Введение к работе
: -s "1
»»-'*/ Работа посвящена изучению роли, которую играют сенсорные
У! I
г4и#|мпоненты респираторных реакций - точнее, ощущения, связанные с дыхательным актом при функциональных нагрузках: мышечной деятельности и добавочной сопротивлении дыханию.
Актуальность работы. В настоящее время значительно возрос интерео к сенсорным реакцияы, связанным с функцией дыхания. Речь идет об ощущениях, позволяющих человеку оценивать параметры своего дыхания и распознавать добавочное сопротивление дыхательному акту - как внешнее, так и внутреннее.
Такой интерео обусловлен тремя причинами.
Во-перзых, в обычной 2ИЗНИ, а такав в спортивной и медицинской практике широко используется способность человека к произвольному управлении дыханиеы. Ыекду тем произвольно ыеяно регулировать лишь такуа функции, о которой мы получаем исознаваемую сенсорную информацию - то есть испытываем ощущения, о которых мояем дать словесный отчет (вербализовать их). Пока во о дыхательных ощущениях мы внаем очень ыало.
Во-вторых, все чаще человек оказывается в своей производственной деятельности в условиях, создающих повышенную ыеханическую нагрузку на систему дыхания (работа в защитных респираторах, глубоководные погружения). Ооозпанное восприятие такой нагрузки, с одной отороны, ыозег слузить сигналом об отрицательном ее влия -нип на физиологическое состояние и работоспособность человека, а о другой стороны, способствовать включении произвольной сферы в регуляцию дыхания и тем саши облегчать преодоление добавочного сопротивления дыхательному акту.
-'- г -
В-третьих, ощущения затрудненного дыхания ленаг в основе синдрома одышки, хорошо известного клиницистам, природа которого однако до сих пор остается не вполне понятной.
В литературе за последние годы опубликован ряд работ, посвященных анализу дыхательных ощущений и самооценке человеком параметров своего дыхания (Бреслав, 1970, 1978, 1988; stubbing ot al., 1981; Katz^Salamoa, 1933, 1984; Zechman, їїііоу, 1986 и др.), в том числе по механизмам одышки (Франкштейн, 1974; Низовцев, 1978, 1987; KLllian, 1985; Chonan et al., 1987; Исаев и сотр., 1989 и др.). Особую важность приобретают эти вопросы в связи с изучением произвольного управления дыханием у человека (Миняев, 1978; Кучкин, 1934). Однако в доступных нам источниках не оказалось систематических исследований, которые ' бы стремились охватить все названные проблемы.
Б своей работе мы сделали попытку восполнить этот пробел, исходя из того, что глубокое исследование закономерностей и механизмов восприятия человеком своего дыхания представляется актуальным как в теоретическом, так и практической плане.
Цель и задачи. Достижением современных работ в данной области является количественная оценка дыхательных ощущений (шкалирование-баллы) . В св.лх исследованиях мы использовали разработанные нами методы самооценки испытуемым его дыхательных ощущений о целью изучения условий их возникновения при функциональных нагрузках и анализа закономерностей, механизмов и физиологического значения таких ощущений. С этой целью у 24 здоровых испытуемых регистрировали параметры легочной вентиляции, функции дыхательных ыышц и активность дыхательного центра, а такие словесные отчеты и показатели самооценки функции дыхания:
при мышечной работе постоянной мощности в условиях свободного дыхания, либо добавочной яеэластическом сопротивлении (резистивной нагрузка) - инспираторной, экспираторной, инспира-торно-экспираторной;
при работе нарастающей мощности на фоне либо свободного дыхания, либо при резистивной инспираторно-экспираторной нагрузке и при ингаляции газовых сыесей разной плотности.
Для решения поставленной задачи были проведены 3 основных серий экспериментов.
В первой серии исследовалась способность человека по своим ощущениям определять величину преодолеваемого дыхательного сопротивления, измеряемого перепадами давления в воздухоносных путях.
