Дыхательная система.
Возрастные особенности органов дыхания.
Дыхание – необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся основным источником энергии. Без доступа кислорода жизнь может продолжаться несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. Переносчиком кислорода от легких к тканям, а углекислоты от тканей к легким является кровь.
Акт дыхания состоит из трех процессов:
1.Внешнее или легочное дыхание – обмен газов между организмом окружающей средой.
2. Внутреннее или тканевое дыхание, протекающее в клетках.
3.Транспорт газов кровью, т.е. перенос кислорода кровью от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким.
Дыхательная система человека подразделяется:
Воздухоносные пути к ним относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи.
Респираторная часть или легкие – состоит из паренхиматозного образования, которое делится на альвеолярные пузырьки, в которых происходит газообмен.
Все звенья дыхательной системы претерпевают с возрастом существенные структурные преобразования, что определяет особенности дыхания детского организма на разных этапах развития.
Воздухоносные пути и респираторная часть начинаются носовой полостью. Воздух поступает через ноздри, носовая полость делится на две половины, а сзади с помощью хоан сообщается с носоглоткой. Стенки носовой полости образованы костями и хрящами, выстланы слизистой оболочкой. Слизистая оболочка носовой полости обильно снабжена кровеносными сосудами и покрыта многослойным мерцающим эпителием.
Проходя через носовую полость, воздух согревается, увлажняется и очищается. В полости носа находятся обонятельные луковицы, благодаря которым человек воспринимает запах.
К моменту рождения носовая полость ребенка недоразвита, она отличается узкими носовыми отверстиями и практически отсутствием придаточных пазух, окончательное формирование которых происходит в подростковом возрасте. Объем носовой полости с возрастом увеличивается в 2.5 раза. Структурные особенности носовой полости детей раннего возраста затрудняют носовое дыхание, дети часто дышат с открытым ртом, что приводит к подверженности простудными заболеваниями. Фактором этого могут быть аденоиды. «Заложенный » нос влияет на речь – гнусавость. Ротовое дыхание вызывает кислородное голодание, застойные явления в грудной клетке и черепной коробке, деформацию грудной клетки, понижение слуха, частые отиты, бронхиты, неправильное (высокое) развитие твердого неба, нарушение носовой перегородки и формы нижней челюсти. С носовой полостью связаны воздухоносные пазухи соседних костей – придаточные пазухи носа. В придаточные пазухи носа могут развиваться воспалительные процессы: гайморит- воспаление гайморовой, верхнечелюстной придаточной пазухи носа; фронтит- воспаление лобной пазухи.
Из полости носа воздух попадает в носоглотку, а затем в ротовую и гортанную часть глотки.
Глотка у ребенка отличается меньшей длиной и большей шириной, а также низким расположением слуховой трубки. Особенности строения носоглотки приводят к тому, что заболевания верхних дыхательных путей у детей часто осложняются воспалением среднего уха. Также серьезно отражается на здоровье детей заболевание миндалевых желез расположенных в глотке. Тонзиллит - воспаление миндалин. Аденоиды являются одним из видов заболеваний миндалевых желез – увеличение третьего миндалика.
Следующее звено воздухоносных путей – гортань. Гортань расположена на передней поверхности шеи, на уровне 4-6 шейных позвонков, по обеим бокам ее располагаются доли щитовидной железы, а сзади - глотка. Гортань имеет форму воронки. Ее скелет образован парными и непарными хрящами, соединенными между собой суставами, связками и мышцами. Непарные хрящи – щитовидный, надгортанник, перстневидный. Парные хрящи – рожковидный, черпаловидный. Надгортанник покрывает вход в гортань во время глотания. Изнутри гортань покрыта слизистой оболочкой с мерцательным эпителием. Гортань служит для проведения воздуха и одновременно является органом звукообразования, в котором участвуют две голосовые связки, это слизистые складки, состоящие из эластических соединительных волокон. Связки натянуты между щитовидным и черпаловидным хрящами, и ограничивают голосовую щель.
У детей гортань короче, уже и располагается выше, чем у взрослых. Наиболее интенсивно гортань растет на 1-3 годах жизни и в период полового созревания – у мальчиков образуется кадык, удлиняются голосовые связки, гортань становится шире и длиннее чем у девочек, происходит ломка голоса. Слизистая оболочка воздухоносных путей более обильно снабжена кровеносными сосудами, нежна и ранима, содержит меньше слизистых желез предохраняющих ее от повреждений.
От нижнего края гортани отходит трахея. Трахея – длиной около 12 см. (длина ее увеличивается в соответствии с ростом туловища, максимально ускоренный рост в 14 -16 лет), состоит из хрящевых полуколец. Задняя стенка трахеи мягкая, прилегает к пищеводу. Изнутри выстлана слизистой оболочкой содержащей железы, которые выделяют слизь. Из области шеи трахея переходит в грудную полость и делится на два бронха, слева шире и короче, а справа – уже и длиннее. Бронхи входят в легкие и там делятся на бронхи меньшего диаметра-бронхиолы, которые разделяются еще на более мелкие, образуя бронхиальное дерево, которое в свою очередь образует ворота легких. В грудной полости расположены два легких, они имеют форму конуса. На обращенной к сердцу стороне каждого легкого, располагаются углубления – ворота легкого, через которые проходят бронх, нерв легкого, кровеносные и лимфатические сосуды. Бронх в каждом легком ветвится. Бронхи, как и трахея, в стенках содержат хрящи. Самые маленькие разветвления бронхов – бронхиолы, они не имеют хрящей, но снабжены мышечными волокнами и способны сужаться.
Легкие располагаются в грудной клетке. Каждое легкое покрыто серозной оболочкой – плеврой. Плевра состоит из двух листов: пристеночный лист - прилегает к грудной клетке, внутринносный - сросся с легким. Между двумя листами имеется пространство – плевральная полость, заполнена серозной жидкостью, которая облегчает скольжение листов плевры при дыхательных движениях. В полости плевры воздуха нет и давление там отрицательное. Плевральная полость между собой не сообщается.
Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей. Каждый отдел легкого состоит из сегментов: в правом - 11 сегментов, в левом -10 сегментов. Каждый сегмент в свою очередь состоит из множества легочных долек. Структурной единицей является аценус - конечная часть бронхиолы с альвеолярными пузырьками. Бронхиолы переходя в расширение – альвеолярные ходы, на стенках которых находятся выпячивания – альвеолы. которые являются конечной частью дыхательного пути. Стенки легочных пузырьков состоят из однослойного плоского эпителия и к ним примыкают капилляры. Через стенки альвеол и капилляров осуществляется газообмен: в кровь из альвеол поступает кислород, а обратно углекислый газ. В легких насчитывают до 350 млн. альвеол, а их поверхность достигает 150 м 2 . Большая поверхность альвеол способствует лучшему газообмену.
У детей легкие растут за счет увеличения объема альвеол (у новорожденных диаметр альвеол 0,07 мм, у взрослых достигает 0,2 мм). Усиленный рост легких происходит до трех лет. Число альвеол к 8 годам достигает числа их у взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темп роста легких сниженный. Особенно энергично альвеолы растут после 12 лет, объем легких к этому возрасту увеличивается в 10 раз по сравнению с новорожденным, а к концу периода полового созревания в 20 раз. Соответственно изменяется газообмен в легких, увеличение суммарной поверхности альвеол приводит к возрастанию диффузионных возможностей легких.
Обмен газов между атмосферным воздухом и воздухом который находится в альвеолах, происходит благодаря ритмическому чередованию актов вдоха и выдоха.
В легких нет мышечной ткани, активно сокращается, они не могут. Активная роль в акте вдоха и выдоха принадлежит дыхательным мышцам. При их параличе дыхание становится невозможным, хотя дыхательные органы при этом не поражены.
Вдох осуществляется следующим образом: под влиянием нервных импульсов грудной клетки и диафрагма межреберные мышцы приподнимают ребра и отводят их несколько в сторону, при этом увеличивается объем грудной клетки. При сокращении диафрагмы ее купол уплощается, что также ведет к увеличению объема грудной клетки. При глубоком дыхании принимают участие и другие мышцы груди и шеи. Легкие находятся в герметично закрытой грудной клетке, пассивно двигаются за ее движущимися стенками, так как при помощи плевры они приращены к грудной клетке. Этому способствует отрицательное давление в грудной клетке. При вдохе легкие растягиваются, давление в них падает и становится ниже атмосферного, и наружный воздух устремляется в легкие. При выдохе мышцы расслабляться, ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается, легкие стягиваются, давление в них повышается и воздух устремляется наружу. Глубина вдоха зависит от увеличения грудной клетки при вдохе. Для акта дыхания очень важно состояние легочной ткани. которая обладает эластичностью т.е. легочная ткань оказывает определенное противодействие растяжению.
По мере созревания костно-мышечного аппарата дыхательной системы, и особенности его развития у мальчиков и девочек определяют возрастные и половые различия типов дыхания. У детей раннего возраста ребра имеют малый изгиб и занимают почти горизонтальное положение. Верхние ребра и плечевой пояс расположены высоко, межреберные мышцы слабые. В связи с этим у новорожденных дыхание диафрагмальное. По мере развития межреберных мышц и роста ребенка грудная клетка опускается вниз, ребра принимают косое положение – дыхание ребенка становится грудобрюшным с преобладанием диафрагмального. В возрасте от 3 до 7 лет преобладает грудной тип дыхания. А в 7-8 лет выявляются половые отличия в типе дыхания. У мальчиков преобладает брюшной тип, а у девочек – грудной. Заканчивается половая дифференцировка к 14-17 годам. Типы дыхания у юношей и девушек могут меняться в зависимости от занятия спортом, трудовой деятельности.
Возрастные особенности строения грудной клетки и мышц обуславливает особенности глубины и частоты дыхания в детском возрасте. В спокойном состоянии взрослый человек делает 16-20 дыхательных движений в минуту, за один вдох вдыхается 500 мл. воздуха. Объем воздуха характеризует глубину дыхания.
Дыхание новорожденного частое и поверхностное. У детей первого года жизни частота дыхания 50-60 дыхательных движений в минуту, 1-2 года 30 -40 дыхательных движений в минуту, 2-4 года 25-35 дыхательных движений в минуту, 4-6лет 23-26 дыхательных движений в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее уменьшение темпа дыхания, 18-20 дыхательных движений в минуту. Большая частота дыхательных движений у ребенка обеспечивает высокую вентиляцию легких. Объем выдыхаемого воздуха у ребенка в 1 месяц жизни -30 мл., в 1 год -70 мл., в 6 лет -156 мл., в 10 лет -240 мл., в 14 лет -300 мл.. Минутный объем дыхания – это количество воздуха которое человек выдыхает за 1 минуту, чем чаще дыхание, тем выше минутный объем.
Важной характеристикой функционирования дыхательной системы является жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – наибольшее количество воздуха, которое человек может выдохнуть после глубокого вдоха. ЖЕЛ меняется с возрастом, зависит от длины тела, степени развития грудной клетки и дыхательных мышц, пола. При спокойном дыхании за один вдох в легкие поступает около 500 см 3 воздуха – дыхательный воздух. При максимальном вдохе после спокойного выдоха в легкие поступает в среднем на 1500 см 3 воздуха больше чем при спокойном вдохе - дополнительный объем. При максимальном выдохе после обычного вдоха из легких может выйти на 1500 см 3 воздуха больше, чем при обычном выдохе – резервный объем. Все эти три типа объема дыхательный, дополнительный, резервный вместе и составляют ЖЕЛ: 500 см 3 +1500 см 3 +1500 см 3 = 3500 см 3 . После выдоха, даже самого глубокого, в легких остается около 100 см 3 воздуха – остаточный воздух, он остается даже в легких трупа, дышавшего ребенка или взрослого человека. Воздух поступает в легкие с первым вдохом после рождения. ЖЕЛ определяется с помощью специального прибора – спирометра. Обычно ЖЕЛ больше у мужчин, чем у женщин. У тренированных людей ЖЕЛ больше, чем у нетренированных. У ребенка ЖЕЛ можно определить при его сознательном участии лишь после 4-5 лет.
Регуляция дыхания осуществляется ЦНС, специальные области которой обуславливают автоматическое дыхание - чередование вдоха и выдоха и произвольное дыхание, обеспечивающее приспособительные изменения в системе органов дыхания, который соответствуют ситуации и рода деятельности. Деятельность дыхательного центра регулируется рефлекторно, импульсацией, поступающей из различных рецепторов и гуморально.
Центр дыхания это группа нервных клеток, который располагаются в продолговатом мозге, его разрушение приводит к остановке дыхания. В дыхательном центре различают два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха, функции, которых взаимосвязаны. При возбуждении отдела вдоха происходит торможение отдела выдоха и наоборот.
Участвуют в регуляции дыхания специальные скопления нервных клеток в мосту и промежуточном мозге. В спинном мозге находится группа клеток, отростки которых идут в состав спинномозговых нервов к дыхательным мышцам. В дыхательном центре попеременно возбуждение сменяется торможением. При вдохе легкие расширяются их стенки растягиваются, что раздражает окончания блуждающего нерва. Возбуждение передается к дыхательному центру и тормозит его деятельность. Мышцы перестают получать возбуждение от дыхательного центра и расслабляются, грудная клетка опускается, ее объем уменьшается, происходит выдох. При расслаблении центростремительный волокна блуждающего нерва перестают возбуждаться, и дыхательный центр не получает тормозящих импульсов, вновь возбуждается – наступает очередной вдох. Таким образом происходит как бы саморегуляция: вдох вызывает выдох, а выдох вызывает вдох.
