Найдите межреберные мышцы наружные осуществляют вдох внутренние выдох кратко

Обновлено: 05.07.2024

Процесс дыхания, поступление кислорода в организм при вдохе и удаление из него углекислого газа и паров воды при выдохе. Строение респираторной системы. Ритмичность и различные типы дыхательного процесса. Регуляция дыхания. Разные способы дыхания.

Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется внешним дыханием.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

Таким образом, дыхание – одна из важнейших функций регулирования жизнедеятельности человеческого организма. В организме человека функцию дыхания обеспечивает дыхательная (респираторная система).

В дыхательную систему входят легкие и респираторный тракт (дыхательные пути), который, в свою очередь, включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, мелкие бронхи и альвеолы (смотри рисунок 1.5.3). Бронхи разветвляются, распространяясь по всему объему легких, и напоминают крону дерева. Поэтому часто трахею и бронхи со всеми ответвлениями называют бронхиальным деревом.

Кислород в составе воздуха через носовые ходы, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие. Концы самых мелких бронхов заканчиваются множеством тонкостенных легочных пузырьков – альвеол (смотри рисунок 1.5.3).

Альвеолы – это 500 миллионов пузырьков диаметром 0,2 мм, где происходит переход кислородом в кровь, удаление углекислого газа из крови.

Здесь и происходит газообмен. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь, а углекислый газ из крови – в легочные пузырьки (рисунок 1.5.4).

Рисунок 1.5.4. Легочный пузырек. Газообмен в легких

Важнейший механизм газообмена – это диффузия, при которой молекулы перемещаются из области их высокого скопления в область низкого содержания без затраты энергии (пассивный транспорт). Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам производится путем транспорта кислорода в альвеолы, далее в кровь. Таким образом, венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную. Поэтому состав выдыхаемого воздуха отличается от состава наружного воздуха: в нем содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (смотри рисунок 1.5.4). Кислород связывается с гемоглобином, который содержится в эритроцитах, насыщенная кислородом кровь поступает в сердце и выталкивается в большой круг кровообращения. По нему кровь разносит кислород по всем тканям организма. Поступление кислорода в ткани обеспечивает их оптимальное функционирование, при недостаточном же поступлении наблюдается процесс кислородного голодания (гипоксии).

Недостаточное поступление кислорода может быть обусловлено несколькими причинами как внешними (уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе), так и внутренними (состояние организма в данный момент времени). Пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, так же как и увеличение содержания углекислого газа и других вредных токсических веществ наблюдается в связи с ухудшением экологической обстановки и загрязнением атмосферного воздуха. По данным экологов только 15% горожан проживают на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха, в большинстве же районов содержание углекислого газа увеличено в несколько раз.

При очень многих физиологических состояниях организма (подъем в гору, интенсивная мышечная нагрузка), так же как и при различных патологических процессах (заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем) в организме также может наблюдаться гипоксия.

Природа выработала множество способов, с помощью которых организм приспосабливается к различным условиям существования, в том числе к гипоксии. Так компенсаторной реакцией организма, направленной на дополнительное поступление кислорода и скорейшее выведение избыточного количества углекислого газа из организма является углубление и учащение дыхания. Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем больше кислорода поступает к клеткам тканей.

К примеру, во время мышечной работы усиление вентиляции легких обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0,5 л, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-4 л в 1 минуту. Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц), увеличивается скорость тока крови по сосудам внутренних органов. Активируется работа дыхательных нейронов. Кроме того, в мышечной ткани есть особый белок (миоглобин), способный обратимо связывать кислород. 1 г миоглобина может связать примерно до 1,34 мл кислорода. Запасы кислорода в сердце составляют около 0,005 мл кислорода на 1 г ткани и этого количества в условиях полного прекращения доставки кислорода к миокарду может хватить для того, чтобы поддерживать окислительные процессы лишь в течение примерно 3-4 с.

Миоглобин играет роль кратковременного депо кислорода. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает окислительные процессы в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок нарушается.

В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки увеличенные потребности скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяются за счет кислорода, высвобождающегося миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным.

Все эти факторы, включая усиление вентиляции легких, компенсируют кислородный “долг”, который наблюдается при физической работе. Естественно, увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и удалению углекислого газа способствует согласованное увеличение кровообращения в других системах организма.

Саморегуляция дыхания. Организм осуществляет тонкое регулирование содержания кислорода и углекислого газа в крови, которое остается относительно постоянным, несмотря на колебания количества поступающего кислорода и потребности в нем. Во всех случаях регуляция интенсивности дыхания направлена на конечный приспособительный результат – оптимизацию газового состава внутренней среды организма.

