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我们憋气能憋多久?肺部氧气可支撑4分钟
2012-08-02 人民网 迈克尔·帕克斯

  结果令人震惊。两位自愿者高高兴兴地让呼吸机停了至少4分钟,最后是监控的麻醉师发现,他们血液中二氧化碳浓度已经高得吓人,于是中止了实验。等麻药的劲道过去之后,两位自愿者都表示,既没有感到窒息的痛苦也没有觉得任何不舒服。

  显然,如此大胆的实验极少有人敢去重复。也有一些人试图复制坎贝尔的工作,但没成功,他们那些勇气十足的自愿者很快达到屏气极点,血液里的二氧化碳浓度几乎还没来得及上升。实测结果表明,自愿者选择提早结束测试,可能是因为撑开气门的通气管(这是一种现代安全措施,当年坎贝尔的实验没采取这项措施)造成了不适,而且这些自愿者十分清楚,这项实验可能危及生命。尽管如此,另外一些也很引人注目的实验同样认为,麻醉膈肌能延长屏气时间,比如上世纪70年代,马克·I·M·诺布尔(Mark I. M. Noble)在查灵十字医院古兹实验室所做的实验。他与同事没有采取全身麻醉,而是使用了一种生命危险要小得多的办法:麻醉两侧膈神经,使得只有膈肌麻痹。用这种方法,受试者的平均屏气时间延长了一倍,而且降低了屏气时常见的不适感。

  最好的解释

  因此,综合不同的实验证据,科学家推测,膈肌是通过长时间地主动收缩,来使胸腔保持扩张,从而达到屏住呼吸的效果。在这种情况下,由于没有正常收缩,膈肌会向大脑发送刺激信息,而屏气极点的出现,可能就是因为大脑受到这种刺激。在膈肌长时间收缩的过程中,大脑最初也许会收到一些模糊的信号,让我们隐约觉得不舒服,但最终会信号刺激会变得让人难以忍受,这时就是屏气极点。随后,自动节律再次控制呼吸。

  虽然这种假说尚不完满,但与现有的一些结果很吻合:一是福勒观察到的、任何使膈肌放松的动作都能让人再次屏气;二是肺充气和调节血液气体对屏气时间的影响。仅仅让膈肌放松一点点、呼出一点点气,就可以削弱膈肌感受器发送的信号,延迟屏气极点。提高血液中的氧浓度和降低二氧化碳浓度,也可以让膈肌中提示疲劳的生化标志物减少,增强屏气能力。任何可以不让大脑监控这些信息的方法都能延长屏气时间,例如阻断膈肌和脑之间的神经连接。大脑对不适信号的忍受程度还有赖于情绪、动机和转移注意力不去默算时间的能力。

  实际上,对于这些实验结果,上述假说只能作出最简单的解释。因为,有些实验的受试者实在太少,没法得出可靠的结论,而伦理上又绝不允许科学家重复这些实验。可以揭开屏气之谜的关键证据仍然缺失。

  而且,诺布尔和古兹实验室当年所做的另一项惊人实验(如今因为道德伦理而不能重复),得到的结果与上述假说并不一致。他们用麻醉两对脑神经的方法,让三位健康实验者的屏气时间提升了两倍。所麻醉的两对脑神经是迷走神经和舌咽神经,前者从脑部出发,支配胸部和腹部的器官,后者支配声门、喉部以及咽喉处的其他组织。这一实验结果似乎说明,不用影响膈肌就能控制屏气,不过也有可能是,迷走神经也携带了膈肌发出的部分信号。喉部本身的肌肉不太可能参与屏气:1993年,澳大利亚外科医生马丁·门德尔松( Martyn Mendelsohn)从受试者的鼻孔插入摄像机,以便观察气门。结果发现,气门在屏气时常常保持着打开状态,他的这一发现似乎证实了膈肌在屏气中起关键作用的推测。

  拯救生命

  人类的屏气能力受哪些限制,更好理解这个问题在医学上有重要意义。比如,治疗乳腺癌时,病人会接受放疗,目标是让整个肿瘤接受致命剂量辐射的同时,又不损害周围的健康组织。放疗过程中,病人有好几分钟暴露于辐射,此时必须尽力让胸部保持不动。可是要这么长时间屏住呼吸是不现实的,目前实际运用的是短脉冲辐射,在病人吸气间隔,也就是胸腔运动最少的时候进行照射。但是,每次呼吸胸部都会移动,之后不一定会精确回到原来的位置。我和医学物理学家斯图尔特·格林(Stuart Green)、临床肿瘤学家安德里亚·史蒂文斯(Andrea Stevens)以及麻醉师克拉顿·布洛克(Clutton-Brock)在伯明翰医学院慈善基金(University Hospital Birmingham Charities)的资助下,正在尝试让屏气时间延长到能够进行放疗。

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