Деятельность дыхательного центра также регулируется гуморально, изменяясь в зависимости от химического состава крови. Причиной изменения деятельности дыхательного центра является концентрация углекислоты в крови. Она является специфическим возбудителем дыхания: повышение концентрации углекислоты в крови приводит к возбуждению дыхательного центра – дыхание становится частым и глубоким. Это продолжается до тех пор, пока не снизится уровень углекислоты в крови до нормального. На понижение концентрации углекислоты в крови дыхательный центр отвечает понижением возбудимости вплоть до полного прекращения своей деятельности на некоторое время. Ведущим физиологическим механизмом влияющим на дыхательный центре, является рефлекторный, за которым следует гуморальный. Дыхание подчинено коре головного мозга, о чем свидетельствует факт произвольной задержки дыхания или изменение частоты и глубины дыхания, учащение дыхания при эмоциональных состояниях человека.
Описание работы
Дыхание – необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся основным источником энергии. Без доступа кислорода жизнь может продолжаться несколько минут.
Дыхание - необходимый физиологический процесс постоянного обмена газами между организмом и внешней средой. В результате дыхания в организм попадает кислород, используемый каждой клеткой организма в реакциях окисления, является основой обмена речевой и энергии. В процессе этих реакций выделяется углекислый газ, избыток которого должен все время выводиться из организма. Без доступа кислорода и выведении углекислого газа жизнь может длиться всего несколько минут. Процесс дыхания включает пять этапов:
Обмен газами между внешней средой и легкими (легочная вентиляция);
Обмен газов в легких между воздухом легких и кровью капилляров, плотно пронизывают альвеолы легких (легочное дыхание)
Транспортировка газов кровью (перенос кислорода от легких к тканям, а углекислого газа от тканей в легкие)
Обмен газов в тканях;
Применение кислорода тканями (внутреннее дыхание на уровне ми-тохондрий клеток).
Четыре первые этапы относятся к внешнего дыхания, а пятый этап - до внутритканевой дыхания, которое происходит на биохимическом уровне.
Дыхательная система человека состоит из следующих органов:
Воздухоносных путей, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея и бронхи разного диаметра;
Легких, состоящие из мельчайших воздухоносных каналов (бронхиол), воздушных пузырьков - альвеол, плотно оплетены кровеносными капиллярами малого круга кровообращения
Костно - мышечной системы грудной клетки, которая обеспечивает дыхательные движения и включает ребра, межреберные мышцы и диафрагму (перепонку между полостью грудной клетки и полостью живота). Строение и показатели работы органов системы дыхания с возрастом меняются, что обусловливает определенные особенности дыхания людей разного возраста.
Воздухоносных пути начинаются из носовой полости, которая состоит из трех ходов: верхнего, среднего и нижнего и покрыта слизистой оболочкой, волосками и пронизана кровеносными сосудами
(капиллярами). Среди клеток слизистой верхних носовых ходов расположены рецепторы обоняния, окруженные обонятельным эпителием. В нижний носовой ход правой и левой половин носа открываются соответствующие Носослезный каналы. Верхний носовой ход соединяется с повитряносннмы полостями клиновидной и частично решетчатой костей, а средний носовой ход - с полостями верхней челюсти (гайморовой пазухой) и лобной костей. В полости носа воздух, вдыхаемый, нормализуется за температурой (подогревается или охлаждается), увлажняется или обезвоживается и частично очищается от пыли. Реснички эпителия слизистой постоянно быстро двигаются (мерцают), благодаря чему слизь из налепленными на нем частицами пыли проталкивается наружу со скоростью до 1 см в минуту и чаще всего в сторону к глотке где периодически откашливается или проглатывается. К глотки воздуха, вдыхаемый может попадать и через ротовую полость, но в этом случае оно не будет нормализоваться за температурой, влажностью и уровнем очистки от пыли. Таким образом дыхание ртом будет не физиологическим и этого надо избегать.
Дети до 8-11 лет имеют недоразвитые носовую полость, набухшую слизистую оболочку и сужены носовые ходы. Это затрудняет дыхание носом и поэтому дети часто дышат с открытым ртом, что может способствовать простудным заболеванием, воспаление глотки и гортани. Кроме того, постоянное дыхание ртом может привести к частым отитов, воспалений среднего уха, бронхитов, сухости полости рта, к неправильному развитию твердого неба, к нарушению нормального положения носовой перегородки и др. Простудно-инфекционные заболевания слизистой носа (риниты) почти всегда способствуют ее дополнительному отека и еще большей уменьшению и к тому суженных носовых проходов у детей, дополнительно способствует усложнению их дыхание носом. Поэтому простудные заболевания детей требуют быстрого и эффективного лечения, тем более, что инфекция может попадать в воздухоносных полости костей черепа (в гайморовую полость верхней челюсти, или во фронтальную полость лобной кости), вызывая соответствующие воспаление слизистой этих полостей и развитие хронического насморка (подробнее смотри далее).
Из полости носа воздух попадает через хоаны в глотку, куда открываются также ротовая полость (зовет), слуховые (евстахиевы каналы) трубки, и берут начало гортань и пищевод. У детей до 10-12 лет глотка очень короткая, что приводит к тому, что инфекционные заболевания верхних дыхательных путей часто осложняются воспалениями среднего уха, так как инфекция туда легко попадает через короткую и широкую слуховую трубу. Об этом следует помнить при лечении простудных заболеваний детей, а также при организации занятий по физической культуре, особенно на базе водных бассейнов, по зимним видам спорта и тому подобное.
Вокруг отверстий из полости рта, носа и слуховых трубок в глотке находятся лимфоэпителиального узлы, предназначенные защищать организм от болезнетворных микроорганизмов, которые могут попадать в рот и глотки вместе с воздухом, вдыхаемый или с пищей или водой мер. Эти образования называются аденоиды или гланды (миндалины). В состав миндалин относятся глоточные трубные, миндалины зева (небные и языковые) и декабре лимфатические узлы, которые образуют лимфо- эпителиальная кольцо иммунной защиты.
Среди всех заболеваний органов дыхания, в том числе детей с первых дней жизни, наиболее распространенными являются острые респираторные вирусные инфекции (ОРВИ) в группу которых, по данным А. А. Дробинськои (2003), относятся грипп, парагрипозной, аденовирусные, риновирусные др. болезни верхних дыхательных путей. Дети старше 3 лет наиболее чувствительны к возбудителям гриппа, тогда как в других ОРВИ постепенно приобретают относительного иммунитета. Наиболее распространенными клиническими формами заболеваний ОРВИ является риниты (воспаление слизистой носа), фарингиты (общ сожжения миндалин зева), тонзиллиты (воспаление глоточных миндалин), ларингиты (воспаление гортани), трахеит, бронхит (воспаление воздухоносных путей), пневмонии (воспаление легких) . Тонзиллиты могут осложняться в форме фолликулярных или лакунарных ангин и лимфаденита. Когда инфекция охватывает эпителиальные соединительные ткани и сосудистую систему, могут возникать отеки и гиперемия слизистой (катар дыхательных путей). Вирусы могут также распространяться кровью по всему организму, поражая печень, желудочно-кишечный тракт, сердце, кровеносные сосуды, центральную нервную систему, почки и др. органы. Заболевания ОРВИ способствуют скученность людей, неудовлетворительное гигиеническое состояние помещений (в том числе классных комнат, спортивных залов), переохлаждение организма (простуда), поэтому следует внедрять соответствующие профилактические мероприятия, а во время эпидемий ОРВИ вводить карантинные дни, в том числе прекращать работу спортивно тренировочных секций.
Среди других опасных инфекционных болезней органов дыхания следует выделить корь% коклюш, дифтерию, туберкулез, основными причинами распространения которых есть контакт с больным, неудовлетворительные гигиенические и социально-бытовые условия.
Одной из наиболее распространенных форм осложнений частых ринитов у детей может быть воспаление придаточных пазух носа, то есть развитие гайморитов или фронтит. Гайморит - это воспаление, которое охватывает слизистую воздухоносных полостей верхней челюсти. Заболевание развивается как осложнение после инфекционных болезней (коре, гриппа, ангины) при их небрежном лечении, а также от частого воспаления слизистой носа (насморка), которая бывает, например, у детей, занимающихся водными видами спорта. Воспаление гайморовой полости верхней челюсти может распространяться и на полость лобной кости, приводя к воспалению лобной пазухи - фронтита. При этом заболевании у детей возникают головные боли, слезотечение, гнойные выделения из носа. Гайморит и фронтит опасные переходом в хронические формы и поэтому требуют тщательного и своевременного лечения.
Из носоглотки воздух попадает в гортань, которая состоит из хрящей, связок и мышц. Полость гортани с стороны глотки при глотании пищи прикрывается эластичным хрящом - надгортанником, который противодействует попаданию пищи в воздухоносных путях.
В верхней части гортани расположены также голосовые связки.
Вообще, гортань у детей более короткая, чем у взрослых. Наиболее интенсивно этот орган растет в первые 3 года жизни ребенка, и в период полового созревания. В последнем случае формируются половые различия в строении гортани: у мальчиков она становится более широкой (особенно на уровне щитовидного хряща), появляется кадык и голосовые связки становятся более длинными, что обусловливает ломку голоса с конечным формированием более низкого голоса у мужчин.
От нижнего края гортани отходит трахея, которая далее разветвляется на два бронха, которые и поставляют воздух в соответствии с левого и правого легкое. Слизистая оболочка воздухоносных путей детей (до 15-16 лет) очень уязвима к инфекциям за счет того, что содержит меньшее количество слизистых желез и очень нежная.
Основным газообменным органом дыхательной системы являются легкие. С возрастом строение легких значительно меняется: нарастает длина воздухоносных путей, а в возрасте до 8-10 лет еще и увеличивается количество легочных пузырьков - альвеол, которые являются конечной частью дыхательного пути. Стенка альвеол имеет один слой эпителиальных клеток (Альвеоциты), толщиной 2-3 миллимикрон (мкн) и оплетена густой сетчаткой капилляров. Через такую незначительную перепонку происходит обмен газами: из воздуха в кровь переходит кислород, а в обратном направлении-углекислый газ и вода. У взрослых людей в легких насчитывается до 350 млн альвеол, имеющих общую площадь поверхности до 150 м ~.
Каждое легкое покрыта серозной оболочкой (плеврой), которая состоит из двух листков, один из которых прирастает к внутренней поверхности грудной клетки, второй - к ткани легких. Между листками образуется небольшая полость, заполненная серозной жидкостью (1-2 мл), которая способствует уменьшению трения при скольжения легких при дыхании. Легкие у детей до 8-10 лет растут за счет увеличения количества альвеол, а после 8 лет за счет увеличения объема каждой альвеолы, который за весь период развития может увеличиваться в 20 и более раз, относительно объема у новорожденного. Увеличению объема легких способствуют физические тренировки, особенно бег и плавание и этот процесс может продолжаться до 28-30 лет.
Состояние внешнего дыхания характеризуется функциональными и объемными показателями.
К функциональным показателям относят прежде всего тип дыхания. Дети до 3-х лет имеют диафрагмальный тип дыхания. С 3 до 7 лет у всех детей формируется грудной тип дыхания. С 8 лет начинают проявляться половые особенности типа дыхания: у мальчиков постепенно развивается брюхо - диафрагмальный тип дыхания, а у девочек совершенствуется грудной тип дыхания. Закрепление такой дифференциации завершается в 14-17 лет. Следует заметить, что тип дыхания может изменяться в зависимости от физической нагрузки. При интенсивном дыхании у ребят начинает активно работать не только диафрагма, а и грудная клетка, а у девушек вместе с грудной клеткой активируется и диафрагма.
Вторым функциональным показателем дыхания является частота дыханий (количество вдохов или выдохов за I минуту), значительно уменьшается с возрастом (табл. 15).
Таблица 15
Возрастная динамика основных показателей состояния дыхания (С. И. Гальперин, 1965; В. и. Бобрицкая, 2004)
С возрастом все объемные показатели дыхания значительно возрастают. В табл. 15 представлена возрастная динамика изменения основных объемных показателей дыхания у детей в зависимости от пола.
Объемные показатели дыхания зависят также от длины тела, от состояния развития грудной клетки и от физической подготовки. Так, например, в гребцов и бегунов ЖЕЛ может достигать 5500-8000 мл, а минутный объем дыхания до 9000-12000 мл.
Регуляцию дыхания осуществляет прежде всего дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге. Центральная нервная система обеспечивает автоматическое чередование вдоха и выдоха за счет подачи периодических импульсов, через нисходящие пути спинного мозга до наружных межреберных мышц и мышц диафрагмы грудной клетки, которые осуществляют подъем грудной клетки (опускания диафрагмы), что и обусловливает акт вдоха воздуха. В спокойном состоянии выдох происходит при расслаблении внутренних межреберных мышц и мышц диафрагмы и опускании грудной клетки (выравнивании диафрагмы) под собственным весом. При глубоком выдохе напрягаются внутренние межреберные мышцы, а диафрагма поднимается вверх.
Деятельность дыхательного центра регулируется рефлекторно или гуморального. Рефлексы включаются от рецепторов, расположенных в самых легких (механорецепторы растяжение ткани легких), а также от хеморецепторов (чувствительных к содержанию кислорода или углекислого газа в крови человека) и от прессорецепторив (чувствительных к давлению крови в венах). Существуют также цепи условно рефлекторной регуляции дыхания (например, от предстартового волнения у спортсменов), и сознательного регулирования от центров в коре головного мозга.
