Произвольное управление дыханием выражается в способности человека сознательно менять темп, ритм и амплитуду дыхательных движений. Вентиляция легких, как известно, с одной стороны, обеспечивается произвольной мускулатурой, а с другой - является автономной функцией, участвуя в поддержании гомеостаза. Поэтому произвольное управление дыхательными движениями может осуществляться в широких пределах, но вместе с тем оно жестко ограничено требованиями, обусловленными необходимостью сохранения некоторых жизненно важных констант внутренней среды. Существует полная зависимость систем, обеспечиваюших доставку кислорода, от изменения характера метаболизма, уровня активности дыхательных ферментов и другого, что в совокупности составляет уровень потребления кислорода [17].

Вместе с тем произвольное действие, отличающееся целенаправленностью, точностью и тонкостью выполнения в строгом смысле слова, свойственно только человеку и подчиняются требованиям сознательной среды. Способность человека произвольно управлять дыханием эволюционно связано с развитием речи [15, 16].

Для человека весьма характерно значительное участие в регуляции дыхания переднего мозга, особенно коры головного мозга. Кора мозга непосредственно управляет двигательной сферой, частью которой и служит дыхательная мускулатура [13].

Отсюда как бы перекидывается физиологический мостик между управляемыми разумом скелетными мышцами и неподвластными воле вегетативными процессами.

Способность произвольно управлять легочной вентиляцией позволяет человеку - как здоровому, так и больному - разумно дополнить "непроизвольные" рефлекторно -гуморальные механизмы, контролирующие функцию дыхания [3].

На основе регуляции дыхания широко применяется произвольное оптимальное уменьшение вентиляции легких для повышения физической, умственной работоспособности, а также в терапевтических целях при различных функциональных нарушениях дыхательной и сердечно-сосудистой систем. Поскольку существует тесная взаимосвязь между дыхательной и сердечно-сосудистой функциональными системами, которая осуществляется на различных уровнях этих систем: от рецепторных полей до дыхательного и сердечно-сосудодвигательного центров продолговатого мозга, а также в верхних отделах головного мозга.

В исследованиях наряду с дыханием мы изучали влияние произвольного оптимального уменьшения минутного объема дыхания (ПОУМОД) на сердечную деятельность

Учитывая особенности целого комплекса естественно -географических условий Армении и второго в Республике по величине города Гюмри (где и были проведены наши исследования), находящегося на высоте 1700 м над уровнем моря, мы предположили, что при произвольном оптимальном уменьшении легочной вентиляции студентов, спортсменов, обладающих, как постоянно проживающих в этих условиях, относительно высоким фоном адаптационных возможностей, можно достичь более высоких результатов в повышении их работоспособности. Этот вопрос вызывает большой интерес врачей, физиологов, специалистов в области спортивной, горной и авиакосмической медицины.

Методика. Произвольное управление дыханием, как известно, выражается в способности человека сознательно менять вентиляцию легких. В условиях нашего эксперимента испытуемые вдыханием воздуха "тонкой струей" увеличивали продолжительность вдоха до 7-10 с. Эксперименты проводились на студентах факультета физической культуры педагогического института 18-23 лет. Вдох производился таким образом, чтобы в момент окончания сохранялась возможность его продолжения. Следующий за произвольным вдохом выдох оставался непроизвольным.

При произвольном увеличении времени вдоха испытуемый сосредотачивал внимание на уменьшении его секундных дыхательных объемов без увеличения дыхательных движений грудой клетки. Вдох и выдох совершались через нос бесшумно.

Совершенствование ПОУМОД в покое осуществлялось при систематической ежедневной тренировке, способствующей развитию умения достичь значительного произвольного уменьшения минитного объема дыхания (МОД) до 2-3 л в мин без нарушения метаболических потребностей организма.

В процессе ПОУМОД регистрировали ЭКГ во 2-м стандартном отведении, определяли уровень насыщения артериальной крови кислородом с помощью оксигемометра, производили запись ЭЭГ.

В произвольном уменьшении вентиляции легких испытуемые тренировались самостоятельно (3 раза в день). Из-за отсутствия спирографа в домашних условиях тренировка проводилась по оптимальному уменьшению частоты дыхания в 1 мин. Усвоение этого навыка не требовало много времени: тренировка продолжалась 10 мин.

Испытуемый при тренировке усилием воли концентрировал все свое внимание на работающих дыхательных мышцах.

Исследования были проведены до и после двухмесячной тренировки, при обычном дыхании в покое и во время выполнения легкой физической нагрузки, а именно физических упражнений на месте продолжительностью 5-7 мин, прыжков с 30-сантиметровой тумбы вверх-вниз - 5-7 мин, поднятия 10-килограммовой гантели двумя руками - 5-7 мин. Регистрировали частоту дыхания, сердечную деятельность, HbO2 и ЭЭГ в спокойном состоянии, а также при произвольном уменьшении МОД (4 в 1 мин).

Результаты и обсуждение. ПОУМОД слагается главным образом из удлиненной фазы вдоха, что и является результатом волевых усилий, направленных на изменение естественного ритма и переход на заранее намеченный определенный ритм дыхания, а именно 4 дыхательных движения в 1 мин вместо 14-16 при нормальном ритме.

В обычных условиях пребывания частота дыхания испытуемых в среднем составляла 15 в 1 мин, МОД - 9300 мл. Если считать, что обьем мертвого пространства здорового человека составляет примерно 150 мл, то в 1 мин будет 2250 мл, т.е. за это время только 7050 мл (75,8%) будет непосредственно принимать участие в газообмене.

То же наблюдалось при произвольном уменьшении легочной вентиляции (4 в 1 мин) с той лишь разницей, что при этом объем мертвого пространства был намного меньше - 600 мл (4 х 15). В результате заметно увеличивается количество воздуха, принимающего участие в газообмене, - 92,8%. Эти данные послужили контрольными для полученных при выполнении небольшой физической работы (см. раздел "Методика"), при этом частота дыхания составляла 26 в 1 мин, МОД -17 400 мл, а при произвольном уменьшении дыхания 4 в 1 мин. МОД составлял 16 600 мл.

Указанные выше данные, полученные у испытуемых как в спокойном состоянии, так и при физической нагрузке, в свою очередь, послужили контрольными для последующих опытов, проведенных после двухмесячной тренировки тех же лиц.

При тренировке ПОУМОД происходит адаптация, которая начинается с ломки старой структуры гомеостатического регулирования, что создает предпосылку построения новой структуры более адекватной данной среде.

После тренировки наблюдались некоторые сдвиги в показателях внешнего дыхания. Так, при спокойном дыхании частота урежалась до 12, МОД уменьшался до 8600 мл, а при произвольном уменьшении дыхания до 4 в 1 мин МОД составил 7900 мл. При физической нагрузке той же интенсивности после тренировки испытуемых частота дыхания составляла 22 в 1 мин, а МОД - 13 900 мл. У этих же лиц при произвольном уменьшении частоты дыхания до 4 в 1 мин МОД составлял 13 100 мл.