다이빙 리플렉스

Diving reflex
인간 아기의 다이빙 반사

잠수 반응과 포유류의 잠수 반사로도 알려진 잠수 반사는 기본적인 항상성 반사를 무시한 몰입에 대한 생리적인 반응으로,[1][2][3] 현재까지 연구되고 있는 모든 공기 호흡 척추 동물에서 발견됩니다.심장과 뇌에 산소를 우선적으로 분산시켜 호흡을 최적화해 장시간 잠수할 수 있도록 했다.

잠수반사는 [1][4]바다표범,[5] 수달, 돌고래, 머스크랫 [6]등 수생 포유류에서 강하게 나타나며, 6개월까지의 아기(영아수영 참조), 오리, 펭귄 [1]등 잠수조류 등 다른 동물에서 덜 반응하는 것으로 나타난다.성인 인간들은 일반적으로 온화한 반응을 보이며, 다이빙을 하는 사마-바자우족이 주목할 만한 [7]특이점이다.

잠수반사는 숨을 [2][8][9]참는 동안 콧구멍과 얼굴을 차갑게 하고 적시는 것에 의해 유발되며, 경동맥 화학수용체에서 유래한 신경처리를 통해 지속된다.가장 눈에 띄는 영향은 말초 혈관 수축, 느린 심박수, 산소를 보존하기 위한 중요한 장기로의 혈액의 리다이렉트, 비장에 저장된 적혈구의 방출, 그리고 인간의 심장 리듬 [2]불규칙성을 나타내는 심혈관 시스템에 대한 것이다.수중동물이 잠수 중 산소를 보존하기 위해 심오한 생리학적 적응을 진화했지만, 무호흡과 지속시간, 서맥, 혈관 수축, 심박출량 재배포는 육지동물에서도 신경반응으로 발생하지만, 그 영향은 자연 [1][3]다이버에게 더 심오하다.

생리적 반응

얼굴이 물에 잠겨 콧구멍에 물이 차면 제5(V) 뇌신경(삼차신경)에 의해 공급되는 비강과 얼굴의 다른 부위에 습기에 민감한 감각 수용체가 정보를 [1]뇌에 전달한다.자율 신경계의 일부인 10번째(X) 두개골 신경은 서맥과 다른 신경 경로를 만들어 말초 혈관 수축을 유도하고, 심장과 뇌(및 폐)를 위한 혈액과 산소를 보존하기 위해 팔다리와 모든 장기의 혈액을 제한하며, 심장-뇌 회로에 집중하여 흐름을 허용한다.산소를 [3][6]보존하기 위한 동물.

인간의 경우, 사지가 차가운 물에 들어갈 때 다이빙 반사가 유발되지 않는다.가벼운 서맥은 [10][11]피험자가 얼굴을 물에 담그지 않고 숨을 참으면서 발생한다.얼굴을 담근 채 숨을 쉴 때 잠수 반응은 [8]수온이 낮아지는 것에 비례해 높아진다.그러나, 가장 큰 서맥 효과는 피험자가 얼굴을 [10]적신 채 숨을 참고 있을 때 유발된다.콧구멍에 의한 무호흡과 안면 냉각이 이 [1][8]반사의 촉발제이다.

돌고래와 같은 동물들의 다이빙 반응은 먹이를 [5]찾는 동안 작용하는 정도에 따라 상당히 다릅니다.아이들은 물속에서 산소를 빼앗기면 어른들보다 더 오래 살아남는 경향이 있다.이 효과에 대한 정확한 메커니즘은 논의되어 왔으며, 깊은 저체온증으로 [11][12]치료받은 사람들에게서 나타나는 보호 효과와 유사한 뇌 냉각의 결과일 수 있다.

경동맥체 화학수용체

물에 잠기는 동안 호흡을 계속 유지하는 동안 혈중 산소 수치는 감소하지만 이산화탄소와 산도 수치는 [1]상승합니다. 이 자극은 양쪽 [13]경동맥에 위치한 화학 수용체에 집합적으로 작용합니다.감각기관으로서 경동맥체는 순환혈액의 화학적 상태를 심장과 [1][13]순환에 대한 신경출력을 조절하는 뇌중추에 전달한다.오리와 인간의 예비 증거는 경동맥이 다이빙 [13][14]반응의 통합된 심혈관 반응에 필수적이라는 것을 나타내며, 심장에 대한 부교감 효과와 혈관 [1][15]시스템에 대한 교감 효과로 특징지어지는 "화학플렉스"를 확립합니다.

