Отметим, что нервные клетки головного мозга практически не обладают способностью аккумулировать запасы питательных веществ (энергетические запасы) и кислорода.
Поэтому, если прекращено кровоснабжение мозга, то у нейронов этих запасов может хватить максимум на десять секунд, при этом уже через четыре секунды возникают отдельные нарушения функций мозга.
Через 8—12 с наступает утрата функций мозга и потеря сознания, а через три-восемь минут в клетках возникают необратимые нарушения, и они погибают. В связи с этим реальный предел реанимации всего организма составляет около четырех минут, что значительно меньше предельного времени оживления любого отдельного жизненно важного органа. Крайне необходимым питательным веществом для всех клеток, особенно нервных, служит сахар.
Недостаток питания (снижение содержания кислорода или сахара в крови, попадание в нее токсичных веществ) может серьезно нарушать функции головного мозга.
В таких жизненно важных органах человека, как головной мозг и почки, кровоснабжение поддерживается на относительно постоянном уровне независимо от деятельности организма.
В этих органах даже при значительных колебаниях артериального давления и сердечного выброса кровоток изменяется очень слабо. Осуществляется это за счет расширения и сужения кровеносных сосудов. В головном мозге сечение кровеносных сосудов может изменяться более чем в два раза. При напряженной умственной или психофизической деятельности кровоснабжение может возрастать приблизительно на 50% относительно кровоснабжения в состоянии покоя. При этом в отдельных областях головного мозга с увеличением их активности интенсивность кровотока меняется весьма заметно, однако на общий мозговой кровоток это почти не влияет.
В состоянии покоя поступление кислорода к белому веществу головного мозга невелико, приблизительно в пять раз меньше, чем к коре головного мозга. В зависимости от деятельности человека разные участки коры головного мозга могут потреблять различное количество кислорода. С возрастом (после 30 лет) региональный кровоток и потребление кислорода в сером веществе постепенно уменьшаются.
Сопоставление кровотока и потребление кислорода в различных органах показывает, что чем интенсивней поглощение кислорода (обмен веществ и выделение энергии), тем выше расход крови в его сосудах. Однако в разных органах при одном и том же кровотоке поглощение кислорода может существенно отличаться. Например, если в головной мозг взрослого человека поступает 20% общего кровотока, то поглощается там до 25% от общего поглощения кислорода в организме (по другим источникам - 13% кровотока и 20% кислорода).
В почках же при поступлении в них ~ 19% общего кровотока поглощается всего около 7% от общего потребления кислорода. Таким образом, видно, что из одинакового объема артериальной крови ткани головного мозга поглощают в четыре раза больше кислорода, чем почки. То есть мозг характеризуется повышенным поглощением кислорода, а следовательно, повышенным потреблением энергии.
Борьба мозга за свое энергоснабжение. Организм начинает жертвовать работоспособностью любых других органов. Например, при крайней недостаточности в снабжении мозга, почечное кровоснабжение в результате сужения почечных сосудов может упасть настолько, что прекратится мочеотделение.
При сильной кровопотере происходит рефлекторное сужение сосудов и учащение ритма сердца. Прежде всего, суживаются сосуды кожи, скелетных мышц и внутренних органов. Но на мозговые сосуды сужение не распространяется, и кровоснабжение мозга остается неизменным.
При сильных физических нагрузках меняется кровоснабжение всех органов человека за исключением головного мозга. Оно остается практически постоянным при любой физической нагрузке.
Мощность головного мозга
Мощность — физическая величина, измеряемая отношением работы (потребленной энергии) к промежутку времени, в течение которого она произведена.
Таким образом, каждую секунду мозг потребляет около 30 Дж, которые каким-то образом должны быть преобразованы в работу или в тепло. При этом кора головного мозга потребляет около 24 Дж, а белое вещество — около 6 Дж.
Известно, что организм поддерживает энергоснабжение мозга приблизительно на постоянном уровне (около 20% кислорода, содержащегося в крови, расходуется в мозге). При определенных условиях кровоснабжение мозга может возрастать (на 50%). Учитывая это, можно утверждать, что мощность головного мозга при различных условиях жизнедеятельности человека может ориентировочно составлять от 15 до 45 Вт.
Полученные энергетические оценки мощности головного мозга, скорее всего, несколько занижены по сравнению с реальными величинами (напомним: ткани головного мозга отличаются повышенным потреблением кислорода по сравнению с другими органами). Но даже и эти величины впечатляют.
Почему голова не перегревается
Интенсивное кровоснабжение и перегрев тела. При интенсивной физической работе организм человека сильно разогревается, учащаются пульс и дыхание, работающие органы интенсивно снабжаются кровью. Результаты физической деятельности человека хорошо видны: это вспаханная земля, перенесенные предметы, построенные здания и т.д.
Если предположить, что степень кровоснабжения органов пропорциональна частоте пульса, а интенсивность снабжения кислородом — частоте и глубине дыхания, то даже при активной физической деятельности энергоснабжение рук, ног и других органов не может достигнуть уровня энергоснабжения мозга при обычной работе. Ведь даже при самых больших физических нагрузках невозможно увеличение частоты дыхания и пульса более чем в десять раз относительно их нормальных значений.
Если кровоснабжение рук, ног и других частей тела возрастает всего в несколько раз, они начинают перегреваться, а для отвода тепла начинается сильное потоотделение. Крово-снабжение мозга при его нормальной работе в 10—20 раз больше, чем рук или ног, то есть там на единицу массы выделяется во много раз больше энергии, чем в других органах.
Однако еще никто не отмечал перегрева головы. Куда же девается энергия, выделяемая в головном мозге?
Опубликовано: 14 июня 2010 года
Смотрите также:
