Karl Kirsch Hanns-Christian Gunga Body Water and Gravity • Пресслужба и

Сервизна навигация

  • Начална страница
  • Карта на сайта
  • индекс
  • Контакт
  • отпечатък
  • поверителност
  • спешен случай
  • Достъпност
  • Служители
  • Кандидати
  • Бежанци
  • Студенти и докторанти
  • Учени
  • Възпитаници и спонсори
  • Учители
  • Натиснете
  • допълнително образование

Преса и комуникация

от Карл Кирш и Ханс-Кристиан Гунга

Точно както водата е оформила рибите, гравитацията е оформила структурата и функциите на човешкото тяло - не изключващи кръвоносната система и популацията на солената вода на хората. Именно научните усилия на гравитационните физиолози през миналия век са изследвали ефектите на гравитацията върху човешкото тяло с помощта на центрофуги и други помощни средства, както и различните ефекти на гравитацията в безтегловността на космоса. Изправеният човек беше отличен предмет за изучаване, защото постоянно трябва да се утвърждава в борбата срещу гравитацията.

gunga

В зависимост от възрастта, пола и нивото на обучение, човешкото тяло се състои от около 60 процента вода. При жените и възрастните хора този процент е малко по-нисък поради по-високото съдържание на мазнини в телесната маса, докато при децата и добре тренираните спортисти съдържанието на вода в тялото е по-високо.

Количеството вода в човешкото тяло

Обемът на кръвта съставлява около шест до осем процента от телесното тегло, което го прави един от най-големите органи в човешкото тяло. Съдовата система може да се разбира като дълга, вертикално разположена тръбна система при хора, стоящи изправени, която се простира от ходилото на крака до горната част на главата.

Около 80 процента от обема на кръвта е в леко разтегливите вени, в които кръвта се събира точно под сърцето, когато стои, което е показано от все по-черното излюпване на Фигура 1. Венозното налягане непрекъснато се увеличава отгоре надолу. Наляганията на разтягане, възникващи във венозните участъци на веригата, са дадени от дясната страна на Фигура 1 в mm Hg. Тези стойности обаче се прилагат само ако непрекъсната колона течност се развие от сърцето до вените на краката, което се предотвратява от венозни клапи. Ако венозните клапани изтекат, вените се разширяват значително и могат да поемат повече обем. Развиват се разширени вени. Следователно пациентите с разширени вени имат около 10 до 15 процента увеличен обем на кръвта, за да запълнят адекватно разширената венозна система.

Следователно гравитацията трябва да има значително влияние върху всички механизми, които регулират обема на течността в кръвоносната система, тъй като тя влияе върху разпределението на течността по оста на тялото.


Фигура 1: Разпределение на обема на кръвта по оста на тялото при хората в сравнение с четириноги приятели; Илюстрация: Кирш/Гунга

Обем на кръвта, разпределение на обема на кръвта и гравитация

За човек, който е висок 180 см, сърцето е на около 150 см над пода, но все още е на 30 см от мозъка. Така че сърцето трябва да изпомпва кръвта към мозъка срещу гравитацията. Това понякога може да причини значителни затруднения, ако например изтласкващият обем на сърцето е намален поради липса на обем - както при почивка в леглото и висока загуба на пот.


Фигура 2: Сърце и кръвообращение при хора, жирафи и динозаври. Обърнете внимание на разстоянието между сърцето и мозъка; Илюстрация: Кирш/Гунга

Проблемите, причинени от гравитацията в кръвоносната система, по-точно транспортирането на обема на кръвта, са показани на втората фигура. Ако човешкото сърце трябва да транспортира обема кръв с височина около 30 сантиметра до мозъка, това вече е два метра и повече за жирафа и почти осем метра за показания динозавър. При тези животни в артериалната система възникват течни колони с дължина няколко метра, понякога разположени вертикално, в които се появяват кръвни налягания от няколкостотин милиметра живак, които след това трябва да бъдат преодолени, за да се транспортира кръвта към мозъка.

Фигура 3 показва артериално кръвно налягане на ниво сърце, измерено при хора и при жираф. Систоличното налягане, което обикновено е около 120 mm Hg при здрави хора, достига до 370 mm Hg в жирафа. Тази работа под налягане натоварва значително сърцето на тези животни. Тези сърца са съответно големи. Сърдечно тегло от над 300 килограма може да бъде изчислено за динозаврите. За сравнение, теглото на човешкото сърце е само около 300 грама.

Обратно, динамичното налягане, упражнявано от сърцето, се добавя към хидростатичното налягане под сърцето. Дори при хората, в зависимост от размера на тялото, откриваме налягане от 150 до 180 mm Hg в артериите на задната част на стъпалото.Лесно е да се изчисли колко високо трябва да бъде налягането в артериите на глезена на жирафи и динозаври. Възниква въпросът защо тези съдове не се спукват или защо тези същества не проявяват оток. Очаква се високите налягания да принудят течността да влезе в тъканта.