Частота и глубина дыхания регулируются нервной системой – ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре, расположенном в головном мозге, имеются центр вдоха и центр выдоха.

Дыхательный центр представляет совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозге центральной нервной системы.

При нормальном дыхании центр вдоха посылает ритмические сигналы к мышцам груди и диафрагме, стимулируя их сокращение. Ритмические сигналы образуются в результате спонтанного образования электрических импульсов нейронами дыхательного центра.

Сокращение дыхательных мышц приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух входит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются рецепторы растяжения, расположенные в стенках легких; они посылают сигналы в мозг – в центр выдоха. Этот центр подавляет активность центра вдоха, и поток импульсных сигналов к дыхательным мышцам прекращается. Мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, и воздух из легких вытесняется наружу (смотри рисунок 1.5.5).

Рисунок 1.5.5. Регуляция дыхания

Процесс дыхания, как уже отмечалось, состоит из легочного (внешнего) дыхания, а также транспорта газа кровью и тканевого (внутреннего) дыхания. Если клетки организма начинают интенсивно использовать кислород и выделять много углекислого газа, то в крови повышается концентрация угольной кислоты. Кроме того, увеличивается содержание молочной кислоты в крови за счет усиленного образования ее в мышцах. Данные кислоты стимулируют дыхательный центр, и частота и глубина дыхания увеличиваются. Это еще один уровень регуляции. В стенках крупных сосудов, отходящих от сердца, имеются специальные рецепторы, реагирующие на понижение уровня кислорода в крови. Эти рецепторы также стимулируют дыхательный центр, повышая интенсивность дыхания. Данный принцип автоматической регуляции дыхания лежит в основе бессознательного управления дыханием, что позволяет сохранить правильную работу всех органов и систем независимо от условий, в которых находится организм человека.

Ритмичность дыхательного процесса, различные типы дыхания. В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами “вдох – выдох” до 12-16 дыхательных движений в минуту. В среднем такой акт дыхания совершается за 4-6 с. Акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха (соотношение длительности вдоха и выдоха в норме составляет 1:1,1 или 1:1,4). Такой тип дыхания называется эйпноэ (дословно – хорошее дыхание). При разговоре, приеме пищи ритм дыхания временно меняется: периодически могут наступать задержки дыхания на вдохе или на выходе (апноэ). Во время сна также возможно изменение ритма дыхания: в период медленного сна дыхание становится поверхностным и редким, а в период быстрого – углубляется и учащается. При физической нагрузке за счет повышенной потребности в кислороде возрастает частота и глубина дыхания, и, в зависимости от интенсивности работы, частота дыхательных движений может достигать 40 в минуту.

При смехе, вздохе, кашле, разговоре, пении происходят определенные изменения ритма дыхания по сравнению с так называемым нормальным автоматическим дыханием. Из этого следует, что способ и ритм дыхания можно целенаправленно регулировать с помощью сознательного изменения ритма дыхания.

Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.

Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.

В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.

Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.

В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.

Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.

Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.

Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.

При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).

Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.

В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.

Правильное дыхание, при котором воздух, проходящий через воздухоносные пути, в достаточной степени согревается, увлажняется и очищается – это спокойное, ровное, ритмичное, достаточной глубины.
Во время ходьбы или выполнения физических упражнений следует не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения (вдох на 2-3 шага, выдох на 3-4 шага).
Важно помнить, что потеря ритмичности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, утомлению и развитию других клинических признаков недостатка кислорода.
При нарушении акта дыхания уменьшается приток крови к тканям и понижается насыщение ее кислородом.

Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.

№ 2. Изобразите схематично процесс газообмена в легких и других тканях организма.

№ 3. Проследите путь эритроцита от капилляров стенки легочной альвеолы до капилляров мышц руки и его обратный путь (см. рис. 63). Отметьте, по каким сосудам он движется в малом круге и по каким – в большом.

Путь эритроцита от капилляров стенки лёгочной альвеолы до капилляров мышц руки и его обратный путь выглядит так:

верхняя полая вена,

Лёгочные вены артерии и капилляры – это малый круг кровообращения.

Весь остальной путь эритроцита – это большой круг кровообращения.

Параграф 28. Механизмы вдоха и выдоха. Регуляций дыхания. Охрана воздушной среды

Стр. 178

Вопросы в начале параграфа

№ 1. За счёт чего происходит вдох и выдох?