По данным А. Г. Хрипкова с соавт. (1990) Дети первых лет жизни имеют более высокую устойчивость к недостатку кислорода (гипоксии), чем дети старшего возраста. Формирование функциональной зрелости дыхательного центра продолжается в течение первых 11-12 лет и в возрасте 14-15 лет он становится адекватным таким регулированием у взрослых. При созревании коры больших полушарий (15-16 лет) совершенствуются возможности сознательно изменять показатели дыхания: задерживать дыхание, делать максимальную вентиляцию и др.
В период полового созревания у некоторых детей может наблюдаться временное нарушение регуляции дыхания (уменьшается устойчивость к недостатку кислорода, повышается частота дыхания и др.), Что следует учитывать при организации занятий по физической культуре.
Спортивные тренировки значительно увеличивают параметры дыхания. У тренированных взрослых людей увеличение легочного газообмена при физических нагрузках происходит в основном за счет глубины дыхания, тогда как у детей, особенно младшего школьного возраста, за счет увеличения частоты дыханий, что менее эффективно.
У детей также быстрее достигается максимальный уровень питания кислорода, но это длится недолго, уменьшая выносливость в работе.
Очень важно с раннего детства приучить детей правильно дышать при ходьбе, беге, плавании и т. Д. Этому способствуют нормальная осанка при всех видах работы, дыхание носом, а также специальные упражнения по дыхательной гимнастике. При правильном стереотипе дыхания длительность выдоха должна в 2 раза превышать продолжительность вдоха.
В процессе физического воспитания, особенно детей дошкольного и младшего школьного возраста (4-9 лет), следует уделять особое внимание воспитанию правильного дыхания через нос, как в состоянии относительного покоя, так и во время трудовой деятельности или занятий спортом. Дыхательная гимнастика, а также плавание, гребля, катание на коньках, лыжные прогулки особенно способствуют совершенствованию дыхания.
Дыхательную гимнастику лучше делать в режиме полного дыхания (глубокое дыхание с комбинацией грудного и брюшного тылов дыхания). Такую гимнастику рекомендуется делать 2-3 раза в день через 1-2 часа после приема пищи. При этом следует стоять или сидеть ровно в расслабленном состоянии. Надо делать быстрый (по 2-3 с) глубокий вдох и медленный (15-30 с) выдох с полным напряжением диафрагмы и "сжатием" грудной клетки. В конце выдоха целесообразно задержать дыхание на 5-10 секунд, а затем снова форсированно вдыхать. Таких дыханий может быть 2-4 в минуту. Продолжительность одного сеанса дыхательной гимнастики должна быть в 5-7 мин.
Дыхательная гимнастика имеет большое оздоровительное значение. Глубокий вдох снижает давление в полости грудной клетки (за счет опускания диафрагмы). Это приводит к росту притока венозной крови к правого предсердия, что облегчает работу сердца. Диафрагма, опускаясь в сторону живота, массирует печень и вторые органы брюшной полости, способствует выведению из них продуктов обмена веществ, а с печени - венозная застойной крови и желчи.
Во время глубокого выдоха диафрагма поднимается, что способствует оттоку крови от нижних частей тела, от органов малого таза и живота. Происходит также легкий массаж сердца и улучшения кровоснабжение миокарда. Указанные эффекты дыхательной гимнастики лучшим образом производят стереотипы правильного дыхания, а также способствуют общему оздоровлению, повышению защитных сил, оптимизации работы внутренних органов.
Дыхание человека в возрастной динамике.
Развитие легких у человеческого зародыша начинается на 3 неделе эмбрионального существования. Между 5-й неделей и 4-м месяцем жизни зародыша формируются бронхи и бронхиолы, к моменту рождения количество легочных сегментов уже такое же, как и у взрослого.
Ребенок готовится к самостоятельному дыханию заранее - как только начинается родовая деятельность. Первый вдох возникает под влиянием совокупности многих факторов: раздражения кожных покровов во время прохождения ребенка по родовым путям и сразу после рождения, изменения положения его тела, перевязки пуповины. Мощным стимулятором дыхательного центра является холодовое раздражение - перепад температур во время рождения в 12 - 16 град.
Легкие плода заполнены жидкостью, которую вырабатывают клетки дыхательного эпителия. Когда ребенок продвигается по родовому каналу, его грудная клетка сдавливается, и жидкость вытесняется из дыхательных путей. В грудной клетке создается отрицательное давление, и атмосферный воздух засасывается в нее. Первые порции воздуха заполняют только те дыхательные пути, которые в процессе родов освободились от жидкости.
Во время родов при схватках плацентарная циркуляция нарушается, снижается поступление кислорода в организм ребенка, вследствие чего у него в крови и тканях накапливается углекислота.
Гиперкапния, гипоксия, возникающие в процессе родов и в первые секунды и минуты жизни новорожденного, приводят к резкому возбуждению дыхательного центра в продолговатом мозге. Наступает судорожное сокращение диафрагмы и скелетных мышц, участвующих в дыхании, расправляются легкие. В этот момент происходит первый вдох, сопровождающийся криком появившегося на свет младенца.
Частота дыхания доношенных новорожденных в 1-ю неделю жизни колеблется от 30 до 50 в минуту.
Основной структурной единицей легкого у ребенка (также, как и у взрослого) является ацинус. У новорожденных ацинус недостаточно дифференцирован. Дифференцировка происходит еще долгое время после рождения. Так, например, у новорожденного число альвеол 24 млн, а их диаметр - 0,05 мм, что в 12 раз и соответственно в 4 раза меньше, чем у взрослых. Если вес легких новорожденного - 50 г, то к 1 году возрастает в 3 раза, к 12 - в 10 раз и у взрослого - в 20 раз.
Легкие ребенка бедны эластическими волокнами, особенно в окружности альвеол и в стенках легочных капилляров, между дольками легких и альвеолами обильно развита рыхлая соединительная ткань, богатая кровеносными сосудами. До 3 лет происходит усиленная дифференцировка отдельных элементов легких, от 3 до 7 лет ее темп замедляется. К 7-8 годам заканчиваются процессы дифференцировки бронхов. Особенно усиленный рост и совершенствование органов дыхания наблюдается в пубертатном периоде (12-16 лет). В течение этого периода носовые ходы, гортань, трахея и общая поверхность легких достигает максимального развития. Увеличивается просвет трахеи и бронхов, развиваются их мышечные и эластические волокна.
В пубертатном периоде увеличивается объем легких за счет увеличения объема альвеол (их количество достигает уровня взрослого к 8 годам (рис.16)). В то же время объем легких и поверхность альвеол еще значительно меньше, чем у взрослых.
В связи с трудностью определения ЖЕЛ (жизненной емкости легких) у новорожденных, у них обычно определяют жизненную емкость крика, считая, что при очень сильном крике объем выдыхаемого воздуха почти равен ЖЕЛ. Таким образом смогли определить ЖЕЛ в первые минуты после рождения: она составила 56-110 мл.
У детей обычно ЖЕЛ измеряют с 4-6 лет. В значительной степени она зависит от физического развития, возраста, пола и др. На рис.17 показаны средние величины ЖЕЛ в зависимости от возраста и пола. Как видно, с возрастом ЖЕЛ увеличивается, причем наибольший прирост отмечается в 12-17 лет (период полового созревания), к 17 годам достигая величины для взрослого человека.
Частота дыхания в мин у детей первого года жизни составляет 29-60. У детей 1-2 лет эта величина составляет 35-40, у 2-4-летних 25-35, у 4-6-летних - 23-26 циклов в минуту. У детей школьного возраста происходит дальнейшее урежение дыхания (до 18-20 раз). Большая частота дыхания у ребенка обеспечивает высокую легочную вентиляцию.
Объем дыхательного воздуха (ДО) у ребенка в 1 месяц составляет 30 мл, в 1 год - 70 мл, в 6 лет - 156 мл, в 10 - 230 мл, в 14 лет - 300 мл, и лишь к 16-17 годам достигает величины взрослого человека.
Минутный объем дыхания - это количество воздуха, которое вдыхает человек в 1 минуту. У новорожденного МОД - 650 - 700 мл, к концу первого жизни - 2700 мл, к 6 годам - 3500 мл, у взрослого человека - 5000-6000 мл.
В процессе роста и развития организма с увеличением резерва вдоха увеличивается и максимальная вентиляция легких или максимальная произвольная вентиляция (МПВ). Напомним, что под этим понимается максимальная возможность дыхательного аппарата. Для его определения человека просят дышать как можно чаще и глубже в течение 15 сек.
Значение МПВ во временном периоде увеличивается, достигая к 16-17 лет уровня взрослого человека.
Примерно с 11 лет прирост МПВ у девочек начинает отставать от такового у мальчиков.
МПВ у дошкольников в 10 раз больше чем МОД; в пубертатном периоде в 13 раз; в среднем у взрослого - в 20-25 раз. Это показывает, что в процессе роста и развития организма резервы внешнего дыхания увеличиваются.
У плода органом газообмена является плацента, и снабжение кислородом зависит от напряжения кислорода в крови матери, кислородной емкости крови плода, особенностей его гемоглобина и т.д. На этом периоде развития организм обладает специальным приспособительными механизмами, обеспечивающими доставку кислорода тканям. Кислородная емкость крови плода к концу внутриутробной жизни увеличена. Фетальный гемоглобин обладает повышенным сродством к кислороду, кривая диссоциации оксиформы гемоглобина сдвинута влево, что облегчает поступление кислорода из организма матери в кровь плода. Увеличение кислородной емкости крови плода является важным механизмом биологической адаптации к условиям внутриутробной жизни. К 35-40-му дню постнатальной жизни кривая диссоциации оксигемоглобина приближается к форме таковой у взрослого.
Высокая интенсивность окислительного метаболизма, показанная выше, особенности функции внешнего дыхания, кровообращение, дыхательной функции крови обусловливают своеобразие кислородных режимов организма на ранних этапах его развития. В связи с меньшей мощностью дыхательного аппарата скорость поступления кислорода в легкие ребенка невелика. По мере того, как с возрастом увеличивается кислородный запрос организма, общий объем и мощность органов дыхания, легочная вентиляция, а вместе с ней и скорость поступления кислорода в легкие увеличивается.
Изменяющиеся соотношения между скоростью доставки кислорода и его потреблением приводит к тому, что кислородные режимы организма с возрастом становятся все более эффективными. Повышение эффективности кислородных режимов проявляется в том, что снижается "холостой", в отношении обеспечения тканей кислородом, ток венозной крови; скорость транспорта кислорода венозной кровью превышает скорость потребления его тканями в 2,2-2,4 раза в первом (4-7 лет) и втором детстве (8-12 лет), в 2,7-2,8 раза - в подростковом возрасте (13-16 лет) и только в 1,7 раза у взрослых.
Общая тенденция повышения эффективности кислородных режимов организма в процессе роста и развития ребенка и подростка обусловлена тем, что регуляция дыхания и кровообращения становится с возрастом все более совершенной, а функции этих систем более экономными. Например, у ребенка на каждый литр потребляемого кислорода приходится 29-30, а у подростков 32-34 литра воздуха, проходящего через легкие, тогда как у взрослого - всего 24-25 л. Для доставки тканям 1 л кислорода у ребенка и подростка необходимо 22-21 л крови, у взрослого надо только 15-16 л.
Одной из лучших моделей для выявления функциональных возможностей внешнего дыхания и всей системы газообмена и газотранспорта является физическая нагрузка.
У детей и подростков при мышечной работе потребление кислорода не может возрастать до таких значений, как у взрослых. У детей ниже максимальные величины легочной вентиляции и кровотока. Например, во время физической нагрузки (тест на МПК) легочная вентиляция у детей и подростков возрастает всего в 10-12 раз (8-9 лет - до 50-60 л/мин; 14-15 лет - до 60-70 л/мин), тогда как даже у нетренированных взрослых - достигает 100 л/мин.
В связи с небольшим размером сердца, меньшей мощностью сердечной мышцы, систолический объем крови у детей и подростков при напряженной мышечной деятельности не может увеличиваться так, как у взрослых.
Увеличение легочной вентиляции у детей при нагрузке осуществляется в основном за счет учащения дыхания, а не за счет увеличения дыхательного объема вдоха и выдоха. Малое увеличение диффузионной поверхности легких при нагрузке является причиной меньшей утилизации кислорода из альвеолярного воздуха. Например, 1 л кислорода у детей в покое извлекается из 5 л, а у взрослых из 3,5 л поступившего в альвеолы воздуха. При физической нагрузке коэффициент утилизации кислорода увеличивается примерно в 2 раза, а у взрослых в 3 раза.
Использование кислорода из артериальной крови у детей составляет примерно 50%, тогда как у взрослых - 70% (у спортсменов высокого класса достигает 85-90%). Относительно небольшая кислородная емкость крови, меньшая утилизация из нее кислорода приводит к тому, что у детей и подростков при физической нагрузке эффективность кровообращения не столь высока как у взрослых. Меньшая работоспособность, более низкие эффективность и экономичность кислородных режимов свидетельствует о худшем регулировании кислородных режимов в организме ребенка во время мышечной работы.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ КОМИ
Государственное автономное образовательное учреждение среднего профессионального образования Республики Коми
«ВОРКУТИНСКИЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Специальность 050744.52 Дошкольное образование
Профессиональный модуль П.00. Профессиональный цикл
Междисциплинарный курс ОП.03. Возрастная анатомия, физиология и гигиена
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА Тема: Возрастные особенности органов дыхания
Выполнил: студент группы 120-В Чеботар Е.М. Преподаватель: Цыганова Г.А.
