірнеше жүйкеге жіберіледі. Бұл жүйкелерге қабырғааралық, диафрагмалық және іш жүйкелері жатады. Біз неліктен зеңгенімізді білмейміз. Көпшілік пікір бойынша, зеңгу – организмдегі оттегі (O2) мен көмірқышқыл газының (CO2) деңгейін реттеудің бір жолы, бірақ әртүрлі оттегі (O2) және көмірқышқыл газ (CO2) деңгейі бар бақыланатын жағдайда жүргізілген зерттеулер бұл гипотезаның дұрыс еместігін көрсетті. Зеңгудің себебіне нақты түсінік болмаса да, басқалар адамдар миды салқындату механизмі ретінде дем шығарады деп санайды. Жануарларға жасалған зерттеулер бұл идеяны қолдайды және адамдар да осыған байланысты болуы мүмкін. Белгілі болғаны – зеңгу өкпедегі барлық альвеолаларды желдетіп тұрады.
Қабылдағыштар
Денеде бірнеше рецепторлар тобы метаболистік тыныс алуды реттейді. Бұл рецепторлар тыныс орталығына дем алу немесе дем шығару қажеттігін хабарлайды. Перифериялық химиорецепторлар аорта мен каротид артерияларында орналасқан. Олар қандағы оттегі, көмірқышқыл газы және H+ деңгейінің өзгеруіне жауап ретінде мидың көпірі және миыға сигнал береді. Олар студенттеріне "мұрын тыныс алу үшін, ал ауыз тамақтану үшін" дейді.