Джессика Браун - Поговорим о дыхании. Дар, который мы не ценим

Что заставляет нас сломиться? Как первые кандидаты напрашиваются хемосенсоры, следящие за концентрацией кислорода и углекислого газа в крови. Однако для «брейк-пойнта» их импульсы не имеют решающего значения. Иначе после экстренной остановки дыхания организм игнорировал бы каждую следующую попытку задержки, пока показатель газа в крови не нормализовался бы. Однако мы можем задерживать дыхание несколько раз подряд — например, чтобы подавить икоту.

В 1954 году на это указал ученый из США Уорд Фаулер. После длительной остановки дыхания он позволил своим испытуемым дышать дальше, но отнюдь не привычным воздухом. Фаулер дал участникам эксперимента смесь, соответствующую составу только что выдохнутого ими воздуха. Те не испытали никакого дискомфорта. Хотя потом из-за недостатка кислорода начали задыхаться.

Может быть, это легкие сигнализируют «больше не могу!» и заставляют нас вдохнуть? Конечно, ни кислород, ни углекислый газ не минуют их, но в легких нет на эти газы хемосенсоров. И тем не менее они оказывают влияние на частоту дыхания через рефлекс Геринга — Брейера. Открыт он был двумя исследователями, лишь косвенно интересовавшимися дыханием: доктором Йозефом Брейером и профессором Эвальдом Герингом. В XIX веке оба служили в Венской медико-хирургической академии — Геринг занимался оптической системой глаза, Брейер был его научным ассистентом (в 1895 году в соавторстве с Зигмундом Фрейдом он опубликовал исследования по истерии). Под руководством Геринга Брейер оперировал находящихся под седативными средствами собак, чтобы исследовать функции различных нервов. Во время опытов он обнаружил, что раздувание легких рефлекторно тормозит вдох и вызывает выдох — защита для нежных легочных альвеол. В противоположность воздушному шарику мы не можем наполнять легкие воздухом, пока они не лопнут, — рефлекс Геринга — Брейера остановит. Образно говоря, блуждающий нерв, связанный с продолговатым мозгом, командует легким: «Стоп!» Брейер констатировал: как только перерезан этот нерв, подопытное животное впадает в длительный глубокий процесс дыхания. Актуальность этого открытия проявилась в шестидесятые годы XX века. Тогда начались первые хирургические операции по имплантации сердца и легких. Конечно, собаки стали первыми жертвами экспериментов. Их дыхание замедлялось до двух — шести вдохов в минуту. Благодаря двум ученым XIX века удалось установить причину: во время операции хирурги по неосторожности повреждали блуждающий нерв. Теперь таких ошибок практически не допускают.

Участвует ли растяжение легких в управлении частотой дыхания? Да. Служит ли оно причиной того, что неподготовленный человек не способен задержать дыхание больше минуты? Общее мнение: нет. Сами попробуйте. Зафиксируйте, как долго можете задерживать дыхание. Теперь не торопясь выпускайте воздух через рот. Это снимает напряжение в легких, но не сильно отсрочивает ваш «брейк-пойнт». В лондонской лаборатории влиятельного респираторного физиолога Абэ Гуца в результате многочисленных опытов было исключено, что именно легкие прерывают задержку дыхания. «Ни пациенты, у которых разорваны нервные связи между легкими и головным мозгом, ни те, у кого рецепторы, реагирующие на растяжение в груди, парализованы инъекцией спинного мозга, не были в состоянии надолго задерживать непроизвольное дыхание», — пишет специалист по спортивной физиологии Майкл Дж. Паркс из Бирмингемского университета, исследующий задержку дыхания.