Механизм вдоха и выдоха возможен за счёт движений межрёберных мышц и диафрагмы – мышцы, которая разделяет грудную и брюшную полости. Во время вдоха межрёберные мышцы сокращаются, а диафрагма слегка смещается в сторону брюшной полости. Грудная полость увеличивается. А так как в грудной полости давление отрицательное (меньше атмосферного), то за увеличением ее объёма происходит растяжение лёгких (давление в них становится отрицательным). Это ведет к засасыванию порции воздуха по дыхательным путям: носоглотка – гортань – трахея – бронхи. Когда в лёгкие поступает дополнительная порция воздуха, давление в них становится таким же, как и атмосферное.

Выдох осуществляется пассивно. Диафрагма и межрёберные мышцы расслабляются, а рёбра опускаются, сдавливая при этом грудную полость. Подъём диафрагмы также ведёт к уменьшению грудной полости. Давление стенок грудной полости на лёгкие провоцирует их уменьшение в объеме, что ведёт к выталкиванию воздуха обратно по дыхательным путям.

№ 2. Как работает дыхательный центр?

Дыхательный центр – это система связанных между собой нейронов центральной нервной системы, которые управляют процессом внешнего дыхания. В организме человека он отвечает за координирование равномерной деятельности дыхательных мышц и постоянное приспосабливание объёма поступающего воздуха в лёгкое к меняющимся условиям окружающей среды. Работает дыхательный центр благодаря автоматии, которая поддерживается и изменяется под влиянием импульсов от сосудистых рефлексогенных зон, дыхательных мышц, разных интеро- и экстерорецепторов, гуморальных факторов (содержание кислорода и углекислого газа в крови, например).

№ 3. Что происходит во время кашля и чихания?

Кашель – это врожденный безусловный защитный рефлекс, который является составляющей иммунной системы. Представляет собой сокращение мышц дыхательных путей из-за раздражения рецепторов, что ведет к форсированному выдоху через рот.

Чихание – это защитный безусловный рефлекс, который обеспечивает удаление из верхних дыхательных путей слизи, пыли и прочих раздражающих агентов путем форсированного выдоха после короткого вдоха через носоглотку. При чихании язык прижимается к мягкому нёбу, происходит сокращение передних дужек зёва и изолирование ротовой полости и носоглотки спинкой языка и твердым нёбом. Межреберные мышцы, прямые мышцы живота, диафрагма и мышцы гортани сокращаются, что создает внутрибрюшное и внутригрудное давление.

№ 4. Как осуществляется гуморальная регуляция дыхания?

Гуморальная регуляция является ранним механизмом регуляции процессов жизнедеятельности в организме, который осуществляется через жидкие среды организма (слюна, лимфа, кровь) с помощью гормонов, выделяемых органами, тканями и клетками. Например, учащение дыхания возникает в результате импульсов, которые передаются в дыхательный центр, когда в крови повышается уровень углекислого газа при возбуждении организма. Также влияние на деятельность ДЦ оказывает и уровень артериального давления, болевые, температурные и прочие раздражители.

№ 5. В чём вред курения?

В составе табачного дыма насчитывается более 4000 химических соединений разного типа. И около 40 из них особенно опасны (формальдегид, синильная кислота, никотин) для здоровья человека, так как могут вызывать раковые заболевания. Все эти вредные вещества не только раздражают слизистую дыхательных путей, но и провоцируют развитие зависимости, появление зубного налета, расстройств ЖКТ, сбои в работе печени, почек, мочеполовой системы.

№ 6. Важно ли знать, чем мы дышим?

Знать, чем мы дышим, важно, ведь от того, каким будет состав вдыхаемого воздуха, зависит наше здоровье. Выбросы угарного газа заводами и фабриками, табачный дым, дым от костров, выхлопные газы автомобилей негативно сказываются на составе воздуха, который из-за таких примесей становится ядовитым для всего живого. В результате возникают головные боли, заболевания дыхательной и сердечно-сосудистой систем, начинаются проблемы с работой головного мозга, развиваются раковые патологии.

Основные дыхательные мышцы

Основные инспираторные мышцы — это диафрагма и наружные межреберные мышцы. Нормальный расслабленный выдох — это пассивный процесс, происходящий вследствие эластичного сокращения легких и поверхностного натяжения. Однако, есть несколько мышц, помогающих сделать принудительный выдох. К ним относятся внутренние межреберные мышцы, самые внутренние межреберные мышцы, подреберные мышцы и мышцы передней брюшной стенки.

Инспираторные мышцы поднимают ребра и грудину, а экспираторные мышцы опускают их.

