До сих пор не совсем понятно, почему мы спим. Но если верить теориям, сон нужен для сохранения воспоминаний в долгосрочной памяти; он экономит энергию, очищает и восстанавливает мозг. Есть даже мнение, что сон появился в ходе эволюции, чтобы защитить нас от ночных хищников. Ясно одно: без сна мы долго не продержимся. Человек проводит во сне треть жизни. То есть к 70 годам мы проспим чуть более 23 лет.
Сон — это лучшее лекарство. Вне зависимости от возраста, каждый человек нуждается во сне. Всем людям нужно разное количество сна, и это значение с возрастом уменьшается. Здесь следует быть особенно внимательными, ведь качество сна также меняется. Спать следует ночью, предпочтительно через 3–4 часа после еды. При необходимости суточную норму сна можно разбить на маленькие дозы в течение дня. Алкоголь влияет на эффективность сна, поэтому лучше снизить его употребление. Нерегулярный сон может повлиять на здоровье, привести к набору веса, абстинентному синдрому и серьезным негативным последствиям: нарушению когнитивных функций и памяти, повышению артериального давления и риска сердечных заболеваний. Риск побочных эффектов от слишком долгого сна практически отсутствует. Однако если вам недостаточно рекомендуемого количества сна, стоит проконсультироваться со специалистом — возможно, это указывает на сопутствующие патологии.
Циркадный ритм
Сон регулируется целым гормональным циклом под названием «циркадный ритм». Эти биологические часы определяют, насколько полными сил или уставшими мы себя чувствуем. Циркадный ритм представлен в гипоталамусе в виде супрахиазматического ядра (СХЯ), расположенного рядом с местом пересечения зрительных нервов. Биологические часы, заведенные на 24 часа вперед, калибруются в зависимости от того, сколько солнечного света проходит через наши глаза.
Выработка мелатонина шишковидной железой. Максимум — в темное время суток.
Особенно это касается голубой части спектра. Такой свет улавливают специальные глазные рецепторы — светочувствительные ганглионарные клетки сетчатки, которые передают информацию в СХЯ и шишковидную железу. В подходящее время СХЯ подавляет выработку сонного гормона мелатонина в эпифизе, в результате чего мы просыпаемся. Устройства, излучающие свет голубого спектра, — компьютеры, телевизоры, смартфоны — могут сбивать наши биочасы и приводить к таким нарушениям сна, как бессонница, которая не понаслышке знакома почти всем людям.
Существует целых пять стадий сна, которые разделяются на две фазы: с быстрым (REM) и небыстрым движением глаз (NREM). NREM составляет 75 %–80 % от всего времени сна и включает фазу глубокого сна, сопровождающуюся выделением гормонов роста из гипофиза. Эти гормоны помогают телу восстановиться и способствуют делению клеток. Большая часть сновидений происходит в REM-фазе. К счастью, в этой фазе наше тело парализует мышцы, иначе мы бы ими активно пользовались. Как правило, REM-фаза длится около 90 минут, а во сне мы проходим через несколько сменяющихся REM— и NREM-фаз.
REM (черным) повторяется несколько раз за ночь.
Как-то жарковато
Интересовались ли вы когда-нибудь, где находится ваш внутренний источник тепла — этакая неуловимая внутренняя печка? На самом деле у нас нет какой-то одной централизованной печки. Наше тело согревается благодаря всем внутренним процессам в целом. Особенно тем, которые происходят в очень активных и глубоко расположенных органах (печени, сердце и мозге). Помогают согреться и движения скелетных мышц.
Тепло служит побочным продуктом при выработке энергии, которая нужна нам для всех физиологических процессов. Эта энергия существует в форме АТФ, выделяемого вместе с теплом при расщеплении жиров и сахаров внутри клеток. Кроме того, тепло выделяется, когда энергия расходуется при выполнении разных процессов.