Во второй и третьей сериях изучалась зависимость возникновения ощущений дыхательного дискомфорта и отказа продолжать работу от функциональных сдвигов в респираторной системе.
Данная работа выполнялась в рамках исследований, проводи -шх з лаборатории физиологии дыхания (зав.- доктор медицинских наук Г.Г.Исаев) Института физиологии имени И Л1 .Павлова АЛ СССР по теме: "Механизмы формирования фаз дыхательного цикла, их перестройка при функциональных нагрузках и оценка резервных возможностей дыхательной системы". Государственный регистрационный й ОІ.86.0ІО9О76. Эта тема вошла в комплексную общесоюзную программу "Гомеостаз".
Научная новизна полученных данных. Систематическое исследование сенсорных реакций на сочетание ыыпечной деятельности с добавочным сопротивлением дыханию проведено впервые.
При анализе результатов работы выяснилось, что человека ио-
- 4 -кет быстро научиться точно оценивать развиваемое им инсппра- ,
торное усилие. В то же время в определенных условиях такая оценка мояет оказаться заниженной. Устранение гиперкапнического сдвига методом биоуправления не улучшает, а ухудшает переносимость добавочного сопротивления дыханию - по-видимому, из-за ослабления хеморепепторной стимуляции.
Вскрыты новые закономерности в'возникновении ощущений дыхательного дискомфорта при сочетании добавочного сопротивления дыханию с физической работой, которое uoeho рассматривать в ка-і честве экспериментальной модели одыики. В частности, эти оцуще-1 ния возникают, когда достигается определенный уровень работы дыхания и гиперкапнического сдвига. Что касается отказа от продолжения работы в сочетании с добавочной резисгивной нагрузкой, то он оказался обусловленным определенной степенью возбуадения центрального дыхательного механизма и (или) постоянной для какдого человека величиной развиваемого mi инспираторного усилия.
Теоретическая и практическая значимость результатов. Анализ полученных данных в сопоставлении со словесными отчетами обследуемых позволил придти к заключению , что сенсорные реакции на респираторные нтрузки имеют значение сигналов, с одной стороны, побуждающих к включению (в дополнение к механизмам бу-льбопонтшного уровня) произвольного компонента регуляции дыхания, а с другой стороны, предупреждающих израсходование функциональных резервов дыхательной системы.
Результаты исследований вносят ясность в вопрос о мосте сенсорной сферы в регуляции дыхания человека не юлько при обычных нагрузках, но'и в уоловиях, близких к экстремальным.
Выявленные закономерности позволяют также судить о механизмах дыхательных ощущений и одышш, которые, несомненно, обусловлены лренде всего опосредованной афферентной системой респираторной мускулатуры сигнализацией о рассогласовании между чрезмерный иапряЕениеы и недостаточный укорочением мышечных волокон.
Материала проведенной работы могут найти применение в профессиональной, спортивной и клинической медицине. В частности,
они могут быть использованы для оценки, на основании словесных і-
отчетов испытателей, сопротивления дыхании, создаваемого защитными респираторами, прогнозирования работоспособности человека в подобных условиях ( с этой целью выведены соответствующие эм-лирические формулы), для обоснования мер по опишнзации функции дыхания и повышения работоспособности водолазов и акванавтов на больших глубинах, а закяе для разработки дыхательных упражнений и рекомендаций, касающихся нормирования физических нагрузок у больных со сниненной бронх.. ільпой проходимостью. Кроме того, подученные данные могут быть положены в основу концепции о диаг -ностическоы и прогностическом значении синдрома одышки.
Основные полокения, выносимые на защиту.
І. В условиях мышечной деятельности на фоне инспираторного, экспираторного и инспираторно-экспираторного сопротивления дыханию наиболее выраженные реакции проявляются при респираторной нагрузке на обе фазы дыхательного цикла.
