Наследените риби и попови лъжички хълцат
Наследството на рибите и поповите лъжички: хълцане
Хълцането е неудобство, което се корени в историята, която ни свързва с рибите и поповите лъжички.
Ако нещо може да ни утеши в това отношение, то е, че много други бозайници споделят нашето нещастие с нас. Котките могат да бъдат изкуствено предизвикани да хълцат чрез стимулиране на малък участък от тъкан в мозъчния ствол с електроди. Очевидно в тази част на мозъка се намира центърът, който контролира сложната рефлексна реакция, която наричаме хълцане.
Рефлексът на хълцане е стереотипно повтарящо се свиване на редица мускули, свързани със стената на нашето тяло, диафрагмата, врата и гърлото. Спазъм на един или два основни нерва, които контролират дишането, кара тези мускули да се свиват. Резултатът е много остър дъх. След това, около 35 милисекунди по-късно, глотисът се затваря дълбоко в нашия ларинкс, блокирайки горните дихателни пътища. Бързо вдишване, последвано от задържане на дъха, предизвиква звук, подобен на "хик".
Проблемът е, че рядко хълцаме само веднъж. Ако хълцането може да бъде спряно чрез хълцане пет или десет пъти, имаме добри шансове да не се повтори. Но ако пропуснете този момент, тогава хълцането ще продължи и ще се повтори средно още шестдесет пъти. Някои от нас се отърват от хълцането сравнително бързо, като вдишват въглероден диоксид (класическият начин е да дишат с лице в хартиен плик) или като изправят стените на тялото (чрез дълбоко вдишване и задържане на дъха). Но за мнозина това не помага. Понякога патологичните пристъпи на хълцане могат да бъдат необичайно дълги. Най-дългият известен пристъп на хълцане при хората е продължил непрекъснато от 1922 до 1990 г.
Склонността към хълцане е друг начин за нашето отдалеченонапомнят за миналото. Има два момента, които си струва да обсъдим тук. Първият е причината за този нервен спазъм, който причинява хълцане. Вторият е контролният механизъм за хълцане, рязко вдишване и бързо запушване на глотиса. Нервният спазъм е наследство от нашите предци риби, а самата реакция на хълцане произхожда от нашите предци земноводни, чиито ларви са били подобни на днешните попови лъжички.
Да започнем с рибата. Нашият мозък ни позволява да контролираме дишането си без най-малко съзнателно усилие от наша страна. По-голямата част от работата се извършва в мозъчния ствол, на границата между главния и гръбначния мозък. Мозъчният ствол изпраща нервни импулси към главните дихателни мускули. Дишането винаги се извършва ритмично, по един и същи модел. Мускулите на гръдния кош, диафрагмата и ларинкса се съкращават в строго определен ред. Частта от мозъчния ствол, която контролира тези контракции, се нарича "централен ритъм генератор". Тази част от мозъка предизвиква ритмични нервни импулси и чрез тези импулси ритмично свиване на мускулите. Редица други подобни генератори, разположени в нашия мозък и гръбначен мозък, управляват други ритмични дейности като преглъщане или ходене.
Проблемът е, че нашият мозъчен ствол първоначално е контролирал дишането на рибите и едва по-късно е преустроен, за да контролира дишането на сухоземните гръбначни. Както при хрущялните, така и при костните риби определен участък от мозъчния ствол осигурява ритмично свиване на мускулите на фаринкса и хрилете. Всички нерви, които карат тези мускули да се свиват, идват от добре дефинирана област на мозъчния ствол. Разположението на тези нерви, характерно за съвременните риби, вече се наблюдава при представители на една от най-старите фосилни групи гръбначни животни. Сред фосилните останки от остракодерми в скали, по-стари от 400 милиона години, имаотпечатъци от мозъка и черепномозъчните нерви. Както при съвременните риби, нервите, които контролират дишането при остракодермите, излизат от мозъчния ствол.
При рибите тази система работи добре, но при бозайниците се проваля. Въпросът е, че при рибите нервите, които контролират дишането, не трябва да се простират далеч, след като напуснат мозъчния ствол. Техните хриле и фаринкс са разположени точно до тази част на мозъка. Ние, бозайниците, правим нещата по различен начин. Нашето дишане се контролира от мускулите на гръдната стена и диафрагмата, мускулната преграда, която разделя гръдната кухина от коремната кухина. Контракциите на тези мускули предизвикват дихателни движения. Нервите, които контролират свиването на диафрагмата, напускат нашия мозъчен ствол точно там, където излизат нервите, които контролират дишането при рибите - във врата. Тези нерви, блуждаещият и диафрагмалният, преминават от основата на черепа през шията и гръдния кош, достигайки до диафрагмата и гръдните мускули, които контролират дишането. Този криволичещ път създава проблеми. Ако тялото ни беше построено според рационалния дизайн, тези нерви нямаше да излизат във врата, а някъде близо до диафрагмата. И така, за съжаление, всички препятствия, които тези нерви срещат по време на дългото си пътуване, могат да възпрепятстват работата им и да причинят спазми.
Ако сме наследили странната конфигурация на нашите нерви от нашите предци риби, тогава самата реакция на хълцане изглежда се връща към нашите по-малко далечни предци земноводни. Хълцането е специална форма на дихателно движение - рязкото вдишване е последвано от бързо припокриване на глотиса. Хълцането също изглежда се контролира от централен ритъм генератор в мозъчния ствол. Като го стимулирате с електрически импулси, можете изкуствено да предизвикате хълцане. Съвсем логично е хълцането да се управлява и от централния ритъмгенератор, т.ктази реакция, подобно на нормалните дихателни движения, включва поредица от мускулни контракции, повтарящи се в определена последователност.
Оказва се, че нашият ритъм генератор, отговорен за хълцането, по същество не се различава от съответния генератор, открит при земноводните. И не само при възрастните земноводни, но и при техните ларви - попови лъжички, които използват за дишане както белите дробове, така и хрилете. При поповите лъжички този генератор се включва, когато дишат с хриле. В този случай те трябва да изпомпват вода в гърлото и да я изпомпват през хрилните процепи навън, но водата не трябва да влиза в белите дробове. За да се предотврати навлизането на вода в белите дробове, дихателните пътища са блокирани - поради факта, че празнината, водеща до белите дробове, е компресирана. Навременното затваряне на тази празнина веднага след началото на вдъхновението позволява на нервните импулси, изпратени от централния генератор на ритъм в мозъчния ствол. Реакция, подобна на нашето хълцане, позволява на поповите лъжички успешно да дишат през хрилете си.
Приликата между нашето хълцане и хрилното дишане на поповите лъжички е толкова голяма, че много изследователи смятат, че и двете явления са варианти на една и съща реакция. Хрилното дишане при поповите лъжички също може да бъде блокирано от въглероден диоксид, точно както нашето хълцане. Блокирането на хрилното дишане може да бъде причинено и от разтягане на стената на тялото, точно както спираме хълцането, като поемем дълбоко въздух, последвано от задържане на дъха. Може би бихме могли да спрем хрилното дишане на поповата лъжица, дори ако успеем да я накараме да пие вода от далечната страна на чашата, като наведе главата си ниско.