Регуляция работы сердца
Работа сердца изменяется в зависимости от потребностей организма: при физической нагрузке сердечные сокращения становятся чаще и сильнее, а в покое — реже. Регуляция осуществляется нервным и гуморальным путями, при этом нервная система действует быстро, а гормоны обеспечивают более длительный эффект.
Что регулируется в работе сердца
Основные показатели работы сердца — частота и сила сокращений. Частота сердечных сокращений (ЧСС) — число сокращений сердца за одну минуту. В состоянии покоя у взрослого человека она обычно составляет примерно 60–80 сокращений в минуту, но зависит от возраста, тренированности, температуры и эмоционального состояния.
Сила сокращения определяет объём крови, выбрасываемый желудочком за одно сокращение. Чем сильнее сокращается миокард, тем больше крови поступает в артерии. Объём крови, выбрасываемый сердцем за одну минуту, называют минутным объёмом кровообращения.
Здесь \(МОК\) — минутный объём кровообращения, \(УО\) — ударный объём, то есть объём крови за одно сокращение, а \(ЧСС\) — число сокращений в минуту. Например, при увеличении ЧСС и сохранении ударного объёма минутный объём кровообращения возрастает.
Автоматия — способность сердца самостоятельно вырабатывать электрические импульсы и ритмично сокращаться без непосредственного возбуждения извне. Нервная система не запускает каждое сокращение, а изменяет уже существующий ритм.
Механизм последовательного возбуждения и сокращения подробно разбирается в теме проводящей системы сердца. При изучении этой бет важно помнить содержание сердечного цикла и общее расположение отделов сердца из темы строения сердца.
Нервная регуляция сердца
Нервная регуляция осуществляется вегетативной нервной системой, которая работает независимо от воли человека. В её составе выделяют симпатический и парасимпатический отделы. Центры регуляции сердечной деятельности находятся в продолговатом мозге и получают информацию от рецепторов сосудов и органов.
| Отдел нервной системы | Основной эффект | Когда особенно проявляется |
|---|---|---|
| Симпатический | Увеличивает частоту и силу сокращений, ускоряет проведение возбуждения | Физическая нагрузка, стресс, опасность |
| Парасимпатический | Уменьшает частоту сокращений и замедляет проведение возбуждения | Покой, сон, восстановление |
| Центр в продолговатом мозге | Согласует работу сердца с состоянием организма | Постоянная автоматическая регуляция |
Парасимпатические волокна подходят к сердцу главным образом в составе блуждающего нерва. Их медиатор ацетилхолин снижает активность водителя ритма. Симпатические нервы выделяют норадреналин, который усиливает работу сердца. Поэтому симпатический и парасимпатический отделы действуют противоположно, то есть являются антагонистами.
Нервные влияния могут изменять не только частоту, но и силу сокращений, скорость проведения возбуждения и возбудимость сердечной мышцы. Сигналы поступают к центрам регуляции от рецепторов, чувствительных к растяжению сосудов и изменениям химического состава крови.
Симпатические влияния обычно ускоряют и усиливают работу сердца, а парасимпатические — замедляют её. Это позволяет быстро приспособить кровообращение к изменению нагрузки.
Как изменится работа сердца при усилении активности симпатического отдела?
Гуморальная регуляция
Гуморальная регуляция осуществляется веществами, которые переносятся кровью. Важнейшее значение имеют гормоны надпочечников — адреналин и норадреналин. Они действуют подобно симпатическим нервным влияниям: увеличивают частоту и силу сердечных сокращений, поэтому возрастает минутный объём кровообращения.
Адреналин выделяется особенно активно при физической нагрузке, испуге, боли и эмоциональном напряжении. Его действие начинается медленнее, чем передача нервного импульса, но сохраняется дольше. Таким образом, нервная и гуморальная регуляция могут дополнять друг друга.
На сердце влияют и другие факторы внутренней среды. Повышение температуры тела обычно ускоряет сердцебиение. Изменения концентрации ионов кальция и калия влияют на возбудимость и сокращение миокарда. Недостаток кислорода и накопление углекислого газа через рецепторы и нервные центры также изменяют работу сердца.
С гормонами и их действием можно дополнительно ознакомиться на странице гормоны. Изменение работы сердца отражается на движении крови по сосудам и связано с темой регуляции кровообращения.
Гуморальная регуляция — изменение деятельности органов под действием биологически активных веществ, переносимых жидкостями организма, прежде всего кровью.
Как организм изменяет частоту сердцебиения
При нагрузке мышцы расходуют больше кислорода и питательных веществ и выделяют больше углекислого газа. Рецепторы фиксируют изменения, информация поступает в нервные центры, а затем усиливаются симпатические влияния и выделение адреналина. Сердце начинает сокращаться чаще и сильнее, поэтому к мышцам доставляется больше крови.
После прекращения нагрузки потребность тканей в кислороде уменьшается. Активность симпатического отдела постепенно снижается, усиливается парасимпатическое влияние, концентрация адреналина уменьшается, и ЧСС возвращается к исходному уровню.
Ученик имеет ударный объём \(УО=70\) мл и частоту сердечных сокращений \(ЧСС=75\) в минуту. Найдём минутный объём кровообращения.
Жауабы: минутный объём кровообращения равен \(5{,}25\) л/мин. Если при нагрузке ЧСС увеличится до 150 в минуту, а ударный объём останется 70 мл, минутный объём составит \(10{,}5\) л/мин. В реальности ударный объём тоже может измениться.
В этой формуле \(N\) — число сокращений, подсчитанных за время \(t\) в секундах. Например, если за 20 секунд насчитали 25 сокращений, то \(ЧСС=25\cdot60/20=75\) сокращений в минуту.
Не следует считать, что сердце сокращается только под действием нервных импульсов: оно обладает автоматией. Нельзя путать ЧСС с минутным объёмом: ЧСС измеряют в сокращениях в минуту, а минутный объём — в мл/мин или л/мин. Адреналин не замедляет работу сердца, а обычно ускоряет и усиливает её.
Связь с пульсом и состоянием организма
Пульс — ритмические колебания стенок артерий, возникающие при выбросе крови сердцем. В обычных условиях частота пульса примерно соответствует ЧСС, поэтому по пульсу можно оценить частоту сердечных сокращений. Однако пульс зависит также от эластичности сосудов и силы выброса крови; подробнее это рассматривается в теме пульс.
У тренированных людей в покое ЧСС может быть ниже средней, поскольку сердце за одно сокращение выбрасывает больше крови. При заболевании, перегревании, стрессе или обезвоживании частота сердцебиения может повышаться. Оценивать эти изменения нужно с учётом условий измерения.
Главное
- Сердце обладает автоматией, а нервная и гуморальная системы изменяют его работу.
- Симпатический отдел ускоряет и усиливает сокращения; парасимпатический отдел обычно замедляет их.
- Адреналин и норадреналин усиливают работу сердца и повышают минутный объём кровообращения.
- Минутный объём равен произведению ударного объёма на ЧСС: \(МОК=УО\cdot ЧСС\).
- При нагрузке потребность тканей в кислороде возрастает, поэтому сердце сокращается чаще и сильнее.