순환 반응

침지 이뇨로 인한 혈장 유체 손실은 [16]침지된 짧은 시간 내에 발생합니다.머리를 내밀면 사지에서 흉곽으로 혈액이 이동한다.유체 이동은 주로 혈관 외 조직으로부터 이루어지며 심방 부피가 증가하면 보상적 이뇨가 발생한다.혈장 볼륨, 스트로크 볼륨 및 심박출량은 담그는 동안 정상보다 높은 상태로 유지됩니다.호흡 및 심장의 작업 부하 증가는 심장과 호흡 근육으로 가는 혈류를 증가시킵니다.뇌졸중 부피는 몰입이나 주변 압력의 변동에 크게 영향을 받지 않지만, 서맥은 특히 숨고르기 [17]다이빙에서 다이빙 반사로 인해 전반적인 심박출량을 감소시킨다.

서맥과 심박출량

서맥은 차가운 물과의 얼굴 접촉에 대한 반응이다: 사람의 심장 박동수는 10에서 25퍼센트 [8]느려진다.바다표범은 [4][18]1분에 125회 정도 뛰던 박동부터 10회까지 더 극적인 변화를 경험합니다.숨을 참는 동안 인간은 좌심실 수축 감소와 [10][19]심박출량 감소를 나타내며, 이는 [19]정수압으로 인해 잠수 중에 더 심각할 수 있다.

심장 박동수를 늦추면 심장 산소 소비량이 감소하고 혈관 수축으로 인한 고혈압을 보완할 수 있습니다.그러나 대사율이 높아져 심박수가 현저하게 [2]저하되어도 가속 열손실을 보상할 수 있어 온몸이 냉수에 노출되면 호흡 유지 시간이 단축된다.

비수축

비장은 낮은 산소 수치와 증가하는 이산화탄소 수치에 반응하여 수축하여 적혈구를 방출하고 [20]혈액의 산소 용량을 증가시킨다.이것은 [2]서맥보다 먼저 시작될 수 있다.

혈액 이동

혈액 이동은 적어도 두 가지 다른 의미를 가집니다.의학에서는 좌회전(left shift)과 동의어이다.

혈액 이동은 숨을 죽이고 잠수하는 동안 사지로 가는 혈류가 머리와 몸통으로 재배포될 때 사용되는 용어이다.말초 혈관 수축은 "저산소 내성" 부위인 근육, 피부 및 내장으로의 혈류를 제한하는 저항 혈관에 의해 침하되는 동안 발생하며, 따라서 심장, 폐 및 [3]뇌를 위해 산소화된 혈액을 보존합니다.말초 혈류에 대한 저항이 증가하면 혈압이 상승하고 서맥으로 보상되며, 이는 차가운 [2]물로 강조되는 상태입니다.수생 포유류는 인간보다 질량당 약 3배 많은 혈액량을 가지고 있어 잠수 포유류의 헤모글로빈과 미오글로빈에 결합하는 산소가 상당히 많아 말초기관의 모세혈류량이 [2]최소화되면 침수가 연장된다.

부정맥

심장 부정맥은 인간의 다이빙 [2][21]반응의 일반적인 특징이다.다이빙 반사의 일부로서, 심장 부교감 신경계의 활동 증가는 서맥을 조절할 뿐만 아니라 숨을 참는 [2]동안 인간의 심장 기능의 특징인 이소성 박동과 관련이 있다.부정맥은 차가운 물에 담그기 위한 신경 반응, 중앙혈액 이동에 의한 심장의 팽창, [2]그리고 혈압 상승에 의한 좌심실 배출에 대한 저항의 증가에 의해 강조될 수 있다.인간의 숨고르기를 하는 동안 심전도에서 일반적으로 측정되는 다른 변화로는 ST 우울증, 높아진 T파 및 QRS [2]복합체에 따른 양의 U파, 감소된 좌심실 수축 및 다이빙 [10][19]중 전반적인 심장 기능 저하와 관련된 측정이 있다.

