Карл Кірш Ханнс-Крістіан Гунга Тіло Вода і гравітація • Прес-служба і

Службова навігація

  • Домашня сторінка
  • Карта сайту
  • індекс
  • Зв'язок
  • відбиток
  • конфіденційність
  • надзвичайна ситуація
  • Доступність
  • Співробітники
  • Заявники
  • Біженці
  • Студенти та аспіранти
  • Вчені
  • Випускники та спонсори
  • Вчителі
  • Натисніть
  • подальшу освіту

Преса та комунікація

Карла Кірша та Ганна-Крістіана Гунги

Подібно до того, як вода формувала рибу, гравітація формувала структуру та функції людського тіла, не виключаючи кровоносної системи та популяції солоної води людей. Саме наукові зусилля гравітаційних фізіологів у минулому столітті досліджували вплив гравітації на організм людини за допомогою центрифуг та інших допоміжних засобів, а також різні ефекти гравітації в невагомості космосу. Прямий чоловік був чудовим предметом вивчення, тому що йому доводиться постійно самостверджуватися в боротьбі з гравітацією.

вода

Залежно від віку, статі та рівня підготовки, людське тіло складається приблизно на 60 відсотків з води. У жінок та людей похилого віку цей відсоток дещо нижчий через більшу частку жиру в масі тіла, тоді як у дітей та добре підготовлених спортсменів вміст води в організмі вищий.

Рівень води в організмі людини

Об’єм крові становить приблизно від шести до восьми відсотків маси тіла, що робить його одним з найбільших органів в організмі людини. Стоячи вертикально, судинну систему можна розуміти як довгу вертикально розміщену трубкову систему, яка простягається від підошви стопи до верхівки голови.

Близько 80 відсотків об’єму крові знаходиться в злегка розтяжних венах, в яких кров збирається трохи нижче серця, коли стоїть, про що свідчить все чорніший штрихування на малюнку 1. Тиск у венах постійно зростає зверху вниз. Тиск розтягування, що виникає у венозних ділянках контуру, наведено на правій стороні рисунка 1 в мм рт. Однак ці значення застосовуються лише в тому випадку, якщо від серця до вен ніг розвиватиметься безперервна колонка рідини, що запобігає венозним клапанам. Якщо венозні клапани підтікають, вени сильно розширюються і можуть зайняти більший обсяг. Розвивається варикозне розширення вен. Тому пацієнти з варикозним розширенням вен мають приблизно на 10-15 відсотків збільшений об’єм крові для адекватного заповнення розширеної венозної системи.

Тому гравітація повинна мати значний вплив на всі механізми, що регулюють об’єм рідини в кровоносній системі, оскільки вона впливає на розподіл рідини вздовж осі тіла.


Рисунок 1: Розподіл об’єму крові вздовж осі тіла у людей у ​​порівнянні з чотириногими друзями; Ілюстрація: Кірш/Гунга

Об’єм крові, розподіл об’єму крові та сила тяжіння

Для людини, яка має зріст 180 см, серце знаходиться приблизно на 150 см над підлогою, але все ще знаходиться на відстані 30 см від мозку. Серце повинно перекачувати кров до мозку проти сили тяжіння. Це іноді може спричинити значні труднощі, якщо, наприклад, об'єм викиду серця зменшується через брак обсягу - як у постільному режимі та великій втраті поту.


Рисунок 2: Серце та кровообіг у людей, жирафів та динозаврів. Зверніть увагу на відстань між серцем і мозком; Ілюстрація: Кірш/Гунга

Проблеми, спричинені гравітацією в системі кровообігу, точніше транспортом об’єму крові, показані на другому малюнку. Якщо людському серцю доводиться переносити об'єм крові висотою близько 30 сантиметрів до мозку, це вже два метри і більше для жирафа і майже вісім метрів для показаного динозавра. У цих тварин у артеріальній системі виникають стовпи рідини довжиною кілька метрів, іноді розміщені вертикально, в яких виникає кров'яний тиск у кілька сотень міліметрів ртутного стовпа, який потім потрібно подолати, щоб подати кров у мозок.

На малюнку 3 показано артеріальний артеріальний тиск на рівні серця, виміряний у людей та у жирафа. Систолічний тиск, який у здорових людей зазвичай становить близько 120 мм рт. Ст., У жирафа досягає 370 мм рт. Ст. Ця робота під тиском створює значне навантаження на серце цих тварин. Ці серця відповідно великі. Для динозаврів можна було розрахувати вагу серця понад 300 кілограмів. Для порівняння, вага людського серця становить лише близько 300 грамів.

І навпаки, динамічний тиск, який чинить серце, додає гідростатичного тиску під серцем. Навіть у людей, залежно від розміру тіла, ми виявляємо тиск в артеріях задньої частини стопи від 150 до 180 мм рт. Виникає питання, чому ці судини не лопаються або чому ці істоти не мають набряків. Можна очікувати, що високий тиск змусить рідину потрапляти в тканину.