Если виновниками не являются ни вышедший из-под контроля баланс газов в крови, ни долго удерживаемое в одной позиции растяжение легких, то что определяет «брейк-пойнт»? Не диафрагма ли стоит за этим? Ученые исходят из того, что эта куполообразная мышца, расположенная под легкими, подает в головной мозг сигнал о состоянии своих сокращений и о содержании газов в крови. Постепенно такие сигналы затухают. Но в один прекрасный момент они «взрывают» мозг сообщением, что дыхание снова подключено. Для того чтобы протестировать данную гипотезу, физиолог Хаммерсмитской больницы в Лондоне Моран Кэмпбелл отважился на чрезвычайные условия исследования. Ощущения диспноэ завораживало его. Для своей докторской диссертации он педантично документировал работу всех мышц вдоха и выдоха. Он хотел знать, что произойдет, если их парализовать. Для своих опытов Кэмпбелл использовал кураре. Кураре — обобщенное название ядов, которые аборигены бассейна Амазонки получали из коры различных лиан. Те парализовали все мускулы, включая дыхательные. Губительно не только для охотничьей добычи. В 1541 году отряд конкистадоров, отправившихся на поиски легендарного Эльдорадо, ощутил это на своей шкуре. Двое испанцев, настигнутых стрелой с кураре, задохнулись в муках. Подобное вещество Моран Кэмпбелл ввел двум добровольцам в своей лондонской лаборатории — а почему бы и нет? На дворе были шестидесятые. Те двое, очевидно в поисках новых ощущений, согласились на временную парализацию скелетной мускулатуры. Не задетым оставалось одно предплечье, на предмет необходимой коммуникации. Дыхание подопытных взял на себя аппарат искусственной вентиляции легких. Для стимуляции остановки дыхания Кэмпбелл периодически отключал его. Если положение становилось критическим, испытуемые шевелением руки могли подать сигнал. Результат удивил не только Морана Кэмпбелла. Напомним: неопытные люди могут задерживать дыхание в среднем на минуту. Субъекты экспериментов Кэмпбелла держались четыре минуты при отключенном аппарате. Не испытывая, как они позже сообщали, потребности вдохнуть и не ощущая недомогания. Если бы сопровождающий анестезиолог не включил аппарат из-за явного ухудшения pH, они бы и дальше пребывали в том же состоянии. С дезориентированной диафрагмой. Освобожденные от желания вдохнуть.

Каким бы захватывающим дух ни был данный эксперимент, его невозможно повторить по этическим причинам. Близкие к нему опыты показывали противоречивые результаты. Диафрагму можно обездвижить и иными способами: избирательно анестезировать нервы диафрагмы — наиболее безобидный вариант прежних опытов.

Группа исследователей, включая Абэ Гуца, экспериментально доказала, что фаза до «брейк-пойнта» может быть как минимум удвоена. По крайней мере, до потери сознания ни у одного из испытуемых не дошло. Так что можем поддержать родителей, которые справедливо подозревают, что ребенок шантажирует их перед кассой в супермаркете, когда заходится в плаче. По Эдварду Шнайдеру, их дитяти ничего не грозит, если супермаркет не находится в высокогорье. Или под водой.

«Теперь ты, — говорит Штефани Айхнер. Я опускаюсь в детскую лоханку инсбрукского бассейна. Вода мне по грудь. — Измеряем первое погружение, потом говорим тебе, что исправить, и ты пытаешься еще раз». Я надеваю маску для ныряния и начинаю задыхаться. «Стоп! — останавливает меня Штефани. — Гипервентиляция при фридайвинге смертельно опасна». Учащенным поверхностным дыханием, конечно, удастся избавиться от углекислого газа, что задержит наступление «брейк-пойнта». Но поскольку передышка снижает и количество кислорода — организм расходует его просто от качки в воде, — может наступить гипоксия, кислородное голодание, прежде чем будет достигнут «брейк-пойнт». А дальше — потеря сознания. Или, как говорят фридайверы, блэкаут. Он может длиться всего лишь секунды, но на соревнованиях имеет решающее значение. И еще строгий протокол, которому следуют Оберхубер и Айхнер: снять носовой зажим и очки, сделать знак «окей» и произнести вслух: «Я в порядке». Если всплывающий нечленораздельно бормочет или сбивается, подавая знак, его дисквалифицируют.