Воркута 2013
1. Характеристика строения органов дыхания Возрастные особенности дыхания ребёнка Гигиенические требования к организации воздушного режима в дошкольных учреждениях
1. Характеристика строения органов дыхания
Органы дыхания - совокупность органов обеспечивающих функцию внешнего дыхания человека (газообмен между атмосферным воздухом и циркулирующей по малому кругу кровообращения кровью). Их функция - обеспечение тканей кислородом, необходимым для обменных процессов, и выведение из организма углекислого газа (диоксида углерода). )внешнее дыхание, или вентиляция легких - обмен газов между альвеолами легких и атмосферным воздухом; )обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью; )транспорт газов кровью, т.е процесс переноса кислорода от легких к тканям т углекислого газа от тканей к легким; )обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и клетками тканей; )внутреннее дыхание - биологическое окисление в митохондриях клетки. Из других функций дыхательной системы можно отметить: Участие в процессах терморегуляции
. Температура вдыхаемого воздуха в определенной мере влияет на температуру тела. Вместе с выдыхаемым воздухом организм отдает во внешнюю среду тепло.
Участие в процессах выделения
. Вместе с выдыхаемым воздухом из организма помимо углекислого газа удаляются пары воды, а также пары некоторых других веществ (этиловый спирт).
Участие в иммунных реакциях
. Некоторые клетки легких и дыхательных путей обладают способностью обезвреживать болезнетворные бактерии, вирусы и другие микроорганизмы.
Специфическими функциями дыхательных путей (носоглотки, гортани, трахеи и бронхов) являются: согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха (в зависимости от температуры окружающего воздуха); увлажнение вдыхаемого воздуха (для предотвращения высыхания легких); очищение вдыхаемого воздуха от инородных частиц (пыль). Органы дыхания человека представлены воздухоносными путями, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух, и легкими, где происходит обмен газов.(рис.1) К системе органов дыхания относятся наружный нос, полость носа, глотку, гортань, трахею, бронхи и легкие (рис.2).Все перечисленные органы, кроме легких, являются воздухоносными путями, по которым воздух поступает в главный орган этой системы - в легких. Легкие и легочная паренхима образует дыхательную часть, осуществляющую обмен газов между вдыхаемым воздухом и кровью.
Рис. 1. Строение дыхательной системы
Воздухоносные пути представляют собой последовательно соединенные полости и трубки. Слизистая оболочка воздухоносных путей покрыта мерцательным эпителием. Реснички этих клеток своими движениями изгоняют наружу вместе со слизью попавшие в дыхательные пути инородные частицы.
Рис. 2. Схема строения органов дыхания: Носовая полость
.
Начало воздухоносных (дыхательных) путей составляют парные носовые полоски, ведущие в глотку. Они образованы костями и хрящами, составляющими стенки носа, и выстланы слизистой оболочкой. Вдыхаемый воздух, проходя через нос, очищается от частиц пыли согревается. Околоносные пазухи, т.е полости в костях черепа, называемые также придаточными пазухами носа, сообщаются с носовой полостью через небольшие отверстия. Носовая полость имеет костный о хрящевой остов и сплошной перегородкой делится на правую и левую части. Тремя носовыми раковинами она разделена на носовые ходы: верхний, средний и нижний, по которым проходит вдыхаемый и выдыхаемый воздух.(рис. 3)
В слизистой оболочке содержится большое количество приспособлений для обработки вдыхаемого воздуха: Во-первых, она покрыта мерцательным эпителием, реснички которого способствуют изгонять из носовой полости пыль и инородные предметы. Во-вторых, слизистая оболочка содержит слизистые железы, которые способствуют увлажнять воздух. Также слизь обладает бактерицидными свойствами, а именно понижает способность бактерий к размножению или их убивает. Из полости носа вдыхаемый воздух через хоаны попадает в носоглотку, а затем, пройдя через ротовую часть глотки, в гортань. В ротовую часть глотки поступает также воздух при дыхании через рот. Гортань
. Гортань располагается впереди гортанной части глотки на уровне 4 - 5 шейных позвонков о образована хрящами: непарными - щитовидными и перстневидным, парными - черпаловидными, рожковидными и клиновидными. Вход в гортань со стороны глотки закрывает эластичный надгортанник. Внутренняя поверхность гортани выстлана слизистой оболочкой. Впереди гортани располагаются поверхностные мышцы шеи, сзади - глотка, ее гортанная часть. Гортань при помощи мышц и связок подвижно соединена с подъязычной костью.
При глотании и разговоре гортань слегка смещается вверх и вниз. Вверху гортань сообщается с глоткой, внизу переходит в трахею. Спереди и с боков к гортани прилежит щитовидная железа. Полость гортани подразделяют на три отдела: верхний, средний и нижний. Верхний суживающийся к низу отдел является преддверием гортани. Средний отдел находится между предвечными (ложными) складками вверху и голосовыми (истинными) складками внизу. Трахея и бронхи.
Трахея, являясь продолжением гортани, начинается на уровне нижнего края 6 шейного позвонка и оканчивается на уровне верхнего края 5 грудного позвонка, где она делится на два бронха - правый и левый. Трахея имеет довольно жесткий скелет в виде 16 - 20 полуколец, не замкнутых сзади и соединенных кольцевыми связками. Задняя стенка трахеи, прилежащая к пищеводу, перепончатая, построена из соединительной ткани, содержит мышечные клетки. Слизистая оболочка трахеи покрыта мерцательным эпителием, имеет много желез и лимфоидных узелков. Трахея делится на два бронха, которые входят в правое и левое легкие. В легких бронхи древовидно ветвятся на более мелкие бронхи, которые входят в легочные дольки и образуют ещё более мелкие дыхательные ветви - бронхиолы. Мельчайшие дыхательные бронхиолы разветвляются на альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками.
Альвеолы состоят из очень тонкого плоского эпителия, который снаружи окружен сетью мельчайших, тоже тонкостенных, кровеносных сосудов, что облегчает обмен газов. Легкие.
Правое и левое легкие располагаются в грудной полости, справа и слева от сердца. Покрыты легкие оболочкой - плеврой. Плевра образует вокруг каждого легкого замкнутый плевральный мешочек - плевральную полость, содержащую небольшое количество плевральной жидкости. По форме легкое напоминает конус с уплощенной одной стороной, закругленной верхушкой и основанием, обращенным к диафрагме(рис. 4).На уплощенной средостенной стороне находятся ворота легких, через которые в легкое входят главный бронх, легочная артерия, нервы, а выходят из легкого легочные вены и лимфатические сосуды. Бронхи, сосуды, нервы образуют корень легкого.
Каждое легкое разделено на доли бороздами: правое - на три доли, левое - на две. У долей выделяют сегменты. Сегменты делятся на дольки. Концевые бронхиолы делятся в свою очередь на дыхательные бронхиолы. Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, на стенках которых имеются альвеолы. Одна концевая бронхиола с ее разветвлениями - бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами - называется дыхательным деревом или ацинусом (гроздью). Ацинус - структурная единица легкого. В нем происходит газообмен между притекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. Одной из причин смены воздуха в легких является изменение объема грудной и плевральной полостей. Легкие пассивно следуют за изменением их объема.
Рис. 4. Строение легких
2. Возрастные особенности дыхания ребёнка
дыхание возрастной гигиенический воздушный Дыхательные движения плода заключаются в небольшом расширении грудной клетки, которое сменяется более длительным спаданием, а затем еще более длительной паузой. При вдохе легкие не расправляются, а только возникает небольшое отрицательное давление в плевральной щели, которое отсутствует в момент спадания грудной клетки. Значение дыхательных движений плода заключается в том, что они способствуют увеличению скорости движения крови по сосудам и ее притоку к сердцу. А это приводит к улучшению кровоснабжения плода и снабжения тканей кислородом. Кроме того, дыхательные движения плода рассматриваются как форма тренировки функции легких. Дыхание новорожденного.
Возникновение первого вдоха новорожденного обусловлено рядом причин. После перевязки пупочного канатика у новорожденного прекращается плацентарный обмен газов между кровью плода и матери. Это приводит к увеличению содержания в крови углекислого газа, раздражающего клетки дыхательного центра и вызывающего возникновение ритмического дыхания.
Причиной возникновения первого вдоха новорожденного является изменение условий его существования. Действие различных факторов внешней среды на все рецепторы поверхности тела становится тем раздражителем, который рефлекторно способствует возникновению вдоха. Особенно мощным фактором является раздражение кожных рецепторов. Первый вдох новорожденного особенно труден. При его осуществлении преодолевается упругость легочной ткани, которая увеличена за счет сил поверхностного натяжения стенок спавшихся альвеол и бронхов. После возникновения первых 1 - 3 дыхательных движений легкие полностью расправляются и равномерно наполняются воздухом. Грудная клетка растет быстрее, чем легкие, поэтому в плевральной полости возникает отрицательное давление, и создаются условия для постоянного растяжения легких. Создание отрицательного давления в плевральной полости и поддержание его на постоянном уровне зависит и от свойств плевральной ткани. Она обладает высокой всасывательной способностью. Поэтому газ, введенный в плевральную полость и уменьшивший в ней отрицательное давление, быстро всасывается, и отрицательное давление в ней снова восстанавливается. Механизм акта дыхания у новорожденного.
Особенности дыхания ребенка связаны со строением и развитием его грудной клетки. У новорожденного грудная клетка имеет пирамидальную форму, к 3 годам она становится конусообразной, а к 12 годам - почти такой же, как и у взрослого. У новорожденных эластичная диафрагма, ее сухожильная часть занимает малую площадь, а мышечная - большую. По мере развития мышечная часть диафрагмы увеличивается еще больше. Она начинает атрофироваться с 60-летнего возраста, и взамен ее увеличивается сухожильная часть. Поскольку у грудных детей в основном диафрагмальное дыхание, то во время вдоха должно преодолеваться сопротивление внутренних органов, находящихся в брюшной полости. Кроме того, при дыхании приходится преодолевать упругость легочной ткани, которая у новорожденных еще велика и уменьшается с возрастом. Приходится преодолевать также бронхиальное сопротивление, которое у детей значительно больше, чем у взрослых. А поэтому работа, затрачиваемая на дыхание, у детей значительно больше по сравнению со взрослыми.
Изменение с возрастом типа дыхания.
Диафрагмальное дыхание сохраняется вплоть до второй половины первого года жизни. По мере роста ребенка грудная клетка опускается вниз и ребра принимают косое положение. При этом у грудных детей наступает смешанное дыхание (грудобрюшное), причем более сильная подвижность грудной клетки наблюдаются в ее нижних отделах. В связи с развитием плечевого пояса (3 - 7 лет) начинает преобладать грудное дыхание. С 8 - 10 лет возникают половые различия в типе дыхания: у мальчиков устанавливается преимущественно диафрагмальный тип дыхания, а у девочек - грудной.
Изменение с возрастом ритма и частоты дыхания.
У новорожденных и грудных детей дыхание аритмичное. Аритмичность выражается в том, что глубокое дыхание сменяется поверхностным, паузы между вдохами и выдохами неравномерны. Продолжительность вдоха и выдоха у детей короче, чем у взрослых: вдох равен 0,5 - 0,6 с (у взрослых - 0,98 - 2,82 с), а выдох - 0,7 - 1 с (у взрослых - от 1,62 до 5,75 с). Уже с момента рождения устанавливается такое же, как и у взрослых, соотношение между вдохом и выдохом: вдох короче выдоха.
Частота дыхательных движений у детей уменьшается с возрастом. У плода она колеблется в пределах 46 - 64 в минуту. До 8 лет частота дыханий (ЧД) у мальчиков больше, чем у девочек. К периоду полового созревания ЧД у девочек становится больше, и это соотношение сохраняется в течение всей жизни. К 14 - 15-летнему возрасту ч. д. приближается к величине у взрослого человека. Частота дыхания у детей значительно больше, чем у взрослых, изменяется под влиянием различных воздействий. Она увеличивается при психическом возбуждении, небольших физических упражнениях, незначительном повышении температуры тела и среды. Изменение с возрастом величины дыхательного и минутного объемов легких, их жизненной емкости.
У новорожденного ребенка легкие малоэластичны и относительно велики. Во время вдоха их объем увеличивается незначительно, всего на 10 - 15 мм. Обеспечение организма ребенка кислородом происходит за счет увеличения частоты дыхания. Дыхательный объем легких увеличивается с возрастом вместе с уменьшением частоты дыхания.
С возрастом абсолютная величина МОД увеличивается, но относительный МОД (отношение МОД к массе тела) уменьшается. У новорожденных и детей первого года жизни он в два раза больше, чем у взрослых. Это связано с тем, что у детей при одинаковом относительном дыхательном объеме частота дыханий в несколько раз больше, чем у взрослых. В связи с этим легочная вентиляция на 1 кг массы тела у детей больше (у новорожденных она равна 400 мл, в 5 - 6-летнем возрасте она составляет 210, в 7-летнем - 160, в 8 - 10-летнем - 150, 11 - 13-летнем - 130 - 145, 14-летних - 125, а у 15 - 17-летних - 110). Благодаря этому обеспечивается большая потребность растущего организма в О2.