Фиг. 3: Артериално кръвно налягане при хората и при жирафа

Цикълът в космоса

Със сигурност при хората се натиска повече течност в тъканите на краката, особено в областта на глезена, което води до подуване, както можете да видите вечер, когато сваляте чорапите. Тази течност се транспортира обратно в кръвообращението чрез лимфната система. Повдигането на краката поддържа този обратен транспорт.

Поради изместването на обема на кръвта - от периферията на краката към центъра на сърцето и белите дробове - трябваше да се предположи, че налягането там трябва да бъде по-високо в сравнение със стойностите, открити на земята. Нашите измервания на мисията Spacelab през 1983 г. и по-късно на мисията D 1 през 1985 г. показаха обратното. Венозното налягане във вените в близост до сърцето беше спаднало драстично. Американски колеги по-късно потвърдиха тези открития, като изпратиха астронавти в космоса, оборудвани със сърдечен катетър. Не бяхме мислили на земята, че сърцето обикновено е заобиколено от изпълнените с кръв бели дробове, които обграждат сърцето като пълна с течност гъба и които упражняват натиск поради гравитацията. При навлизане в безтегловност този упражнен отвън натиск върху съдовете в близост до сърцето изчезва и в резултат на това наляганията рязко падат.

Това беше пример за това как механиката на сърцето се влияе решително от гравитацията, последиците от която могат да бъдат взети предвид само когато експериментът в космоса всъщност е бил проведен.

Промените в разпределението на обема по оста на тялото, които бяха предсказани и действително открити от астронавтите, доведоха до множество съображения за това как това може да бъде постигнато в дългосрочен план в гравитационното поле на Земята, за да може да се проучат подробно механизмите за регулиране на обема. Това доведе до множество модели на разследване, които впоследствие значително обогатиха експерименталната физиология на кръвообращението.

Два от тези модели са показани на фигура 4. От една страна можете - както е показано в горната част - да поставите човека до главата под ъгъл от шест градуса. Това се понася добре и може да се поддържа дни и седмици. Това премества течността от краката в гърдите и главата. В резултат на това отделянето на урина се увеличава и плазменият обем, т.е.кръвната течност, намалява с около 15%. В същото време се увеличава кръвообращението в областта на главата. След шест до осем часа изпитваният човек би имал големи затруднения да стои изправен, след като стане, ще се чувства неудобно и очите му ще почернеят. Кръвта ще се събира в краката и сърцето ще има по-малко наличен обем. Резултатът би бил колапс на кръвообращението. Това са точно симптомите, които изпитват астронавтите, когато се връщат от космоса.

Приложението на този модел с главата надолу разкри по-нататъшни прозрения. Ако субектите бъдат оставени в позиция с главата надолу в продължение на няколко седмици, черепните кости увеличават дебелината си, вероятно поради увеличения приток на кръв към главата, докато носещите тежести кости в долната половина на тялото губят вещество. Преди се смяташе, че обездвижването на тялото само е отговорно за загубата на кост. Днес знаем, че разпределението на кръвния поток по оста на тялото също е съществен фактор за развитието на костите.


Фигура 4: Разпределение на обема на кръвта при хора в позиция с главата надолу (горе) и стоящи във вода; Илюстрация: Кирш/Гунга

Под това Фигура 4 показва друг модел за преразпределение на телесните течности, който познаваме от ежедневието. Ако стоите във водата до гърдите или шията, хидростатичното налягане на водата компресира леко свиваемите вени на краката и кръвта изтича първо в съдовете на корема и гърдите (център Б) и по-късно, когато водата е до врата, както е показано вдясно (С), почти изключително в гръдните органи. Сърдечните камери са опънати и това показва твърде голям обем. В действителност просто е твърде много на непознато място. Това разпределение на обема се случва и когато легнете хоризонтално във ваната. Гмуркането с шнорхел има същия ефект. Във всички тези ситуации белите дробове са изложени на нормално атмосферно налягане, докато хидростатичното налягане под водата в останалата част на тялото се добавя.

Тялото реагира на това, както вече беше описано по-горе: има повишено отделяне на урина. Рефлексът на Гауер-Хенри влиза в действие и нивото на течностите в тялото е намалено. Наред с други неща, това беше част от лечебния ефект, който се приписваше на баните през по-ранните векове, когато употребата на диуретични лекарства все още не беше достъпна за сърдечно болни. Престоят във ваната води и до дренаж на пациента, което означава облекчение за болното кръвообращение. Това наблюдение вече е описано в римския писател Ливий. Гмуркачите с шнорхел от римския флот, които днес биха наречени бойни плувци, бяха наречени уринатори.

И така, гравитационните физиолози са тези, които след 2000 години откриват механизма на диурезата в банята в космически експерименти. Виждате, че науката често трябва да предприема дълги отклонения, за да постигне целта си. Простите прогнози не са възможни при толкова сложна система, колкото човешкия организъм.

Излишно е да казвам, че голяма част от описаното тук и разработено от гравитационните физиолози сега е общоприето познание в учебниците за медицинските специалисти. Необходимо е обаче да се каже откъде идва това знание.