Вспомогательные дыхательные мышцы

Вспомогательные мышцы вдоха — это грудино-ключично-сосцевидная мышца, передняя, средняя и задняя лестничные мышцы, большая и малая грудные мышцы, нижние волокна передней зубчатой мышцы и широчайшая мышца спины. Задняя верхняя зубчатая мышца (также, как и подвздошно-реберная мышца шеи) может участвовать во вдохе.

Технически, любая мышца, прикрепляющаяся к верхней конечности и грудной клетке, может выполнять функцию вспомогательной дыхательной мышцы через обратное мышечное действие (мышцы сокращаются в проксимальном направлении).

Про тренировку дыхательных мышц можно почитать здесь.

Вспомогательные экспираторные мышцы — это мышцы передней брюшной стенки: прямая мышца живота, наружная косая мышца, внутренняя косая мышца и поперечная мышцы живота. В области грудо-поясничного перехода это самые нижние волокна подвздошно-реберной мышцы и длиннейшая мышца, задняя нижняя зубчатая мышца и квадратная мышца поясницы.

Потребность в интенсификации метаболизма возникает во время выполнения упражнений, когда задействуются вспомогательные мышцы, а также во время дисфункции респираторной системы.

Диафрагма

Начинается от мечевидного отростка (задняя поверхность), шести нижних ребер и их хрящей (внутренняя поверхность), а также трех верхних поясничных позвонков в качестве правой ножки и двух верхних поясничных позвонков в качестве левой ножки. Прикрепление: сухожильный центр диафрагмы.

Иннервация: двигательная иннервация осуществляется диафрагмальным нервом (С3, С4, С5), а чувствительная иннервация осуществляется диафрагмальным нервом (сухожильный центр диафрагмы) и 6 или 7 нижним межреберными нервами (периферические части диафрагмы).

Межреберные мышцы

Существует три вида: наружные межреберные мышцы, внутренние межреберные мышцы и самые внутренние межреберные мышцы.

Наружные межреберные мышцы

Начало: нижний край вышележащего ребра.
Прикрепление: верхний край нижележащего ребра.

Внутренние межреберные мышцы

Начало: кнутри от борозды (нижняя часть внутренней поверхности ребра вблизи нижней границы) вышележащего ребра.
Прикрепление: верхний край нижележащего ребра.

Самые внутренние межреберные мышцы

Это неполный мышечный слой, которые покрывает более одного межреберного промежутка. Эти мышцы помогают функционировать наружным и внутренним межреберным мышцам.
Начало: от борозды вышележащего ребра.
Прикрепление: верхний край нижележащего ребра.

Иннервация: все межреберные мышцы иннервируются соответствующими им межреберными нервами.

Лёгкие не имеют мышечной ткани, поэтому сами движения не выполняют. Во время вдоха и выдоха лёгкие пассивно расширяются или спадаются вслед за изменением объёма грудной полости.

Наружная поверхность лёгких окружена лёгочной плеврой , а внутренние стенки грудной полости покрыты пристеночной плеврой . Между двумя плеврами образуется плевральная полость , заполненная небольшим количеством жидкости. Давление в плевральной полости ниже атмосферного.

Вдох происходит за счёт сокращения наружных межрёберных мышц и диафрагмы . Объём грудной клетки увеличивается, давление в полости между лёгочной и пристеночной плеврой падает, и лёгочные пузырьки растягиваются. Воздух поступает в лёгкие.

Выдох осуществляется, когда межрёберные мышцы и диафрагма расслабляются и объём грудной клетки уменьшается.

При глубоком дыхании в дыхательных движениях участвуют также внутренние межрёберные мышцы, мышцы брюшной стенки, все мышцы грудной клетки и некоторые другие.

Частота дыхания составляет у взрослого человека \(15\)–\(17\) дыхательных движений в минуту. При физической нагрузке она может увеличиваться в несколько раз. Глубина дыхания тоже изменяется в зависимости от потребностей организма.

Дыхательный объём — количество воздуха, вдыхаемое и выдыхаемое в состоянии покоя. Он равен примерно \(500\) см³.

Резервный объём вдоха — количество воздуха, которое может человек вдохнуть дополнительно после спокойного вдоха (около \(1500\) см³).

Резервный объём выдоха — количество воздуха, которое может человек выдохнуть при волевом напряжении после спокойного выдоха (примерно \(1500\) см³).

Перечисленные объёмы (дыхательный, резервный объём вдоха и резервный объём выдоха) составляют жизненную ёмкость лёгких . Среднее значение жизненной ёмкости лёгких равно примерно \(3500\) см³. У тренированных людей она может быть намного больше и достигать \(6000\) см³.

Читайте также: