Все дело в давлении воздуха. По мере того как вы поднимаетесь, давление воздуха уменьшается, как и количество в нем кислорода. На дыхание человека влияют и кислород, и углекислый газ. Углекислый газ воздействует на дыхательные центры в головном мозге, а кислород – на химические рецепторы, находящиеся в каротидных и аортальных областях легких и сердца. Эти химические рецепторы передают в мозг сигналы для стимуляции дыхания. В нормальных условиях, как это ни странно, влияние кислорода на дыхание меньше, чем углекислого газа. Дыхательная система способна снабжать кровь достаточным количеством кислорода даже тогда, когда дыхание значительно замедляется. С другой стороны, даже небольшие изменения дыхания оказывают огромное воздействие на количество углекислого газа в тканях.
В последние годы ученые выяснили, что тибетские крестьяне, живущие на высоте больше 4 тыс. м над уровнем моря, генетически приспособлены к этому. В течение более чем 10 тыс. лет высокогорные жители Тибета эволюционировали генетически, что позволяло им жить в такой среде. По сравнению с другими людьми, у жителей Тибета имеется по крайней мере один дополнительный ген, помогающий их кровяным тельцам удерживать больше кислорода. Похоже, это также усиливает их репродуктивные способности. Они могут лучше дышать и размножаться, чем другие люди в аналогичных горных условиях. Тибетцы эволюционировали в течение тысячелетий, и многие из них, не имевшие нужного гена, просто вымерли.
В такой эволюции нет ничего удивительного. В течение последних 30 лет почти 1,5 тыс. человек совершили успешное восхождение на гору Эверест. Некоторые использовали кислородные баллоны, другие рассчитывали только на кислород, содержащийся в воздухе. Многие умерли во время восхождения или спуска. Но надо заметить, что у тех, кто пользовался кислородными баллонами, шанс выжить был почти в три раза выше.
В 2004 г. доктор Ганс Хоппелер, врач из Бернского университета в Швейцарии, установил, что у скалолазов на больших высотах мышечные клетки могут повреждаться в результате кислородной недостаточности. Так что легко понять, почему тибетцам нужна была эволюция26.
У среднего взрослого человека легкие могут вмещать около 5 л воздуха. Во время нормального дыхания объем воздуха, входящего в легкие и выходящего из них, составляет около 1/10 от общего объема воздуха в легких, то есть 500 мл. Если человек намеренно дышит глубоко, он может вдыхать 3 л воздуха (это называется резервным объемом вдоха) и выдыхать дополнительно 1 л (резервный объем выдоха). То, что остается в легких после максимального выдоха, называется остаточным объемом воздуха и составляет примерно 1 л.
Дыхание контролируется как сознательно, так и бессознательно. Двигательные нервы идут к диафрагме и к межреберным мышцам, что обеспечивает расширение и сокращение грудной клетки во время дыхания. Чувствительные нервы проходят к различным рецепторам, которые сообщают мозгу, сколько в крови кислорода и углекислого газа, какое давление воздуха в легких и каково напряжение мышц грудной клетки во время дыхания. Последние два показателя являются важной информацией, позволяющей мозгу координировать движения мышц таким образом, чтобы дыхание было ровным.
Если человека сильно ударить в грудь, воздух, вытесняемый при этом из легких, может превысить обычный резерв выдоха. В таком случае мозг будет дезинформирован и перестанет «чувствовать» дыхание, пока природная эластичность не поможет легким восстановиться после удара. Такое восстановление занимает пару секунд, но в это время человек не может дышать, и это обычно очень пугает. Так что, как видите, выражение «вышибить дух» является довольно точным.
Изучив последние исследования по проблеме создания искусственного сердца, доктор Т. С. Гай пишет: «После многих лет надежд и разочарований создание искусственного сердца становится реальным»27. В некотором смысле искусственное сердце уже существует. Оно называется левожелудочковый аппарат вспомогательного кровообращения (ЛАВК). ЛАВК временно выполняет значительную часть работы сердца по перекачке крови у пациентов, ожидающих пересадки сердца. Аппарат может почти полностью трансплантироваться в организм, за исключением батарей, регулятора и соединительного шнура. Сейчас ЛАВК можно имплантировать на долгий срок тем пациентам, которым в любом случае требуется трансплантация сердца. Однако аппарат доступен только одному из 15 пациентов, которым требуется имплантация сердца.