Величина ЖЕЛ увеличивается с возрастом в связи с ростом грудной клетки и легких. У ребенка 5 - 6 лет она равна 710-800 мл, в 14 - 16 лет - 2500 - 2600 мл. С 18 до 25 лет жизненная емкость легких является максимальной, а после 35 - 40 лет уменьшается. Величина жизненной емкости легких колеблется в зависимости от возраста, роста, типа дыхания, пола (у девочек на 100 - 200 мл меньше, чем у мальчиков). У детей при физической работе дыхание изменяется своеобразно. Во время нагрузки увеличивается ЧД и почти не меняется ДО. Такое дыхание неэкономно и не может обеспечить длительное выполнение работы. Легочная вентиляция у детей при выполнении физической работы увеличивается в 2 - 7 раз, а при больших нагрузках (беге на средние дистанции) почти в 20 раз. У девочек при выполнении максимальной работы потребление кислорода меньше, чем у мальчиков, особенно в 8 - 9 лет и в 16 - 18. Все это следует учитывать при занятиях физическим трудом и спортом с детьми различного возраста. Возрастные особенности системы дыхания.
Дети до 8-11 лет имеют недоразвитую носовую полость, набухшую слизистую оболочку и сужены носовые ходы. Это затрудняет дыхание носом и поэтому дети часто дышат с открытым ртом, что может способствовать простудным заболеваниям, воспалению глотки и гортани. Кроме того, постоянное дыхание ртом может привести к частым отитов, бронхитов, сухости полости рта, к неправильному развитию твердого неба, к нарушению нормального положения носовой перегородки и др.. Простудно - инфекционные заболевания слизистой носа почти всегда способствуют ее дополнительному отеку и еще большему уменьшению и к тому суженных носовых проходов у детей, дополнительно способствует усложнению их дыхание носом. Поэтому простудные заболевания детей требуют быстрого и эффективного лечения, тем более, что инфекция может попадать в полости костей черепа вызывая соответствующие воспаление слизистой этих полостей и развитие хронического насморка. Из полости носа воздух попадает через хоаны в глотку, куда открываются также ротовая полость (зовет), слуховые (евстахиевы каналы) трубки, и берут начало гортань и пищевод. У детей до 10-12 лет глотка очень короткая, что приводит к тому, что инфекционные заболевания верхних дыхательных путей часто осложняются воспалением среднего уха, так как инфекция туда легко попадает через короткую и широкую слуховую трубу. Об этом следует помнить при лечении простудных заболеваний детей, а также при организации занятий по физической культуре, особенно на базе водных бассейнов, по зимним видам спорта и тому подобное. Вокруг отверстий из полости рта, носа и слуховых трубок в глотке находятся узлы, предназначенные защищать организм от болезнетворных микроорганизмов, которые могут попадать в рот и глотки вместе с воздухом, который вдыхает, или с пищей или водой, употребляемых. Эти образования называются аденоиды или гланды (миндалины).
Из носоглотки воздух попадает в гортань, которая состоит из хрящей, связок и мышц. Полость гортани со стороны глотки при глотании пищи прикрывается эластичным хрящом - надгортанником, который противодействует попаданию пищи в поветряности пути. В верхней части гортани расположены также голосовые связки. Вообще, гортань у детей более короткая, чем у взрослых. Наиболее интенсивно этот орган растет в первые 3 года жизни ребенка, и в период полового созревания. В последнем случае формируются половые различия в строении гортани: у мальчиков она становится более широкой (особенно на уровне щитовидного хряща), появляется кадык и голосовые связки становятся более длинными, что обусловливает ломкую голоса конечного формированием более низкого голоса у мужчин. От нижнего края гортани отходит трахея, которая далее разветвляется на два бронха, которые и поставляют воздух в соответствии с левого и правого легкого. Слизистая оболочка путей детей (до 15-16 лет) очень уязвима к инфекциям за счет того, что содержит меньшее количество слизистых желез и очень нежная. Состояние внешнего дыхания характеризуется функциональными и объемными показателями.
К функциональным показателям относят прежде всего тип дыхания. Дети до 3-х лет имеют диафрагмальный тип дыхания. С 3 до 7 лет у всех детей формируется грудной тип дыхания. С 8 лет начинают проявляться половые особенности типа дыхания: у мальчиков постепенно развивается брюхо - диафрагмальный тип дыхания, а у девочек совершенствуется грудной тип дыхания. Закрепление такой дифференциации завершается в 14-17 лет. Следует заметить, что тип дыхания может изменяться в зависимости от физической нагрузки. При интенсивном дыхании у ребят начинает активно работать не только диафрагма, а и грудная клетка, а у девушек вместе с грудной клеткой активируется и диафрагма.
Вторым функциональным показателем дыхания является частота дыханий (количество вдохов или выдохов за I минуту), которая значительно уменьшается с возрастом. Органы дыхания человека очень важны для жизнедеятельности организма, так как снабжают кислородом ткани и выводят из них углекислый газ. К верхним дыхательным путям относятся носовые отверстия, доходящие до голосовых связок, а к нижним - бронхи, трахея и гортань. В момент рождения ребёнка строение органов дыхания ещё не до конца развито, что и составляет особенности дыхательной системы у грудных детей. Требования к воздушно-тепловому режиму.
Температура воздуха в учебных помещениях должна соответствовать значениям, приведенным в таблице 1
Табл. 1. Нормативы температуры воздуха в учебных помещениях Климатический районСезон годаОптимальные значения, °СДопустимые значения, °С Холодный Умеренный ЖаркийЗима 21 - 22 18 - 20 17 - 1918 - 23 17 - 22 16 - 21Умеренный Жаркий Весна 18 - 22 23 - 2417 - 23 20 - 26Умеренный Жаркий Осень 16 - 22 24 - 2615 - 23 20 - 28 При обычном остеклении зданий, расположенных в умеренном климате, температура воздуха должна составлять: в спортзале и учебных мастерских - 15 - 17 С; в кабинетах информатики - оптимальная 19 - 21 С, допустимая 18 - 22 С; в медицинском кабинете - 21 - 23 С; в рекреациях - 16 - 18 С; в библиотеке, кабинете психолога - 17 - 21 С; спальня - 19-20 С; игровая - 20-22 С. Температура воздуха в учебных помещениях с ленточным остеклением зависит от их ориентации: северная ориентация окон - оптимальный температурный диапазон составляет 21- 22°С,допустимый - 18- 24°С; южная ориентация окон - 19- 20°С; восточная ориентация окон -20- 21°С. Для контроля температуры воздуха учебные помещены должны быть оснащены термометрами. Относительная влажность воздуха в основных помещениях должна составлять 40 - 60%, скорость движения воздуха не более 0,1м/сек. Здания учреждений оборудуют системами центрального отопления и вентиляции. Отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха в зданиях учреждений следует предусматривать в соответствии с требованиями строительных норм и правил к общественным зданиям и сооружениям. Паровое отопление не используют. В качестве нагревательных приборов используют радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Средняя температура поверхности на обогревательных приборов не должна превышать 80 С. Отопительные приборы ограждают съемными деревянными решетками, располагают под оконными проемами. Ограждения из древесно-стружечных плит и других полимерных материалов не допускаются. Паровое отопление не используют. В качестве нагревательных приборов используют радиаторы, трубчатые нагревательные элементы, встроенные в бетонные панели. Средняя температура поверхности нагревательных приборов не должна превышать 80 С. Отопительные приборы ограждают съемными деревянными решетками, располагают под оконными проемами. Ограждения из древесно-стружечных плит и других полимерных материалов не допускаются. Для поддержания в учебное время расчетной температуры и нормируемой относительной влажности воздуха в учебных помещениях при использовании воздушного отопления, совмещенного с вентиляцией, следует предусмотреть автоматическое управление системой.
Дыхание – необходимый для жизни процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей средой. Дыхание обеспечивает постоянное поступление в организм кислорода, необходимого для осуществления окислительных процессов, являющихся источником энергии. Без доступа кислорода жизнь продолжается лишь несколько минут. При окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма.
^ В понятие дыхания включают следующие процессы:
1. внешнее дыхание – обмен газов между внешней средой и легкими – легочная вентиляция;
2. обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров – легочное дыхание ;
3. транспорт газов кровью, перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа в легкие;
4. обмен газов в тканях ;
5. внутреннее или тканевое дыхание – биологические процессы, происходящие в митохондриях клеток.
Дыхательная система человека состоит из:
1) воздухоносных путей, к которым относятся полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи;
2) легких - состоящих из бронхиол, альвеолярных мешочков и богато снабженных сосудистыми разветвлениями;
3) костно-мышечной системы, обеспечивающей дыхательные движения: к ней относятся ребра, межреберные и другие вспомогательные мышцы, диафрагма.
С ростом и развитием организма увеличивается объем легких. Легкие у детей растут главным образом за счет увеличения объема альвеол (у новорожденных диаметр альвеолы 0,07 мм, у взрослого он достигает 0,2 мм. До 3 лет происходит усиленный рост легких и дифференцировка их отдельных элементов. Число альвеол к 8 годам достигает числа их у взрослого человека. В возрасте от 3 до 7 лет темпы роста легких снижаются. Особенно интенсивный рост легких отмечается между 12 и 16 годами. Вес обоих легких в 9-10 лет равен 395 г, а у взрослых почти 1000 г. Объем легких к 12 годам увеличивается в 10 раз по сравнению с объемом легких новорожденного, а к концу периода полового созревания - в 20 раз (в основном за счет увеличения объема альвеол). Соответственно изменяется газообмен в легких, увеличение суммарной поверхности альвеол приводит к возрастанию диффузных возможностей легких.
В возрасте 8-12 лет происходит плавное созревание морфологических структур легких и физическое развитие организма. Однако между 8 и 9 годами жизни удлинение бронхиального дерева преобладает над его расширением. В результате этого снижение динамического сопротивления дыхательных путей замедляется, а в ряде случаев динамики трахеобронхиального сопротивления нет. Плавно, с тенденцией к возрастному увеличению, изменяются и объемные скорости дыхания. Качественные изменения на грани 8-12 лет претерпевают эластические свойства легких и тканей грудной клетки. Возрастает их растяжимость.
Частота дыхания у детей 8-12 лет колеблется в пределах от 22 до 25 вдохов в минуту без четкой возрастной зависимости. Дыхательный объем увеличивается со 143 до 220 мл у девочек и со 167 до 214 мл у мальчиков. При этом минутный объем дыхания у мальчиков и девочек не имеет достоверных различий. Он плавно снижается у детей от 8 до 9 лет и практически не меняется между 10 и 11 годами. Снижение относительной вентиляции между 8 и 9 годами и ее тенденция к снижению от 11 к 12 годам свидетельствует об относительной гипервентиляции легких у младших детей по сравнению с более старшими. Прирост статических объемов легких наиболее выражен у девочек от 10 до 11 лет и у мальчиков от 10 до 12 лет.
Такие показатели, как длительность задержки дыхания, максимальная вентиляция легких (МВЛ), ЖЕЛ определяются у детей с 5-летнего возраста, когда они могут сознательно регулировать дыхание.
Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) дошкольников в 3-5 раз меньше, чем у взрослых, а младшем школьном возрасте - в 2 раза меньше. В возрасте 7-11 лет отношение ЖЕЛ к массе тела (жизненный индекс) составляет 70 мл/кг (у взрослого - 80 мл/кг).
Минутный объем дыхания (МОД) на протяжении дошкольного и младшего школьного возраста постепенно растет. Этот показатель за счет высокой частоты дыхания у детей меньше отстает от взрослых величин: в 4 года - 3.4 л/мин, в 7 лет - 3.8 л/мин, в 11 лет - 4-6 л/мин.
Продолжительность задержки дыхания у детей невелика, так как у них очень высокая скорость обмена веществ, большая потребность в кислороде и низкая адаптация к анаэробным условиям. У них очень быстро снижается содержание оксигемоглобина в крови и уже при его содержании 90-92% в крови задержка дыхания прекращается (у взрослых задержка дыхания прекращается при значительно более низком содержании оксигемоглобина - 80-85%, а у адаптированных спортсменов - даже при 50-60%). Длительность задержки дыхания на вдохе (проба Штанге) в возрасте 7-11 лет порядка 20-40 с (у взрослых - 30-90 с), а на выдохе (проба Генчи) -15-20 с (у взрослых - 35-40 с).
Величина МВЛ достигает в младшем школьном возрасте всего 50-60 л/мин (у нетренированных взрослых людей она порядка 100-140 л/мин, а у спортсменов - 200 л/мин и более).
Показатели функционального состояния воздухоносных путей и легочной ткани изменяются в тесной связи с изменением антропометрических характеристик организма детей на данном этапе онтогенеза. В переходный период из «второго детства» к подростковому возрасту (у девочек в 11-12 лет, у мальчиков с 12 лет) она наиболее выражена. Базально-апикальный градиент вентиляции, характеризующий неравномерность распределения газов в легких, у детей до 9 лет остается ниже, чем у взрослых. В 10-11 лет выявляется достоверный градиент кровенаполнения между верхними и нижними зонами легких. Отмечается большая неоднородность отношения вентиляции (кровоток в нижних зонах легких) и тенденция к его увеличению с возрастом.
Из-за неглубокого дыхания и сравнительно большого объема «мертвого пространства» эффективность дыхания у детей невысока. Из альвеолярного воздуха в кровь переходит меньше кислорода и много кислорода оказывается в выдыхаемом воздухе. Кислородная емкость крови в результате мала - 13-15 об.% (у взрослых - 19-20 об.%).