2. Ваанейшим звеном в механизме реакций дыхания на резис-тивную нагрузку слуяит рост активности ияспираторных нейронов даже тогда, когда добавочное сопротивление приходится на экспираторную фазу.
-
Человек может воспринимать афферентные стимулы, генерируемые лроприоцепторами дыхательных шшц и точно оценивать развиваемое ни инспираторное усилие. Однако как в покое, так и при мышечной работе в условиях всех вариантов резистивной нагрузки са -мооценка этого усилия становится заниженной.
-
Момент возникновения дыхательного дискомфорта при мышеч-i ной работе нарастающей мощности на фоне различных градаций сопротивления дыханию характеризуется определенной, постоянной сте -пенью гилеркапнии и величиной работы, развиваемой дыхательными мышцами.
-
Срыв компенсаторных реакций человека при сочетании мышечной и респираторной нагрузок при всех величинах добавочных сопротивлений обусловлен достивениен определенного, одинакового уровня центральной инспираторной активности и высокой степенью гиперкапнии.
Реализация полученных результатов и внедрений. Результаты, вошедшие в диссертацию, опубликованы в 23 научных работах и доложены: на первом съезде физиологов Сибири (Новосибирск, 1986); четвертой школе-семинаре "Экспериментальная и клиническая физиология" (Бологое, 1987); ХУ съезде Всесоюзного физиологического общества им. И Л.Павлова (Кишинев, 1987); Всесоюзном совещании по проблеме: "Утомление дыхательных мышц. Физиология. Спортивная деятельность. Клиника" (Тарту, 1987); заседании Ленинградского физиологического общества им. ИЛІ.Сеченова (1987); третьем Всесоюзном симпозиуме "Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний организма в прикладной физиологии" (Фрунзе, 1988); заседании кафедры физиологии человека и животных биологического факультета Казахского государственного университета им.С.Ц.Кирова
(1987, 1988); заседании Ученого Совета биологического факультета Казахского государственного университета иы.С.М.Кирова (1988); УП научно-практической конференции Краснознаменного Среднеазиатского военного округа ( Алма-Ата, 1988); рабочей совещании "Дыхательные ощущения и генез одышки" (Ленинград, 1988); Всесоюзной конференции "Физиологические механизмы адаптации к мышечной деятельности" (Волгоград, 1988); первой съезде физиологов Казахстана (Алиа-Ата, 1988); Всесоюзном рабочем совещании "Пути оптимизации функции дыхания" (Волгоград, 1989); заседании лаборатории физиологии дыхания Института физиологии им. И.П.Павлова (1990); заседании Проблемного Совета по экологии, экологической физиологии и морфологии биологического факультета Казахского государственного университета им.С.М.Кирова (1990); расширенном заседании кафедры физиологии человека и яивотных биолого-почвенного факультета Ленинградского государственного университета (1991).
Некоторые'методические приемы и результаты диссертационной работы наили свое применение на кафедре факультетской терапии 1 Ленинградского медицинского института им.И.П.Павлова в диагностике некоторых форм бронхиальной астмы и предастмы. Основные положения диссертации включены в обцие и спецкурсы, а также больной практикум по физиологии человека и животных в Казахском, Тверском университетах, в Казахском и Волгоградском институтах физической культуры. Результаты исследований нашли свое отражение в подготовленной к изданию руководстве "Физиология дыхания" (серия "Основы современной физиологии"), в монографии Ю.Я.Кисля-кова, И.С.Бреслава "Дыхание, динамика газов и работоспособность при гипербарии", в монографии Г.Г.Исаева "Регуляция дыхания при
мышечной работе".
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 9 глав, заключение, выводы, указатель литературы. Работа изложена на 275 страницах машинописи, иллюстрирована таблицами (31) и рисунками (Н). Список литературы включает 400 работ (из которых 114 отечественных и 286 иностранных авторов).