В каком-то смысле каждая клетка в организме похожа на небольшую — размером в одну клетку — печь, вырабатывающую тепло. Скорость выработки тепла определяется гипоталамусом. Гипоталамус — это наш телесный термостат; он любит поддерживать температуру на уровне 37 °C. Это оптимальная температура для деятельности ферментов и биологических молекул. Градус выше или ниже вполне допустим. Однако при существенном отклонении от этих норм организм может попросту «отключиться».
Поэтому наш верный гипоталамус с помощью собственных рецепторов реагирует на колебания температуры и запускает специальные механизмы, которые либо увеличивают, либо уменьшают выделение, или рассеивание, энергии и возвращают ее к нормальным значениям.
Мы — теплокровные животные, так что умеем поддерживать свою внутреннюю температуру на постоянном уровне, вне зависимости от температуры внешней среды. Но здесь есть и обратная сторона: мы должны с определенной периодичностью питаться, чтобы «сырье» для переработки в энергию поступало непрерывно.
Гипотермия
Когда температура тела опускается ниже 35 °C, развивается гипотермия и гипоталамус пытается скорректировать температуру, отправляя импульсы в органы-эффекторы. Гипоталамус отвечает за гормональную терморегуляцию, то есть он стимулирует щитовидную железу и надпочечники на выработку тироксина и адреналина, ускоряющих метаболизм и теплообмен. Наша вегетативная нервная система запускает ряд изменений, направленных на сохранение тепла. К ним относится вазоконстрикция, или сжатие кровеносных сосудов, которая перенаправляет тепло от кожи к другим важным органам и вызывает бледность кожных покровов, а также непроизвольное сжатие и расслабление мышц (дрожь), при которых сжигаются питательные вещества и выделяется тепло. При продолжительном воздействии холода процессы в организме замедляются: нервные импульсы затухают, частота дыхания и сердцебиения снижается и возникает путаница сознания. Если температура опускается ниже 32 °C, требуется неотложная медицинская помощь; человек прекращает дрожать и начинает терять сознание. При температуре ниже 30 °C человек чаще всего умирает, поскольку организм больше не способен себя согреть.
Гипертермия
Когда температура тела достигает более 37,5–38,3 °C, развивается гипертермия. При такой температуре человек сильно потеет; из-за потери жидкости кровяное давление падает, что приводит к обморокам, головным болям и жажде; кровь приливает к коже, а кровеносные сосуды расширяются, выделяя тепло. Если температура тела поднимается выше 40 °C, то макромолекулы (например, белки) приближаются к состоянию денатурации. Если клетки долгое время не могут функционировать, то это может привести к клеточной гибели и полиорганной недостаточности.
Глава 10. Переварить все это
Пищеварительная система
У этой системы несколько названий. Однако именно «пищеварительная система» стала общим обозначением для желудочно-кишечного, или пищеварительного, тракта (ЖКТ), к которому присоединяются вспомогательные органы. ЖКТ — это настоящий алхимик, который ловко раскладывает пищу на основные компоненты, или питательные вещества, необходимые нашему телу для создания энергии или накопления запасов.
В длину ЖКТ может быть около 9 м. Очевидно, что при таком размере он весьма серьезно подходит к своей работе. ЖКТ служит проводящим каналом, через который пища поступает внутрь, проходит по организму, лишаясь питательных веществ, и выделяется наружу в виде зловонных отходов.
Передний и задний отделы
Желудочно-кишечный тракт можно разделить на два отдела: передний и задний. Передний отдел состоит из рта (и его вспомогательных структур: зубов, слюнных желез и языка), глотки, пищевода, желудка и начала тонкого кишечника под названием «двенадцатиперстная кишка».
Желудочно-кишечный тракт можно рассмотреть при исследовании с помощью бариевой взвеси. Этот особый тип рентгеновского исследования помогает врачам наглядно изучить верхние отделы ЖКТ.
