KAI FIZIOLOGIJA APRIBOTA

Ankstesniame straipsnyje aptarėme, kad autonominė nervų sistema nėra paprastas jungiklis tarp simpatinės ir parasimpatinės būsenų.

Vis dėlto praktikoje dažnai vis dar siekiama ją tiesiogiai paveikti — lėtinti kvėpavimą, stimuliuoti klajoklį nervą ar taikyti įvairias atsipalaidavimo technikas. Tačiau gali būti, kad klausimas slypi ne stimuliacijos trūkume, o sąlygose, kuriomis tikimasi, kad reguliacija vyks.

Autonominės nervų sistemos raiška priklauso nuo fiziologinės terpės, kurioje ji veikia. Todėl vietoj klausimo, kaip ją aktyvuoti ar slopinti, galbūt verta klausti kitaip: Kokiomis sąlygomis fiziologija ir reguliacija gali išlikti veiksminga?

Kūnas niekada nėra neutralus

Prieš nagrinėjant konkrečius mechanizmus, svarbu suprasti, kad kūnas niekada neveikia iš neutralios pradinės padėties.

Fiziologinė būsena nuolat formuojama raumenų aktyvumo, kvėpavimo pobūdžio ir ilgainiui susikaupusių organizmo atsakų į vidinius bei išorinius dirgiklius.

Padidėjęs somatinis tonusas nėra vien laikina įtampa — tam tikromis sąlygomis ilgainiui jis gali tapti organizmo bazinės organizacijos dalimi. Kadangi skersaruožiai raumenys sudaro didelę kūno masės dalį, net subtilūs, bet nuolat pasikartojantys tonuso pokyčiai gali veikti bendras mechanines kūno sąlygas.

Šie pokyčiai neapsiriboja judesiu. Jie apima ir struktūras, dalyvaujančias tiek valingose, tiek autonominėse funkcijose — ypač diafragmą.

Šia prasme kvėpavimas nėra tik funkcija — jis yra ir fiziologinės būsenos išraiška.

Diafragma kaip funkcinė sąsaja

Diafragma užima išskirtinę vietą — tai ne tik pagrindinis kvėpavimo raumuo, bet ir struktūra, veikianti sandūroje tarp valingos ir autonominės kontrolės. Jos aktyvumą veikia tiek sąmoningi, tiek nesąmoningi procesai — nuo sąmoningo kvėpavimo iki refleksinių pokyčių, kuriuos lemia metaboliniai poreikiai. Tuo pačiu ji atlieka esminį mechaninį vaidmenį formuodama slėgio santykius tarp krūtinės ir pilvo ertmių.

Dėl šio dvigubo vaidmens net ir nedideli diafragmos tonuso ar judrumo pokyčiai gali turėti pasekmių, kurios išeina už kvėpavimo ribų.

Todėl diafragmą galima suprasti kaip sąsają — vietą, kur susijungia somatinė veikla, kvėpavimo mechanika ir autonominė reguliacija.

Kaip vyksta kvėpavimas įprastomis sąlygomis

Įkvėpimo metu diafragma susitraukia ir leidžiasi žemyn, didindama krūtinės ląstos tūrį ir mažindama intratorakalinį slėgį, todėl oras patenka į plaučius. Tuo pat metu išoriniai tarpšonkauliniai raumenys pakelia šonkaulius ir dar labiau išplečia krūtinės ląstą (De Troyer & Boriek, 2011; Loring & O’Donnell, 2010).

Iškvėpimo metu diafragma atsipalaiduoja ir kyla aukštyn, o oras pasišalina daugiausia dėl plaučių ir krūtinės sienos elastingumo (West, 2012).

Kai sistema veikia koordinuotai, kvėpavimas vyksta ritmiškai, o kiekvienas ciklas baigiasi būsena, artima ramybės padėčiai.

Ši iškvėpimo pabaiga yra svarbi — tai momentas, kuriame sistema tarsi persitvarko prieš kitą įkvėpimą.

Kai iškvėpimas nebeužsibaigia

Kai kvėpavimo mechanika pradeda keistis, šie pokyčiai dažniausiai pirmiausia atsiskleidžia iškvėpimo fazėje.

Diafragma gali negrįžti į pilnai atsipalaidavusią kupolo formą ir išlikti šiek tiek žemiau nei įprasta.

Tai reiškia, kad iškvėpimas pilnai neįvyksta — dalis oro lieka plaučiuose, o kvėpavimo sistema negrįžta į įprastą pradinę būseną.

Ilgainiui šis pokytis tampa sistemos būsenos dalimi.

Pokytis iškvėpimo pabaigos būsenoje

Kartojantis nepilnam iškvėpimui, keičiasi visa kvėpavimo sistemos pradinė padėtis.

Kiekvienas naujas įkvėpimas prasideda iš šiek tiek pakitusio taško, o plaučiuose nuolat išlieka tam tikras oro kiekis. Tai gali būti suprantama kaip padidėjęs iškvėpimo pabaigos plaučių tūris, artimas dinaminiam hiperinfliacijos mechanizmui (O’Donnell et al., 2001).

Šis pokytis yra procesas — jis atspindi, kiek pilnai sistema sugeba sugrįžti į savo ramybės būseną. 