Однако, в ходе исследований было установлено, что при адаптации к дозированной физической нагрузке мальчиков 8 и 12 лет под влиянием работы умеренной интенсивности увеличивается легочная вентиляция, заметно возрастает потребление кислорода, повышается эффективность дыхания. Было показано, что физическая нагрузка приводила к некоторому перераспределению величин регионарных дыхательных объемов воздуха, их большей функциональной нагрузке верхних зон легких.
В процессе возрастного развития повышается эффективность газообмена в легких, поглощение кислорода увеличивается до 3,9%, а выделение углекислого газа - до 3,8%. Относительные величины потребления кислорода продолжают снижаться, наиболее заметно в 9 лет - 4,9 мл/(мин×кг), в 11 лет показатель равен 4,6 мл/ (мин-кг) у девочек и 4,85 мл/(мин×кг) у мальчиков. Относительное содержание кислорода в крови у детей в возрасте 9-12 лет составляет 1/4 уровня детей грудного возраста и 1/2 уровня детей 4-7 лет. Однако количество физически растворимого в крови кислорода с возрастом, увеличивается (у 7 летних оно не превышало 90 мм рт.ст., у 8-10 летних равно 93-97 мм рт.ст.).
Половые различия функциональных показателей дыхательной системы появляются с первыми признаками полового созревания (у девочек с 10-11 лет, у мальчиков с 12 лет). Неравномерность развития дыхательной функции легких остается особенностью данного этапа индивидуального развития организма ребенка.
Между 8 и 9 годами жизни на фоне усиленного роста бронхиального дерева значительно снижается относительное альвеолярная вентиляция легких и относительное содержание кислорода в крови. Характерно затихание темпов развития дыхательной функции в препубертатном периоде, вновь его усиление в начале препубертата. После 10 лет после относительной стабилизации функциональных показателей, усиливаются их возрастные преобразования: увеличиваются легочные объемы, растяжимость легких, еще больше уменьшаются относительные величины легочной вентиляции и поглащений кислорода легкими, начинают различаться функциональные показатели у мальчиков и девочек.
^ Механизм регуляции дыхания весьма сложен. Дыхательный центр обеспечивает ритмичную смену фаз дыхательного цикла благодаря замыканию в нем сигнализацией от органов дыхания и рецепторов сосудов. Дыхательный центр имеет хорошо развитые связи со всеми отделами центральной нервной системы, благодаря чему его деятельность может объединиться с деятельностью любой части центральной нервной системы. Этим обеспечивается перестройка деятельности дыхательного центра и приспособление процесса дыхания к изменяющейся жизнедеятельности организма. В регуляции дыхания имеют преобладающее значение нервно-рефлекторные механизмы. Гуморальные факторы действуют не непосредственно на дыхательный центр, а через периферические и центральные хеморецепторы. Выявлена роль коры головного мозга в регуляции дыхания.
К моменту рождения центральные механизмы регуляции дыхания обеспечиваются ретикумерными структурами моста, сенсорной корой и рядом образований лимбической системы в дальнейшем постнатальном развитии в регуляцию дыхательной функции включаются новые структуры: парафисцикумерный комплекс зрительного бугра, задний и латеральный гипоталамус. Эффекторный отдел функциональной дыхательной системы оформляется и достигает зрелости уже к 24-28 й неделе эмбриогенеза. Хеморецепторный гломус у новорожденных обладает высокой чувствительностью к изменению рО2 и рСО2 крови, что указывает на достаточную зрелость самого гломуса и идущих от него нервных путей. Такая автоматизированная функция, как дыхание, уже с первых дней жизни начинает совершенствоваться не только в результате продолжающегося развития синапсов и новых связей, но и благодаря быстрому образованию условно-рефлекторных реакций. Именно они обеспечивают наилучшее приспособление организма ребенка к окружающей среде.
Уже с первых часов жизни дети отвечают увеличением вентиляции на падение рО2 крови и снижением вентиляции на вдыхание кислорода. В отличие от взрослых реакция на колебание кислорода в крови у новорожденных незначительна и не стойка. С возрастом большое значение в усилении легочной вентиляции приобретает увеличение дыхательного объема. В дошкольном и младшем школьном возрасте прирост легочной вентиляции достигается преимущественно за счет учащения дыхания. У подростков дефицит кислорода во вдыхаемом воздухе вызывает увеличение дыхательного объема, и только у половины из них увеличивается и частота дыхания. Реакция дыхательного центра на изменение концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе и его содержание в артериальной крови также изменяется в онтогенезе и в школьном возрасте достигает уровня взрослых. В период полового созревания происходят временные нарушения регуляции дыхания и организм подростков отличается меньшей устойчивостью к недостатку кислорода; чем организм взрослого человека. Увеличивающая по мере роста и развития организма потребность в кислороде обеспечивается совершенствованием регуляции дыхательного аппарата, приводящей к возрастающей экономизации его деятельности. По мере созревания коры больших полушарий, совершенствуется возможность произвольно изменять дыхание - подавлять дыхательные движения или производить максимальную вентиляцию легких.
У взрослого человека во время мышечной работы увеличивается легочная вентиляция в связи с учащением и углублением дыхания. Такие виды деятельности, как бег, плавание, бег на коньках и лыжах, езда на велосипеде, резко повышают объем легочной вентиляции. У тренированных людей усиление легочного газообмена идет главным образом за счет увеличения глубины дыхания. Дети же в силу особенностей их аппарата дыхания не могут при физических нагрузках значительно изменить - глубину дыхания, а учащают дыхание. И без того частое и поверхностное дыхание у детей при физических нагрузках становится еще более частым и поверхностным. Это приводит к более низкой эффективности вентиляции легких, особенно у маленьких детей. Организм подростка, в отличии от взрослого, быстрее достает максимального уровня потребления кислорода, но и быстрее прекращает работу из-за неспособности долго поддерживать потребление кислорода на высоком уровне. Произвольные изменения дыхания играют важную роль при выполнении ряда дыхательных движений и помогают правильно сочетать определенные с фазой дыхания (вдохом и выдохом).
Одним из важных факторов в обеспечении оптимального функционирования дыхательной системы при различного вида нагрузках является регуляция соотношения вдоха и выдоха. Наиболее эффективным и облегчающим физическую и умственную деятельности является дыхательный цикл, в котором выдох длиннее вдоха. Научить детей правильно дышать при ходьбе, беге и других видах деятельности - одна из задач учителя. Одно из условий правильного дыхания - это забота о развитии грудной клетки, потому что длительность и амплитуда дыхательного цикла зависят от действия внешних факторов и внутренних свойств системы легкие - грудная клетка. Для этого важно правильное расположение тела, особенно во время сидения за партой, дыхательная гимнастика и другие физические упражнения, развивающие мускулатуру, приводящую в движение грудную клетку.
Особенно полезны в этом отношении такие виды спорта, как плавание, гребля, катание на коньках, ходьба на лыжах. Обычно человек с хорошо развитой грудной клеткой дышит равномерно и правильно. Надо приучать детей ходить и стоять, соблюдая правильную осанку, так как это содействует расширению грудной клетки, облегчает деятельность легких и обеспечивает более глубокое дыхание. При согнутом положении тела в организм поступает меньшее количество воздуха. Правильное положение туловища детей в процессе различных видов деятельности содействует расширению грудной клетки, обеспечивает глубокое дыхание, Наоборот, при согнутом положении тела создаются обратные условия, нарушается нормальная деятельность легких, ими поглощается меньшее количество воздуха, а вместе с этим и кислорода, что снижает сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам внешней среды.
Дыхательная система в старости . Наблюдаются атрофические процессы в слизистой оболочке органов дыхания, дистрофические и фиброзно-склеротические изменения хрящей трахеобронхиального дерева. Стенки альвеол истончаются, снижается их эластичность, утолщается мембрана. Существенно изменяется структура общей емкости легких: уменьшается жизненная емкость, увеличивается остаточный объем. Все это нарушает легочный газообмен, снижает эффективность вентиляции. Характерной особенностью возрастных изменений является напряженное функционирование дыхательной системы. Это находит отражение в росте вентиляционного эквивалента, снижении коэффициента использования кислорода, увеличении частоты дыхания и амплитуды дыхательных колебаний транспульмонального давления.
С возрастом ограничиваются функциональные возможности дыхательной системы. В этом отношении показательны возрастное снижение максимальной вентиляции легких, максимальных уровней транспульмонального давления, работы дыхания. Отчетливо уменьшаются у пожилых и старых людей максимальные величины вентиляционных показателей в условиях напряженного функционирования при гипоксии, гиперкапнии, физической нагрузке. Касаясь причин этих нарушений, следует отметить изменения костно-мышечного аппарата грудной клетки - остеохондроз грудного отдела позвоночника, окостенение реберных хрящей, дегенеративно-дистрофические изменения реберно-позвоночных сочленений, атрофические и фиброзно-дистрофические процессы в дыхательных мышцах. Указанные сдвиги приводят к изменению формы грудной клетки и уменьшению ее подвижности.
Одной из важнейших причин возрастных изменений легочной вентиляции, напряженного ее функционирования является нарушение бронхиальной проходимости вследствие анатомо-функциональных изменений бронхиального дерева (инфильтрация стенок бронхов лимфоцитами и плазматическими клетками, склерозирование бронхиальных стенок, появление в просвете бронхов слизи, спущенного эпителия, деформации бронхов из-за перибронхиального разрастания соединительной ткани). Ухудшение бронхиальной проходимости связано также со снижением эластичности легких (уменьшается эластическая тяга легких). Увеличение объема воздухоносных путей и, следовательно, мертвого пространства с соответствующим снижением доли альвеолярной вентиляции ухудшают условия газообмена в легких. Характерны снижение напряжения кислорода и рост напряжения углекислоты в артериальной крови, что обусловлено ростом альвеолоартериальных градиентов этих газов и отражает нарушение легочного газообмена на этапе альвеолярный воздух - капиллярная кровь. К причинам артериальной гипоксемии при старении относятся неравномерность вентиляции, несоответствие вентиляции и кровотока в легких, рост анатомического шунтирования, уменьшение поверхности диффузии со снижением диффузионной способности легких. Среди указанных факторов решающее значение имеет несоответствие вентиляции и перфузии легких. В связи с ослаблением рефлекса Геринга - Брейера нарушаются реципрокные отношения между экспираторными и инспираторными нейронами, что способствует учащению дыхательных аритмий.
Возникающие изменения ведут к снижению адаптационных возможностей дыхательной системы, к возникновению гипоксии, которая резко усиливается при стрессовых ситуациях, патологических процессах аппарата внешнего дыхания.
^
VI. Возрастные особенности системы пищеварения
и ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ
Пищеварение - это процесс расщепления пищевых структур до компонентов, утративших видовую специфичность и способных всасываться в желудочно-кишечном тракте. При этом пластическая и энергетическая ценность питательных веществ сохраняется. Попадая в кровь и лимфу, питательные вещества включаются в обмен веществ организма и усваиваются его тканями. Следовательно, пищеварение обеспечивает питание организма и тесно связано с ним.
В период внутриутробного развития функции органов пищеварения выражены слабо в связи с отсутствием пищевых раздражителей, стимулирующих секрецию их желез. Околоплодная жидкость, которую плод заглатывает со второй половины внутриутробного периода развития, является слабым раздражителем пищеварительных желез. В ответ на это они выделяют секрет, переваривающий небольшое количество белков, содержащихся в околоплодной жидкости. Секреторная функция пищеварительных желез усиленно развивается после рождения под влиянием раздражающего действия пищевых веществ, вызывающих рефлекторное выделение пищеварительных соков.
Различают лактотрофное, искусственное и смешанное питание. При лактотрофном типе питания питательные вещества молока гидролизуются посредством ферментов с последующей все возрастающей ролью собственного пищеварения. Усиление секреторной деятельности пищеварительных желез развивается постепенно и резко повышается при переходе на смешанное и особенно искусственное питание детей.
С переходом на прием плотной пищи особое значение приобретают ее размельчение, смачивание и формирование пищевою комка, что достигается с помощью жевания. Жевание становится эффективным сравнительно поздно к 1,5 – 2 годам. В первые месяцы после рождения зубы находятся под слизистой оболочкой десен. Прорезывание молочных зубов происходит с 6 до 30-го месяца в определенной последовательности разных зубов. Молочные зубы заменяются постоянными в период с 5 - 6 до 12 - 13 лет. При прорезывании молочных зубов жевательные движения слабые аритмичные, с увеличением числа зубов они становятся ритмичными и по силе, длительности, характеру приводятся в соответствие со свойствами пережевываемой пищи. В пубертатном периоде развитие зубов заканчивается, за исключением третьих коренных (зубы мудрости), которые прорезываются в 18 - 25 лет.
С появлением молочных зубов у ребенка начинается выраженное слюноотделение. Оно усиливается на протяжении первого года жизни и продолжает совершенствоваться по количеству и составу слюны с увеличением разнообразия пищи.
У новорожденных желудок имеет округлую форму и расположен горизонтально. К 1 году он становится продолговатым и приобретает вертикальное положение. Форма, характерная для взрослых, формируется к 7 - 11 годам. Слизистая оболочка желудка детей менее складчатая и более тонка, чем у взрослых, содержит меньше желез, а в каждой из них число гланулоцитов меньше, чем у взрослых. С возрастом увеличивается общее число желез и число их на 1 мм 2 слизистой оболочки. Желудочный сок беднее ферментами, активность их еще мала. Это затрудняет процесс переваривания пищи. Низкое содержание соляной кислоты снижает бактерицидные свойства желудочного сока, что приводит к частым желудочно-кишечным заболеваниям детей.