신장과 수분의 균형 반응

수화물에서는 침수가 이뇨와 나트륨과 칼륨의 배설을 일으킨다.이뇨는 앉아있는 [17]피실험자에 비해 탈수된 피실험자와 훈련받은 운동 선수에서 감소한다.

호흡 반응

스노클 호흡은 흡입 중에 가슴에 [17]가해지는 정수압을 극복하기 위해 필요한 노력 때문에 표면 바로 아래의 얕은 깊이로 제한됩니다.머리끝이 물에 잠기면서 신체 표면에 정수압이 가해지면 음압호흡이 일어나 혈액이 흉강내 [16]순환으로 이동한다.

정압에 의한 복부의 두개골 변위에 의해 직립 자세에서 폐활량이 감소하고 폐활량의 [16]감소에 의해 기도의 공기 흐름에 대한 저항이 크게 증가한다.

폐 내부와 호흡 가스 공급 사이의 정수압 차이, 주변 압력으로 인한 호흡 가스 밀도 증가, 높은 호흡 속도로 인한 흐름 저항 증가는 호흡과 호흡 [17]근육의 피로를 증가시킬 수 있습니다.

폐부종과 폐혈류 증가 및 모세혈관 발작의 원인이 되는 압력 사이에는 연관성이 있는 것으로 보입니다.이것은 물에 담그거나 물에 [17]담그는 동안 더 강한 운동을 하는 동안 발생할 수 있습니다.

호흡 억제를 시작할 때의 안면 침수는 인간의 [22]포유류의 다이빙 반사를 최대화하기 위해 필요한 요소이다.

수생 포유류의 적응

상세 정보:수중잠수의 생리학 marine 해양 포유류

잠수 포유류는 잠수하는 동안 심장 박동 사이의 긴 간격 동안 동맥압을 유지하는 데 도움이 되는 탄력적인 대동맥 구근을 가지고 있으며, 높은 혈액량을 가지고 있으며, 흉곽의 정맥과 말단 그리고 바다표범과 [3]돌고래의 머리에 큰 저장 용량을 결합합니다.혈액의 만성적인 생리적 적응은 높은 헤마토크릿, 헤모글로빈 및 미오글로빈 수치를 포함하며,[3] 이는 잠수하는 동안 더 많은 산소를 저장하고 필수 장기에 전달할 수 있게 한다.다이빙 반사 중에 에너지 효율적인 수영 또는 활공 행동과 대사, 심박수 및 말초 혈관 수축 [3]조절에 의해 산소 사용이 최소화됩니다.

에어로빅 다이빙 능력은 사용 가능한 산소와 소비 속도에 의해 제한된다.다이빙 포유류와 조류는 비슷한 크기의 육상동물보다 혈액량이 상당히 크고 헤모글로빈과 미오글로빈의 농도가 훨씬 높아 이 헤모글로빈과 미오글로빈도 높은 산소부하를 운반할 수 있다.잠수하는 동안, 헤마토크릿과 헤모글로빈은 반사성 비장 수축에 의해 일시적으로 증가하여 많은 양의 적혈구를 추가로 배출합니다.잠수 포유류의 뇌조직은 또한 육생 [3]동물보다 신경글로빈과 사이토글로빈을 더 많이 함유하고 있다.

수생 포유류는 저장된 미오글로빈 산소와 관련이 있는 에어로빅 다이빙 한계를 넘어서는 다이빙을 거의 하지 않습니다.수생 포유류의 근육량은 상대적으로 크기 때문에 골격근의 높은 미오글로빈 함량은 많은 비축량을 제공합니다.미오글로빈 결합 산소는 비교적 저산소 근육 조직에서만 방출되기 때문에 다이빙 반사에 의한 말초 혈관 수축은 근육을 허혈 상태로 만들고 미오글로빈 결합 [3]산소의 조기 사용을 촉진한다.

역사

잠수 서맥은 1786년 에드먼드 굿윈에 의해 처음 설명되었고 이후 1870년 [23]폴 버트에 의해 설명되었다.

「 」를 참조해 주세요.

  • 혈액 이동 – 인덱스 기사 설정
  • 콜드 쇼크 반응 – 갑작스러운 추위 노출에 대한 생리학적 반응
  • 서맥 – 심박수가 정상 범위를 밑돌고 있습니다

레퍼런스

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