Рис. 3: Артеріальний кров'яний тиск у людини та у жирафа

Кругообіг у просторі

Безумовно, у людини більше рідини вдавлюється в тканини ніг, особливо в області гомілковостопного суглоба, що призводить до набряків, що можна побачити ввечері під час зняття шкарпеток. Ця рідина надходить назад у кровообіг через лімфатичну систему. Підняття ніг підтримує цей зворотний транспорт.

Через зміну об’єму крові - від периферії ніг до центру серця і легенів - слід було припустити, що тиск там повинен бути вищим порівняно зі значеннями, знайденими на землі. Однак наші вимірювання на місії Spacelab 1983 року та пізніше на місії D 1 1985 показали протилежне. Венозний тиск у венах біля серця різко впав. Пізніше американські колеги підтвердили ці висновки, відправивши астронавтів у космос, обладнаний серцевим катетером. Ми не думали на землі, що серце зазвичай оточене наповненими кров'ю легенями, які оточують серце, як наповнена рідиною губка, і які чинять тиск завдяки силі тяжіння. При попаданні в невагомість цей зовнішній тиск на судини, розташовані поруч із серцем, зникає, і в результаті тиск раптово падає.

Це був приклад того, як на механіку серця визначально впливає сила тяжіння, наслідки якої можна було розглянути лише тоді, коли фактично проводився експеримент у космосі.

Зміни розподілу об'єму вздовж осі тіла, передбачені і фактично виявлені астронавтами, призвели до численних міркувань щодо того, як цього можна досягти в довгостроковій перспективі в гравітаційному полі Землі, щоб мати можливість детально вивчити механізми регулювання об'єму. Це призвело до численних моделей досліджень, які згодом значно збагатили експериментальну фізіологію кровообігу.

Дві з цих моделей показані на малюнку 4. З одного боку, ви можете, як показано у верхній частині, покласти людину на голову під кутом шість градусів. Це добре переноситься і може зберігатися протягом днів і тижнів. Це переміщує рідину з ніг у грудну клітку та голову. Як результат, екскреція сечі збільшується, а об’єм плазми, тобто рідина крові, зменшується приблизно на 15 відсотків. Одночасно посилюється кровообіг в області голови. Через шість-вісім годин випробуваній людині буде важко стояти вертикально після вставання, він почуватиметься незручно, а очі почнуть чорніти. Кров збирається в ногах, а серце має менше доступного обсягу. Результатом стане колапс кровообігу. Саме такі симптоми відчувають астронавти, повертаючись з космосу.

Застосування цієї моделі з опущеною головою дозволило отримати додаткові уявлення. Якщо випробовуваних залишати в положенні головою вниз на кілька тижнів, товщина кісток черепа збільшується, ймовірно, через посилений кровообіг в голові, тоді як важкі кістки в нижній половині тіла втрачають речовину. Раніше вважалося, що лише іммобілізація тіла відповідає за втрату кісткової маси. Сьогодні ми знаємо, що розподіл кровотоку по осі тіла також є важливим фактором розвитку кісток.


Малюнок 4: Розподіл об’єму крові у людини в положенні головою вниз (вгорі) і стоячи у воді; Ілюстрація: Кірш/Гунга

Нижче на малюнку 4 показана інша модель перерозподілу рідин у організмі, яку ми знаємо із повсякденного життя. Якщо ви стоїте у воді до грудей або шиї, гідростатичний тиск води стискає злегка стискаються вени ніг, і кров виходить спочатку в судини живота і грудної клітки (центр В), а пізніше, коли вода доходить до вашої шиї, як показано вкрай праворуч (С), майже виключно в органах грудної клітки. Камери серця розтягнуті, і це свідчить про занадто великий обсяг. Насправді цього просто занадто багато в незнайомому місці. Цей розподіл об'єму також відбувається, коли ви лежите горизонтально у ванні. Такий же ефект дає підводне плавання з маскою. У всіх цих ситуаціях легені піддаються нормальному атмосферному тиску, тоді як гідростатичний тиск під водою в іншій частині тіла додається.

Організм реагує на це, як вже було описано вище: спостерігається підвищений вихід сечі. У гру вступає рефлекс Гауера-Генрі, і рівень рідини в організмі знижується. Серед іншого, це було частиною лікувального ефекту, який приписували ваннам у попередні століття, коли використання діуретичних препаратів ще не було доступним для серцевих хворих. Перебування у ванні також призвело до осушення пацієнта, що означало полегшення для хворого кровообігу. Це спостереження вже було описано у римського письменника Лівія. Водолазів, що плавають з трубкою римського флоту, яких сьогодні називали б бойовими плавцями, називали urinatores.

Отже, гравітаційні фізіологи, які через 2000 років з’ясували механізм діурезу ванни в космічних експериментах. Ви бачите, що науці часто доводиться робити довгі обходи, щоб досягти своєї мети. Прості передбачення неможливі при такій складній системі, як людський організм.

Само собою зрозуміло, що багато з того, що було описано тут та розроблено гравітаційними фізіологами, є сьогодні загальноприйнятими підручниковими знаннями для медичних працівників. Однак слід сказати, звідки беруться ці знання.