Наше сердце бьется благодаря электрическим импульсам, которые проходят друг за другом по его стенкам. Эта система управления называется проводящей системой сердца.
Сердце – не просто «мешок» с кровью, а сложный орган, состоящий из четырех камер: правое предсердие и правый желудочек, левое предсердие и левый желудочек.
Чтобы кровь циркулировала, камеры должны сокращаться и расслабляться строго по очереди, в определенном порядке. Если бы камеры работали независимо друг от друга, кровь бы попросту застаивалась.
Проводящая система сердца имеет свою иерархию, подобно большой компании, – есть начальник и подчиненные.
«Генеральный директор» сердца – это расположенный в верхней части правого предсердия синусовый узел, создающий ритм. Он первым дает команду, выполняет роль естественного «кардиостимулятора» и отвечает за создание регулярных электрических импульсов.
Эти сигналы затем поступают в атриовентрикулярный узел, также известный как узел Ашоффа – Тавары. Он получил название в честь японского патолога Тавары Сунао и его немецкого наставника Людвига Ашоффа, первыми обнаруживших его в 1906 году. Этот узел расположен практически в центре сердца, между всеми четырьмя камерами, и здесь происходит небольшая задержка сигнала, прежде чем он переходит к волокнам Пуркинье через пучок Гиса и его правую и левую ножки. Волокна Пуркинье – это уже не точка, а целая сеть линий, доходящая до каждого уголка сердца, чтобы обеспечить синхронное сокращение мышцы. Получается, чем «ниже по рангу» стоит элемент системы, тем больше ему приходится «суетиться», распространяя команды.
Когда в проводящей системе сердца возникает сбой, команды перестают передаваться должным образом, в связи с чем возникают различные формы аритмий. Например, из-за нарушения работы синусового узла темп передачи импульса сбивается и количество сердечных сокращений уменьшается, возникает синусовая аритмия. Сбои в работе атриовентрикулярного узла могут приводить к атриовентрикулярной (АВ) блокаде.
При этом мы знаем, что сердцебиение не бывает постоянным. При стрессе или физической нагрузке частота сокращений увеличивается – эту регулировку осуществляет вегетативная нервная система, которая автоматически контролирует жизненно важные функции организма.
Наше сердце – это мышца. Но не простая!
Я часто объясняю устройство органов на примере шашлыка или жареной курицы. Многие люди хорошо знакомы с видом мышц и внутренностей коров или кур, поэтому им легче представить их форму. То же самое и с сердцем: если когда-нибудь видели настоящее «сердечко», то знаете – это не символ из открыток, а плотный комок мышц, называемых «миокард».
Он отличается от мышц рук и ног тем, что его невозможно контролировать сознательно. Никто не заставит сердце биться, как и остановиться. Мышцы, работающие независимо от нашего желания, называются «непроизвольные». А мышцы, которые, наоборот, можно контролировать, называются «произвольные». Миокард – классический пример непроизвольной мускулатуры.
Когда мы пребываем в состоянии покоя, сердце перекачивает около пяти литров крови в минуту. При этом общий объем крови в организме взрослого человека также составляет примерно пять литров. Выходит, за одну минуту кровь совершает полный оборот по телу!
Однако этот показатель сильно меняется при физической нагрузке – с увеличением частоты сердечных сокращений возрастает и сила сокращения миокарда, позволяя увеличить объем перекачиваемой крови до 35 литров в минуту!
Таким образом, сердце – это орган, ритмично сокращающийся подобно насосу. Также при расширении оно втягивает кровь, выполняя функцию вакуума. Чтобы сердце эффективно выталкивало ее, необходимо, чтобы аналогичное количество крови поступало взамен. Поэтому важна не только сила сокращения сердечной мышцы, но и эффективность расслабления.
Область медицины, специализирующаяся на сердце и сосудах, называется кардиологией. Кровь, выталкиваемая из сердца, циркулирует по всему телу, поэтому предмет изучения кардиологии – не только сердце, но и вся система кровообращения.
Рис. 7. Два круга кровообращения
Важно, что циркуляция состоит из двух схем: легочное (малое) кровообращение и системное (большое) кровообращение. Кровообращение – это процесс переноса кислорода, полученного из внешней среды, ко всем тканям организма.
Если кратко описать эти два круга, выглядят они следующим образом.
1. Кровь, поступающая в легкие, получает кислород из воздуха.
2. Он с кровотоком попадает в левое предсердие.
3. Из левого желудочка кровь распространяется по всему организму, где кислород потребляется органами.
4. Кровь забирает выделившийся органами углекислый газ.
5. Далее с растворенным в ней углекислым газом возвращается в правое предсердие.
6. Затем из правого желудочка снова направляется в легкие, где «сбрасывает» углекислый газ и получает новый кислород. Этот процесс называется «газообменом».
Получается, кровь описывает «восьмерку» вокруг сердца, перемещаясь между легкими и остальными органами и тканями.
Как мозг контролирует дыхание
Загадка нашего дыхания
Сердцебиение нельзя остановить усилием воли, а вот дыхание можно. Иногда мы делаем более глубокие, «сознательные» вдохи, чем обычно, а иногда и выдыхаем с силой, изображая «вздох». Дыхание – это деятельность, куда более контролируемая, чем сердцебиение.
Однако мы не всегда дышим сознательно. Нет таких людей, кто думает: «Сегодня я буду дышать 18 раз в минуту». В большинстве случаев все происходит само собой, без нашего вмешательства. Безусловно, для каждого человека эти значения индивидуальны, но в целом частота дыхания составляет примерно 12–20 раз в минуту, около 25 тысяч раз в день, около 10 миллионов раз в год и примерно 800 миллионов раз за всю жизнь.
Даже если можно по своей воле задержать дыхание, нельзя остановить его навсегда. Максимум через минуту станет тяжело, и тело само заставит нас дышать. И если интенсивно двигаться, дыхание тоже непроизвольно участится.
Дыхание – это непростая деятельность, которая в основном управляется «автоматически», хотя до определенной степени может контролироваться «вручную». Как поддерживается механизм?
Прежде всего, центр «автоматического управления» дыханием находится в стволе мозга. Он регулирует ритм дыхания, чтобы поддерживать постоянный уровень кислорода и углекислого газа (парциальное давление), а также pH-уровень (кислотно-щелочной баланс) в крови.
Даже если задержать дыхание…
В месте, где аорта выходит из сердца (дуга аорты), а также в толстой артерии шеи – сонной артерии со всеми ее разветвлениями, имеются органы, детектирующие изменения парциального давления кислорода и углекислого газа, а также pH крови. Их можно назвать «передовыми разведчиками». Они называются соответственно «аортальные тельца» и «каротидные тельца».
Эти «разведчики» передают информацию о ситуации «главнокомандующему» – стволу мозга. Бельгийский физиолог Корней Хейманс, раскрывший этот механизм, получил в 1938 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине.
Кроме того, когда мы «думаем», задействуется кора больших полушарий нашего мозга. Тот факт, что мы можем по желанию задерживать дыхание или делать глубокие вдохи, объясняется способностью коры головного мозга контролировать дыхательные движения. Процесс называется произвольной регуляцией