RTS Découverte - Question de nemu (18 років) - Тіло людини
Лікарні Женевського університету
Женевський неврологічний центр
Немає відповіді на це питання, яке було б дійсно точним і простим.
Загальновизнано, що в звичайних умовах середній мозок людини не може впоратися з відсутністю кисню (аноксиєю) більше 3 хвилин, не зазнаючи незворотних пошкоджень. У цій реакції є безліч змінних, які надзвичайно впливають на чутливість мозку до аноксиї.
Для початку ми можемо запитати себе про причину потреби в кисні. Дійсно, багато бактерії і навіть більшість наших клітин можуть функціонувати без кисню. Життя навіть починалося і тривало 1,5 мільярда років без кисню. Більшість клітин можуть жити на дуже мало енергії в анаеробному лактатоутворюючому режимі. Кисень дозволяє окисленню, дрібному рубанню та вивільненню багатьох високоенергетичних електронів, що дозволяє генерувати приблизно в 18 разів більше АТФ, ніж в анаеробному режимі, і особливо виділяти СО2, а не лактат, легше евакуювати. Це трохи схоже на гібридні машини, анаеробний режим дозволяє підтримувати швидкість та невелике прискорення, тоді як двигун внутрішнього згоряння дозволяє мати потужність.
Легко зрозуміло, що працюючим нейронам потрібен двигун згоряння, але незрозуміло, чому нейрони в стані спокою не можуть вижити в анаеробному режимі. Цікаво навіть зауважити, що деякі зимові сплячки або деякі дайвінг жаби можуть захистити свій мозок від пошкодження навіть за відсутності кисню протягом декількох годин. Примітно, що група нейронів в основі людського мозку також ідеально стійка до аноксиї протягом декількох годин. Отже, мозок людини в цілому страждає від нестачі кисню, але не всі складові нейрони страждають так сильно.
Умови роботи мозку в момент кисневого голодування також сильно впливають на його крихкість. Описана вище діяльність вимагає великої кількості енергії. Анаеробного виробництва енергії в основному недостатньо для підтримки будь-якої неврологічної активності. Тому захисний механізм швидко змушує всі нейрони відпочивати, саме тому ми швидко втрачаємо свідомість, коли переривається потужність мозку (ішемія). Цей механізм спрацьовує за кілька секунд, і це дає можливість різко обмежити споживання енергії лише клітинними функціями, що забезпечують підтримку структур, необхідних для виживання. На жаль, цей спокій (спокій) може зберігатися лише протягом декількох хвилин, і саме здатність підтримувати цей стан якомога довше визначає стійкість нейрону до ішемії. Деякі нейрони можуть лежати у стані спокою кілька десятків хвилин, інші лише кілька секунд. Ця здатність значно покращується зниженням температури, і це пояснює, чому деякі потонулі вижили без наслідків після цього
тривале занурення в холодну воду і чому в деяких випадках можна проводити операції із зупинкою серцевого кровообігу від 40 хвилин до 1 години, не завдаючи шкоди.
Чутливість до дефіциту кисню (гіпоксія) також сильно варіюється від суб'єкта до предмета. Це пояснюється безліччю механізмів подолання, першим з яких є втрата свідомості, як описано вище. Інші, більш повільні механізми працюють протягом двох-трьох тижнів і створюють звикання до висоти, з якою знайомі альпіністи. Ніхто не міг би вижити на вершині Евересту, якби їх скинули туди прямо з берега моря, не поступово адаптувавшись. Деякі гімалайські путівники для безпеки своїх клієнтів відмовляються вдихати кисень. Це дозволяє їм залишатись кондиціонованими та, у разі порушення функцій постачання кисню клієнтів, мати можливість прийти їм на допомогу. Піддаючи мозок стану гіпоксії або аноксії, коли він передумовлений, це може запобігти або затримати початок незворотних уражень.
З іншого боку, як ілюструє здатність деяких нормально функціонувати на вершині Евересту протягом декількох годин, мозок може функціонувати на половині нормальних запасів кисню. Коли кількість кисню зменшується в 5 разів, людина втрачає свідомість, але отримує незворотні пошкодження лише через 1 годину. Це пояснює, чому у разі зупинки серця навіть часткове відновлення мозкового кровообігу за допомогою швидкого масажу серця та штучної вентиляції також збільшує виживання та обмежує наслідки. Не виключено, що в майбутньому ми зможемо кондиціонувати нейрони вижити без кисню набагато довше, ніж сьогодні.