К вспомогательным органам и тканям переднего отдела ЖКТ относятся печень, поджелудочная железа, желчный пузырь и желчевыводящие пути. Задний отдел ЖКТ состоит из оставшейся части тонкого кишечника (тощей и подвздошной кишок), а также из толстого кишечника, который включает слепую кишку с червеобразным отростком — аппендиксом, ободочную кишку, прямую кишку и анальный канал.
Брюшина
Пищеварительные органы и ткани не плавают хаотично внутри брюшной полости. Они заключены в секретирующую мембрану, или брюшину, и крепятся к задней части брюшной стенки с помощью веерообразной структуры (брыжейки). Брыжейку образует двойной листок брюшины.
Наша пищеварительная система — это длинная трубка, к которой прикреплены вспомогательные органы. У разных областей и структур разные пищеварительные функции.
Все эти структуры позволяют нашим внутренностям свободно передвигаться без лишнего трения и в то же время надежно держаться на месте. В брюшине расположены каналы кровеносных и лимфатических сосудов, а также нервы, иннервирующие кишечник.
У нас во рту
Наш рот выполняет сразу несколько функций: он является входом в пищеварительный тракт и легкие, а также управляет речью. Поэтому так важно, чтобы ротовая деятельность была хорошо настроена и скоординирована. Другими словами, для поедания пищи требуется мастерская работа ротовой полости. При заглатывании пища покидает ротовую полость, и мы перестаем ее осознанно контролировать.
Голод
Сам процесс пищеварения начинается еще до того, как пища попадает в рот. Пустой желудок выделяет гормон грелин, который связывается с рецепторами в гипоталамусе и вызывает чувство голода. И пока мы ищем, чем бы перекусить, одного вида или запаха пищи бывает достаточно, чтобы пробудить наши слюнные железы и через парасимпатический условный рефлекс простимулировать слюноотделение.
Зубы
Первое, с чего начинается процесс принятия пищи, — это механическое дробление пищи зубами и ее разжевывание до состояния мякиша (пищевого кома). К тому моменту, как мы становимся взрослыми, у нас во рту появляется набор из 32 крепких костяных структур, прочно вросших в челюсть. Они покрыты самым крепким материалом в нашем организме — эмалью, придающей зубам прочность.
На этой картинке изображены зубы взрослого человека, а также указан средний возраст их прорезывания (в годах). У нас есть пять типов зубов — разных по размеру, форме и выполняемой функции.
Зубы различаются по размеру и форме в зависимости от того, разрывают ли они пищу или дробят ее. Особенности диеты могут повлиять на скорость стирания эмали, из-за чего обнажаются чувствительный окостенелый дентин и пульпа зуба, приводя к риску повреждений и инфицирования.
Слюна
В процессе жевания пища перемешивается со слюной, выделяемой слюнными железами. Слюна позволяет смочить сухую пищу. Это необходимо для того, чтобы мы могли чувствовать вкус еды, поскольку вкусовые рецепторы способны реагировать только на пищу, растворенную в жидкости. Однако слюна — это нечто большее, чем просто влажная смазка; она нужна для химического переваривания пищи и ее обеззараживания. Дело в том, что в слюне содержится специальный фермент амилаза, расщепляющий сложные углеводы (например, крахмал), а также антимикробный фермент лизоцим. Разные слюнные железы выделяют разные типы слюны. Самой большой железой является околоушная. Она располагается впереди и чуть ниже уха и вырабатывает водянистую слюну. Это основная экзокринная железа, секретирующая амилазу. Большую часть слюны выделяет подчелюстная железа, в ней содержится много слизи и амилазы. Наша ротовая полость также выстлана слизистой оболочкой, которая выделяет слизь для поддержания влаги.
Язык
Без розоватого куска ткани внутри рта прием пищи невозможен. Наш язык почти полностью состоит из мышц, которые могут двигаться в разных направлениях. Это позволяет языку подбрасывать и ловить размягченные кусочки пищи при жевании, прижимая их к твердому нёбу, зубам или задней стенке горла для глотания. Язык связан с основанием ротовой полости (через тонкую полоску ткани, называемую уздечкой) и нижней челюстью.