Железы тонкой кишки, так же как и железы желудка, функционально не вполне развиты. Состав кишечного сока у ребенка такой же, как и у взрослого, но переваривающая сила ферментов значительно меньше. Она возрастает одновременно с повышением активности желудочных желез и увеличением кислотности его сока. Поджелудочная железа выделяет тоже менее активный сок. Кишечник ребенка отличается активной и очень неустойчивой перистальтикой. Она может легко усиливаться под влиянием местного раздражения (поступление пищи, ее брожение в кишечнике) и различных внешних воздействий. Так, общее перегревание ребенка, резкое звуковое раздражение (крик, стук), увеличение его двигательной активности приводят к усилению перистальтики. В связи с тем что у детей относительно большая длина кишечника и длинная, но слабая, легко растягивающаяся брыжейка, возникает возможность возникновения заворотов кишок. Двигательная функция желудочно-кишечного тракта становится такой же, как у взрослых, к 3-4 годам.
В дошкольном возрасте интенсивно развиваются функции поджелудочной железы и печени ребенка. В возрасте 6-9 лет активность желез пищеварительного тракта значительно усиливается, пищеварительные функции совершенствуются. Принципиальное отличие пищеварения в детском организме от взрослого заключается в том, что у них представлено только пристеночное пищеварение и отсутствует внутриполостное переваривание пищи.
Недостаточность процессов всасывания в тонком кишечнике в некоторой степени компенсируется возможностью всасывания в желудке, которая сохраняется у детей до 10-летнего возраста.
Особенностью обменных процессов в детском организме является преобладание анаболических процессов (ассимиляции) над катаболическими (диссимиляции). Растущему организму требуются повышенные нормы поступления питательных веществ, особенно белков. Для детей характерен положительный азотистый баланс, т. е. поступление азота в организм превышает его выведение.
Использование питательных продуктов идет в двух направлениях:
Для обеспечения роста и развития организма (пластическая функция)
Для обеспечения двигательной активности (энергетическая функция).
Для детей в связи с большой интенсивностью обменных процессов характерна более высокая, чем у взрослых, потребность в воде и витаминах. Относительная потребность в воде (на 1 кг массы тела) с возрастом снижается, а абсолютная суточная величина потребления воды нарастает: в возрасте 1 года необходимо 0.8 л, в 4 года - 1 л, в 7-10 лет 1,4 л, в 11-14 лет- 1,5 л.
В детском возрасте также необходимо постоянное поступление в организм минеральных веществ: для роста костей (кальций, фосфор), для обеспечения процессов возбуждения в нервной и мышечной ткани (натрий и калий), для образования гемоглобина (железо) и др.
Энергетический обмен у детей дошкольного и младшего школьного возраста значительно (почти в 2 раза) превышает уровень обмена у взрослых, снижаясь наиболее резко в первые 5 лет и менее заметно - на протяжении всей последующей жизни. Суточный расход энергии растет с возрастом: в 4 года - 2000 ккал, в 7 лет - 2400 ккал, в 11 лет - 2800 ккал.
^ VII. Возрастные особенности эндокринной системы
В регуляции функций организма важная роль принадлежит эндокринной системе. Органы этой системы - железы внутренней секреции - выделяют особые вещества (гормоны), оказывающие существенное и специализированное влияние на обмен веществ, структуру и функцию органов и тканей. Гормоны изменяют проницаемость клеточных мембран, обеспечивая доступ в клетки питательных и регуляторных веществ. Они непосредственно действуют на генетический аппарат в клеточных ядрах, регулируя считывание наследственной информации, усиливая синтез РНК и, соответственно, процессы синтеза белка и ферментов в организме. С участием гормонов формируются в развивающемся организме процессы адаптации к различным условиям внешней среды, в том числе к стрессовым ситуациям.
Эндокринные железы человека невелики по размерам, имеют очень небольшую массу (от долей грамма до нескольких граммов), богато снабжены кровеносными сосудами. Кровь приносит к ним необходимый строительный материал и уносит химически активные секреты. К эндокринным железам подходит разветвленная сеть нервных волокон, их деятельность постоянно контролирует нервная система.
Еще до рождения ребенка начинают функционировать некоторые железы внутренней секреции, которые имеют большое значение и в первые годы после рождения (эпифиз, вилочковая железа, гормоны поджелудочной железы и коры надпочечников).
^ Щитовидная железа. В процессе онтогенеза масса щитовидной железы значительно возрастает - с 1 г в период новорожденности до 10 г к 10 годам. С началом полового созревания рост железы особенно интенсивен, в этот же период возрастает функциональное напряжение щитовидной железы, о чем свидетельствует значительное повышение содержания суммарного белка, который входит в состав гормона щитовидной железы. Содержание тиреотропина в крови интенсивно нарастает до 7 лет.
Увеличение содержания тироидных гормонов отмечается к 10 годам и на завершающих этапах полового созревания (15-16 лет). В возрасте от 5-6 к 9-10 годам качественно изменяются гипофизарно-щитовидные взаимоотношения- снижается чувствительность щитовидной железы к тирео-тропным гормонам, наибольшая чувствительность к которым отмечена в 5-6 лет. Это свидетельствует о том, что щитовидная железа имеет особенно большое значение для развития организма в раннем возрасте.
Недостаточность функции щитовидной железы в детском возрасте приводит к кретинизму. При этом задерживается рост и нарушаются пропорции тела, задерживается половое развитие, отстает психическое развитие. Раннее выявление гипофункции щитовидной железы и соответствующее лечение оказывают значительный положительный эффект.
Резкую реакцию растущего организма вызывает недостаточная функция паращитовидных желез, регулирующих кальциевый обмен в организме. При их гипофункции содержание кальция в крови падает, повышается возбудимость нервной и мышечной тканей, развиваются судороги. Гиперфункция паращитовидных желез приводит к вымыванию кальция из костей и повышению его концентрации в крови. Это приводит к излишней гибкости костей, деформации скелета и отложению кальция в кровеносных сосудах и других органах.
Раннее развитие вилочковой железы (тимуса) обеспечивает высокий уровень иммунитета в организме. Она влияет на созревание лимфоцитов, рост селезенки и лимфатических узлов. При нарушении ее гормональной активности у детей грудного возраста резко снижаются защитные свойства организма, исчезает в крови гаммаглобулин, имеющий большое значение в образовании антител, и ребенок погибает в возрасте 2-5 месяцев.
Надпочечники. Надпочечные железы уже с первых недель жизни характеризуются бурными структурными преобразованиями. Развитие кори надпочечников интенсивно протекает в первые годы жизни ребенка. К 7 годам ее ширина достигает 881 мкм, в 14 лет она составляет 1003,6 мкм. Мозговое вещество надпочечников к моменту рождения представлено незрелыми нервными клетками. Они быстро в течение первых лет жизни дифференцируются в зрелые клетки, называемые хромофильными, так как отличаются способностью окрашиваться в желтый цвет хромовыми солями. Эти клетки синтезируют гормоны, действие которых имеет много общего с симпатической нервной системой,- катехоламины (адреналин и норадреналин). Синтезированные катехоламины содержатся в мозговом веществе в виде гранул, из которых освобождаются под действием соответствующих стимулов и поступают в венозную кровь, оттекающую от коры надпочечников и проходящую через мозговое вещество. Стимулами поступления катехоламинов в кровь является возбуждение, раздражение симпатических нервов, физическая нагрузка, охлаждение и др. Главным гормоном мозгового вещества является адреналин, он составляет примерно 80% гормонов, синтезируемых в этом отделе надпочечников. Адреналин известен как один из самых быстродействующих гормонов. Он ускоряет кругооборот крови, усиливает и учащает сердечные сокращения; улучшает легочное дыхание, расширяет бронхи; увеличивает распад гликогена в печени, выход сахара в кровь; усиливает сокращение мышц, снижает их утомление и т. д. Все эти влияния адреналина ведут к одному общему результату - мобилизации всех сил организма для выполнения тяжелой работы.
Повышенная секреция адреналина - один из важнейших механизмов перестройки в функционировании организма в экстремальных ситуациях, при эмоциональном стрессе, внезапных физических нагрузках, при охлаждении.
Тесная связь хромофильных клеток надпочечника с симпатической нервной системой обусловливает быстрое выделение адреналина во всех случаях, когда в жизни человека возникают обстоятельства, требующие от него срочного напряжения сил. Значительное нарастание функционального напряжения надпочечников отмечается к 6 годам и в период полового созревания. В это же время значительно увеличивается содержание в крови стероидных гормонов и катехоламинов.
^ Поджелудочная железа. У новорожденных внутрисекреторная ткань поджелудочной железы преобладает над внешнесекреторной. Островки Лангерганса значительно увеличиваются в размерах с возрастом. Островки большого диаметра (200-240 мкм), свойственные взрослым, обнаруживаются после 10 лет. Установлено и повышение уровня инсулина в крови в период от 10 до 11 лет. Незрелость гормональной функции поджелудочной железы может явиться одной из причин того, что у детей сахарный диабет выявляется чаще всего в возрасте от 6 до 12 лет, особенно после перенесения острых инфекционных заболеваний (корь, ветряная оспа, свинка). Отмечено, что развитию заболевания способствует переедание, в особенности избыточность богатой углеводами пищи.
Секреция гормона гипофиза соматотропина нарастает постепенно, а в возрасте 6 лет усиливается более значительно, обуславливая заметную прибавку роста ребенка. Однако самый значительный подъем секреции этого гормона приходится на переходный период, вызывая резкое увеличение длины тела.
Эпифиз в дошкольном возрасте осуществляет важнейшие процессы регуляции водного и солевого обмена в детском организме. Активная деятельность эпифиза подавляет в этот период нижележащие структуры гипоталамуса.
С ослаблением тормозных влияний эпифиза после 7-летнего возраста нарастает активность гипоталамуса и формируется тесная взаимосвязь его функций с гипофизом, т.е. оформляется гипоталамо-гипофизарная система, передающая влияния ЦНС через различные железы внутренней секреции на все органы и системы организма.
^ VIII. НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ОНТОГЕНЕЗА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Возрастные изменения морфофункциональной организации нейрона. На ранних стадиях эмбрионального развития для нервной клетки характерно наличие большого ядра, окруженного незначительным количеством цитоплазмы. В процессе развития относительный объем ядра уменьшается. На третьем месяце внутриутробного развития начинается рост аксона. Дендриты вырастают позже аксона. Рост миелиновой оболочки ведет к повышению скорости проведения возбуждения по нервному волокну и, как следствие этого, повышается возбудимость нейрона.
Миелинизация раньше всего отмечена у периферических нервов, затем ей подвергаются волокна спинного мозга, стволовой части головного мозга, мозжечка и позже волокна больших полушарий головного мозга. Двигательные нервные волокна покрыты миелиновой оболочкой уже к моменту рождения. К трехлетнему возрасту в основном завершается миелинизация нервных волокон.
^ Развитие спинного мозга. Спинной мозг развивается раньше, чем другие отделы нервной системы. Когда у эмбриона головной мозг находится на стадии мозговых пузырей, спинной мозг достигает уже значительных размеров. На ранних стадиях развития плода спинной мозг заполняет всю полость позвоночного канала. Затем позвоночный столб обгоняет в росте спинной мозг. У новорожденных длина спинного мозга 14-16 см, к 10 годам она удваивается. В толщину спинной мозг растет медленно. У детей раннего возраста отмечается преобладание передних рогов над задними. Увеличение размеров нервных клеток спинного мозга наблюдается у детей в школьные годы.
^ Рост и развитие головного мозга. Масса головного мозга новорожденного 340-400 г, что составляет 1/8-1/9 массы его тела, тогда как у взрослого человека масса мозга составляет 1/40 от массы тела. Наиболее интенсивный рост мозга происходит в первые три года жизни ребенка.
До 4-го месяца развития плода, поверхность больших полушарий гладкая. К 5-ти месяцам внутриутробного развития образуются боковая, затем центральная, теменно-затылочная борозды. К моменту рождения кора больших полушарий имеет такой же тип строения, как и у взрослого. Но форма и величина борозд и извилин существенно изменяются и после рождения.
Нервные клетки новорожденного имеют простую веретенообразную форму с очень небольшим количеством отростков, кора у детей значительно тоньше, чем у взрослого.
Миелинизация нервных волокон, расположение слоев коры, дифференцирование нервных клеток в основном завершаются к 3 годам. Последующее развитие головного мозга характеризуется увеличением количества ассоциативных волокон и образованием новых нервных связей. Масса мозга в эти годы увеличивается незначительно.
Все реакции приспособления к условиям новой среды требуют быстрого развития мозга, особенно его высших отделов - коры больших полушарий.
Однако различные зоны коры созревают не одновременно. Раньше всего, в первые же годы жизни созревают проекционные зоны коры (первичные поля) - зрительные, моторные, слуховые и др., затем вторичные поля (периферия анализаторов) и позднее всего, вплоть до взрослого состояния - третичные, ассоциативные поля коры (зоны высшего анализа и синтеза). Так, моторная зона коры (первичное поле) в основном сформирована уже к 4 годам, а ассоциативные поля лобной и нижнетеменной области коры по занимаемой территории, толщине и степени дифференцирования клеток к возрасту 7-8 лет созревают лишь на 80%, особенно отставая в развитии у мальчиков по сравнению с девочками.
