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Perché non riesci a trattenere il respiro finché non sei morto?

Ho pensato che un post sul blog di PLoS di Greg Downey fosse interessante, soprattutto perché si interseca con un libro che vorrei anche raccomandare, The Disappearing Spoon di Sam Kean, che parla della storia della tavola periodica.

Il post riguarda il trattenere il respiro e, mentre non sto raccomandando di lavorare attraverso l’intero post, il video pubblicato da Downy è piuttosto pulito.

Ma soprattutto volevo parlare un po ‘ del perché non puoi trattenere il respiro finché non muori. Quando trattieni il respiro, alla fine la voglia di respirare diventa irresistibile, e la domanda è perché questo è. La ragione esatta è, a quanto pare, molto complicata (come illustra questo articolo di MJ Parkes), ma si sa poco di come funziona. Questo seguente è un po ‘ ruvido, ma dà il senso.

La pressione parziale di ossigeno e anidride carbonica nel sangue cambia mentre trattieni il respiro. L’ossigeno viene utilizzato dai processi metabolici, riducendo la sua pressione parziale e l’anidride carbonica viene prodotta, aumentando la sua pressione parziale. Si potrebbe pensare che ci siano meccanismi per rilevare queste concentrazioni e dare origine all’impulso di respirare se l’ossigeno diventa troppo basso e/o l’anidride carbonica diventa troppo alta.

Le prime ricerche indicavano che la pressione parziale della CO2 era la variabile cruciale. Già al giorno prima di invadenti comitati di revisione istituzionale, studi come il seguente (Schneider, 1930) potrebbero aver luogo. Agganciare alcune persone a un tubo e, a loro insaputa, passare il gas che ricevono dal tubo all’azoto puro. Quando tali soggetti inalano dal tubo ed espirano nella stanza, il loro ossigeno sta scendendo, ma i livelli di anidride carbonica rimangono relativamente costanti. Le persone sperimentano il panico dell’asfissia imminente? Come scrive Schneider (1930): “Le sensazioni provate durante un’anossemia acuta, come il risultato della respirazione azotata, non sono distintamente spiacevoli; in realtà sono abbastanza simili a quelli dell’anestesia con ossido di azoto Subjects” I soggetti in questo studio dovevano essere osservati e monitorati per segnali che stavano per svenire – “cianosi, espressione facciale simile a una maschera, dilatazione della pupilla, convergenza oculare, caduta della pressione sistolica.”Risultati come questi indicano l’idea che è l’accumulo di CO2, piuttosto che la mancanza di ossigeno, che dà origine all’impulso di respirare.

Detto questo, Parkes (2006) esamina le prove che dimostrano che è più complicato di questo, e potrebbero esserci più sistemi al lavoro qui. Il fatto che il sistema sembra funzionare su livelli di CO2 piuttosto che O2 è interessante, naturalmente, ma sembra ragionevole pensare che in circostanze normali – in mondi senza serbatoi di azoto puro circa – questi due sono suscettibili di variare sistematicamente uno con l’altro, in modo che sia potrebbe funzionare.

Negli ambienti moderni, tutte le cose sono, ovviamente, non sempre uguali, e qui entra la vignetta di Kean. Egli discute come la NASA ha deciso di utilizzare l’azoto nei simulatori a seguito del fuoco orribile durante l’addestramento per le missioni Apollo nel 1967 in cui tre astronauti sono stati uccisi. L’uso di azoto piuttosto che di ossigeno puro sul terreno è utile in quanto riduce la possibilità di incendi, ma il suo uso ha avuto un effetto collaterale. In un caso, cinque uomini entrarono in uno scompartimento pieno di azoto e collassarono. Non c’era ossigeno per respirare, ma, come i soggetti nello studio di Schneider, semplicemente svennero; due di loro morirono. Come osserva Downey, collegando questo al suo interesse, le immersioni, il fatto che la voglia di respirare sembra essere innescata da alti livelli di CO2 ” può anche essere la ragione per cui i partecipanti alle immersioni libere svengono con una certa frequenza; sono a corto di ossigeno prima che i livelli di anidride carbonica diventino abbastanza alti da indurre la respirazione.”In breve, ancora una volta citando lanuginoso:” Quando si respira tenere, non sono tanto ‘ a corto di aria’ come si stanno combattendo potenti impulsi di respirare quando non si ha realmente bisogno l’ossigeno ancora.”

Quindi, comunque, questo è tutto abbastanza pulito. C’è un problema adattativo, che è quello di reintegrare l’ossigeno, che è necessario per i normali processi metabolici. Una parte della soluzione al problema sembra essere-ma, ancora una volta, solo una parte, come indica Parkes – un sistema sensoriale progettato per misurare la CO2 e motivare la respirazione quando questo livello diventa alto, che è, in circostanze normali, correlato a quando i livelli di O2 sono bassi. Man mano che questo livello aumenta, si produce l’impulso fenomenologico di respirare, motivando un’azione appropriata. Questo impulso può essere compensato, per un tempo, ma solo per un tempo, e questo limite sembra avere a che fare con la crescente possibilità di danni a causa della mancanza di ossigeno. Ancora una volta, è complesso, ma sembra che stiamo costruendo verso un resoconto soddisfacente di questi sistemi.