Šiame kontekste svarbu suprasti, kad tai nėra tik atskiras kvėpavimo pokytis. Tai bazinės būsenos poslinkis — būsenos, iš kurios prasideda kiekvienas kvėpavimo ciklas ir kurioje formuojasi tolesnis reguliacinis atsakas. 

CO₂ ir kvėpavimo reguliacija

Pakitus kvėpavimo pradinei padėčiai, keičiasi ir ventiliacija.

Kvėpavimas gali tapti greitesnis ar paviršutiniškesnis — kaip mechaninė pasekmė.

Tai keičia alveolinės ventiliacijos pobūdį ir gali turėti įtakos CO₂ reguliacijai, ypač jei kartu atsiranda hiperventiliacijos tendencija. 

CO₂ atlieka svarbų vaidmenį reguliuojant kvėpavimo centrų aktyvumą, rūgščių-šarmų pusiausvyrą ir chemoreceptorių jautrumą (Smith et al., 2006; Dempsey & Smith, 2014).

Esant lėtinei hiperventiliacijai, net ir nedideli CO₂ pokyčiai gali keisti šios sistemos jautrumą.

Autonominė funkcija kaip būsenos išraiška

CO₂ pokyčiai atsispindi ir autonominėje reguliacijoje.

Sumažėjęs CO₂ lygis siejamas su pakitusiu autonominiu aktyvumu, nors šie ryšiai yra kompleksiniai ir priklauso nuo bendros fiziologinės būsenos, įskaitant vagalinės moduliacijos pokyčius ir kvėpavimo bei širdies ritmo sąveiką (Ben-Tal et al., 2012).

Autonominė nervų sistema šiuo atveju ne tiesiog persijungia — jos raiška tampa priklausoma nuo fiziologinių sąlygų.

Įprastai ji pasižymi variabilumu. Tai kintamumas, kuris atsispindi kvėpavimo ir širdies ritmo sąveikoje (Shaffer & Ginsberg, 2017).

Tačiau kai diafragmos judėjimas ribotas, o CO₂ reguliacija nestabili, šis kintamumas mažėja.

Sistema veikia, bet siauresniame diapazone. 

Nuo lokalių pokyčių iki sisteminio apribojimo

Šie pokyčiai sudaro nuoseklią seką.

Somatinis tonusas veikia diafragmos funkciją. Diafragma pilnai neatsipalaiduoja. Iškvėpimas nebeužsibaigia. Keičiasi kvėpavimo pradinis taškas. Tai veikia ventiliaciją, CO₂ reguliaciją ir galiausiai autonominės sistemos raišką.

Autonominė sistema neišsijungia, tačiau jos veikimo diapazonas siaurėja.

Tai, kas gali atrodyti kaip autonominis disbalansas, gali būti gilesnių fiziologinių sąlygų pokyčio išraiška.

Tai, kas svarbu

Autonominė reguliacija gali būti suprantama kaip būsenos išraiška.

Kai keičiasi fiziologinės sąlygos — per ilgalaikę įtampą, kvėpavimo pokyčius ir CO₂ pusiausvyros svyravimus — keičiasi ir savireguliacijos galimybės.

Todėl galbūt svarbiau ne tai, kaip aktyvuoti autonominę sistemą, o tai, kokiomis sąlygomis ji gali veikti — ir kas tas sąlygas iš tikrųjų formuoja.

Ankstesnis susijęs tekstas:

https://www.zilvinaskasteckas.lt/post/parasimpatinė-nervų-sistema-ar-ją-reikia-stimuliuoti

Literatūra: 

1. De Troyer, A., & Boriek, A. M. (2011). Mechanics of the respiratory muscles. Physiological Reviews, 91(4), 1271–1350. https://doi.org/10.1152/physrev.00019.2010

2. Loring, S. H., & O’Donnell, C. R. (2010). Respiratory mechanics. European Respiratory Review, 19(116), 115–121. https://doi.org/10.1183/09059180.00001510

3. O’Donnell, D. E., Revill, S. M., & Webb, K. A. (2001). Dynamic hyperinflation and exercise intolerance. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, 164(5), 770–777. https://doi.org/10.1164/ajrccm.164.5.2103024

4. Smith, C. A., Rodman, J. R., Chenuel, B. J., Henderson, K. S., & Dempsey, J. A. (2006). Response of the respiratory control system to CO₂. Journal of Applied Physiology, 101(1), 323–332. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01042.2005

5. Dempsey, J. A., & Smith, C. A. (2014). Pathophysiology of human ventilatory control. European Respiratory Journal, 44(2), 495–512. https://doi.org/10.1183/09031936.00048514

6. Ben-Tal, A., Shamailov, S. S., & Paton, J. F. R. (2012). Central regulation of heart rate and breathing. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 367(1592), 1313–1325. https://doi.org/10.1098/rstb.2011.0271

7. Shaffer, F., & Ginsberg, J. P. (2017). An overview of heart rate variability metrics and norms. Frontiers in Public Health, 5, 258.https://doi.org/10.3389/fpubh.2017.00258

8. West, J. B. (2012). Respiratory Physiology: The Essentials. Lippincott Williams & Wilkins.