Быстрее всего формируются функциональные системы, включающие вертикальные связи между корой и периферическими органами и обеспечивающие жизненно необходимые навыки - сосания, защитных реакций (чихания, моргания и пр.), элементарных движений. Очень рано у детей грудного возраста в районе лобной области формируется центр опознания знакомых лиц. Однако, медленнее происходит развитие отростков корковых нейронов и миелинизация нервных волокон в коре, процессы налаживания горизонтальных межцентральных взаимосвязей в коре больших полушарий. В результате этого для первых лет жизни характерна недостаточность межсистемных взаимосвязей в организме (например, между зрительной и моторной системой, что лежит в основе несовершенства зрительно-двигательных реакций).
Для нервной системы детей дошкольного и младшего школьного возраста характерна высокая возбудимость и слабость тормозных процессов, что приводит к широкой иррадиации возбуждения по коре и недостаточной координации движений. Однако длительное поддержание процесса возбуждения еще невозможно, и дети быстро утомляются. Особенно важно строго дозировать нагрузки, так как дети этого возраста отличаются недостаточно развитым ощущением усталости. Они плохо оценивают изменения внутренней среды организма при утомлении и не могут в полной мере отразить их словами даже при полном изнеможении.
При слабости корковых процессов у детей преобладают подкорковые процессы возбуждения. Дети в этом возрасте легко отвлекаются при любых внешних раздражениях. В такой чрезвычайной выраженности ориентировочной реакции отражается непроизвольный характер их внимания. Произвольное же внимание очень кратковременно: дети 5-7 лет способны сосредотачивать внимание лишь на 15-20 минут.
У ребенка первых лет жизни плохо развито субъективное чувство времени. Схема тела формируется у ребенка к 6 годам, а более сложные пространственные представления - к 9-10 годам, что зависит от развития полушарий мозга и совершенствования сенсомоторных функций.
Высшая нервная деятельность детей дошкольного и младшего школьного возраста характеризуется медленной выработкой отдельных условных рефлексов и формирования динамических стереотипов, а также особенной трудностью их переделки. Большое значение для формирования двигательных навыков имеет использование подражательных рефлексов, эмоциональность занятий, игровая деятельность.
Дети 2-3-х лет отличаются прочной стереотипной привязанностью к неизменной обстановке, к знакомым окружающим лицам и усвоенным навыкам. Переделка этих стереотипов происходит с большим трудом, приводит зачастую к срывам высшей нервной деятельности. У 5-6-летних детей увеличивается сила и подвижность нервных процессов. Они способны осознанно строить программы движений и контролировать их выполнение, легче перестраивают программы.
В младшем школьном возрасте уже возникают преобладающие влияния коры на подкорковые процессы, усиливаются процессы внутреннего торможения и произвольного внимания, появляется способность к освоению сложных программ деятельности, формируются характерные индивидуально-типологические особенности высшей нервной деятельности ребенка.
Особое значение в поведении ребенка имеет развитие речи. До 6 лет у детей преобладают реакции на непосредственные сигналы (первая сигнальная система, по И. П. Павлову), а с 6 лет начинают доминировать речевые сигналы (вторая сигнальная система).
В среднем и старшем школьном возрасте значительное развитие отмечается во всех высших структурах ЦНС. К периоду половой зрелости вес головного мозга по сравнению с новорожденным увеличивается в 3.5 раза у юношей и в 3 раза у девушек.
До 13-15 лет продолжается развитие промежуточного мозга. Происходит рост объема и нервных волокон таламуса, дифференцирование ядер гипоталамуса. К 15-летнем возрасту взрослых размеров достигает мозжечок. В коре больших полушарий общая длина борозд к 10 годам увеличивается в 2 раза, а площадь коры - в 3 раза. У подростков заканчивается процесс миелинизации нервных путей.
Период с 9 до 12 лет характеризуется резким увеличением взаимосвязей между различным корковыми центрами, главным образом за счет роста отростков нейронов в горизонтальном направлении. Это создает морфофункциональную основу развития интегративных функций мозга, установления межсистемных взаимосвязей.
В возрасте 10-12 лет усиливаются тормозные влияния коры на подкорковые структуры. Формируется близкие к взрослому типу корково-подкорковые взаимоотношения с ведущей ролью коры больших полушарий и подчиненной ролью подкорки.
Создается функциональная основа для системных процессов в коре, обеспечивающих высокий уровень извлечения полезной информации из афферентных сообщений, построения сложных многоцелевых поведенческих программ. У 13-летних подростков существенно улучшается способность к переработке информации, быстрому принятию решений, повышение эффективности тактического мышления. Время решения тактических задач у них достоверно сокращается по сравнению с 10-летними. Оно мало изменяется к 16-летнему возрасту, но еще не достигает взрослых величин.
Помехоустойчивость поведенческих реакций и двигательных навыков достигает взрослого уровня уже к возрасту 13 лет. Эта способность имеет большие индивидуальные различия, она контролируется генетически и мало изменяется в процессе тренировки.
Плавное улучшение мозговых процессов у подростков нарушается по мере вступления их в период полового созревания - у девочек в 11-13 лет, у мальчиков в 13-15 лет. Этот период характеризуется ослаблением тормозных влияний коры на нижележащие структуры, вызывающим сильное возбуждение по всей коре и усиление эмоциональных реакций у подростков. Возрастает активность симпатического отдела нервной системы и концентрация адреналина в крови. Ухудшается кровоснабжение мозга.
Такие изменения ведут к нарушению тонкой мозаики возбужденных и заторможенных участков коры, нарушают координацию движений, ухудшают память и чувство времени. Поведение подростков становится нестабильным, часто немотивированным и агрессивным. В межполушарных отношениях также возникают существенные изменения - временно усиливается роль правого полушария в поведенческих реакциях. У подростка ухудшается деятельность второй сигнальной системы (речевые функции), повышается значимость зрительно-пространственной информации. Отмечаются нарушения высшей нервной деятельности - нарушаются все виды внутреннего торможения, затрудняется образование условных рефлексов, закрепление и переделка динамических стереотипов. Наблюдаются расстройства сна.
Гормональные и структурные перестройки переходного периода замедляют рост тела в длину, снижают темпы развития силы и выносливости.
С окончанием этого периода перестроек в организме (после 13 лет у девочек и 15 лет у мальчиков) снова усиливается ведущая роль левого полушария головного мозга, налаживаются корково-подкорковые отношения с ведущей ролью коры. Снижается повышенный уровень корковой возбудимости и нормализуются процессы высшей нервной деятельности.
Переход от возраста подростков к юношескому возрасту знаменуется возросшей ролью переднелобных третичных полей и переходом доминирующей роли от правого к левому полушарию (у правшей). Это приводит к значительному совершенствованию абстрактно-логического мышления, развитию второй сигнальной системы и процессов экстраполяции. Деятельность ЦНС вплотную приближается к взрослому уровню. Однако еще отличается меньшими функциональными резервами, более низкой устойчивостью к действию высоких умственных и физических нагрузок. Все реакции приспособления к условиям новой среды требуют быстрого развития мозга, особенно его высших отделов - коры больших полушарий.
^ Возрастная динамика сенсорных процессов определяется постепенным созреванием различных звеньев анализатора. Рецепторные аппараты созревают еще в пренатальном периоде и к моменту рождения являются наиболее зрелыми. Значительные изменения претерпевают проводящая система и воспринимающий аппарат проекционной зоны, что приводит к изменению параметров реакции на внешний стимул. Следствием усложнения ансамблевой организации нейронов и совершенствования механизмов обработки информации, осуществляемой в проекционной корковой зоне, является усложнение возможностей анализа и обработки стимула, которое наблюдается уже в первые месяцы жизни ребенка. На этом же этапе развития происходит миелинизация афферентных путей. Это приводит к значительному сокращению времени поступления информации к корковым нейронам: латентный (скрытый) период реакции существенно сокращается. Дальнейшие изменения процесса переработки внешних сигналов связаны с формированием сложных нервных сетей, включающих различные корковые зоны и определяющих формирование процесса восприятия как психической функции.
Развитие сенсорных систем в основном происходит на протяжении дошкольного и младшего школьного возраста.
^ Зрительная сенсорная система особенно быстро развивается на протяжении первых 3-х лет жизни, затем ее совершенствование продолжается до 12-14 лет. В первые 2 недели жизни формируется координация движений обоих глаз (бинокулярное зрение). В 2 месяца отмечаются движения глаз при прослеживании предметов. С 4-х месяцев глаза точно фиксируют предмет и движения глаз сочетаются с движениями рук.
У детей первых 4-6-и лет жизни глазное яблоко еще недостаточно выросло в длину. Хотя хрусталик глаза имеет высокую эластичность и хорошо фокусирует световые лучи, но изображение попадает за сетчатку, т. е. возникает детская дальнозоркость. В этом возрасте еще плохо различаются цвета. В дальнейшем с возрастом проявления дальнозоркости уменьшаются, растет число детей с нормальной рефракцией.
При переходе от дошкольного к младшему школьному возрасту по мере улучшения взаимосвязи зрительной информации и двигательного опыта улучшается оценка глубины пространства. Поле зрения резко увеличивается с 6 лет, достигая к 8 годам взрослых величин. Качественная перестройка зрительных восприятий происходит в возрасте 6 лет, когда начинается вовлечение в анализ зрительной информации ассоциативных нижнетеменных зон мозга. При этом значительно улучшается механизм опознания целостных образов.
Созревание лобных ассоциативных зон обеспечивает в возрасте 9-10 лет еще одну качественную перестройку зрительного восприятия, обеспечивая тонкий анализ сложных форм картины внешнего мира, избирательное восприятие отдельных компонентов изображения, активный поиск наиболее информативных сигналов окружающей среды.
К возрасту 10-12 лет формирование зрительной функции в основном завершается, достигая уровня взрослого организма.
^ Слуховая сенсорная система ребенка имеет важнейшее значение для развития речи, обеспечивая не только восприятие речи посторонних лиц, но и играя формирующую роль системы обратной связи при собственном произнесении слов. Именно в диапазоне речевых частот (1000-3000 Гц) наблюдается наибольшая чувствительность слуховой системы. Ее возбудимость на словесные сигналы особенно заметно повышается в возрасте 4 лет и продолжает увеличиваться к 6-7 годам. Однако острота слуха у детей в 7-13 лет (пороги слышимости) все еще хуже, чем в 14-19 лет, когда достигается наиболее высокая чувствительность. У детей особенно широк диапазон слышимых звуков - от 16 до 22 000 Гц. К возрасту 15 лет верхняя граница этого диапазона снижается до 15 000-20 000 Гц, что соответствует уровню взрослых людей.
Слуховая сенсорная система, анализируя продолжительность звуковых сигналов, темпа и ритма движений, участвует в развитии чувства времени, а благодаря наличию двух ушей (бинауральный слух) - включается в формирование пространственных представлений ребенка.
^ Двигательная сенсорная система созревает у человека одной из первых. Подкорковые отделы двигательной сенсорной системы созревают раньше, чем корковые: к возрасту 6-7 лет объем подкорковых образований увеличивается до 98% от конечной величины у взрослых, а корковых образований - лишь до 70-80%.
Вместе с тем пороги различения силы мышечного напряжения у дошкольников все еще превышают уровень показателей взрослого организма в несколько раз. К 12-14-летнему возрасту развитие двигательной сенсорной системы достигает взрослого уровня. Повышение мышечной чувствительности может происходить и далее - до 16-20 лет, способствуя тонкой координации мышечных усилий.
^ Вестибулярная сенсорная система является одной из самых древних сенсорных систем организма и в ходе онтогенеза она развивается также довольно рано. Рецепторный аппарат начинает формироваться с 7 недельного возраста внутриутробного развития, а у 6-месячного плода достигает размеров взрослого организма.
Вестибулярные рефлексы проявляются у плода уже с 4 месячного возраста, вызывая тонические реакции и сокращения мышц туловища, головы и конечностей. Рефлексы с вестибулярных рецепторов хорошо выражены на протяжении первого года после рождения ребенка. С возрастом у ребенка анализ вестибулярных раздражений совершенствуется, а возбудимость вестибулярной сенсорной системы понижается, и это уменьшает проявление побочных моторных и вегетативных реакций. При этом многие дети проявляют высокую вестибулярную устойчивость к вращениям и поворотам.
^ Тактильная сенсорная система развивается рано, обнаруживая уже у новорожденных общее двигательное возбуждение при прикосновениях. Тактильная чувствительность увеличивается с ростом двигательной активности ребенка и достигает максимальных значений к возрасту 10 лет.
^ Болевая рецепция представлена уже у новорожденных, особенно в области лица, но в раннем возрасте она еще недостаточно совершенна. С возрастом она улучшается. Пороги болевой чувствительности снижаются от грудного возраста до 6 лет в 8 раз.
^ Температурная рецепция у новорожденных проявляется резкой реакцией (криком, задержкой дыхания, обобщенной двигательной активностью) на повышение или понижение температуры окружающей среды. Затем эта реакция с возрастом сменяется более локальными проявлениями, время реакции укорачивается от 2-11 с в первые месяцы жизни до 0,13-0,79 с у взрослых.
^ Вкусовые и обонятельные ощущения хотя имеются уже с первых дней жизни, но они еще непостоянны и неточны, часто бывают неадекватны раздражителям, носят обобщенный характер. Чувствительность этих сенсорных систем заметно повышается к возрасту 5-6 лет у дошкольников и в младшем школьном возрасте практически достигает взрослых значений.