ریه‌ها و نفس کشیدن (Lungs and Breathing)
دیافراگم چطور هوا رو می‌کشه تو، هوا چه مسیری تا صدها میلیون کیسه‌ی هوایی کوچیک می‌ره، و اونجا اکسیژن و دی‌اکسید کربن چطور جاشون رو عوض می‌کنن.
مسیر هوا
از بینی تا کوچیک‌ترین کیسه‌های هوایی
هوا از بینی یا دهن وارد می‌شه، از گلو پایین می‌ره و می‌رسه به نای (trachea)، که حلقه‌های غضروفی بازش نگه می‌دارن. نای دو شاخه می‌شه به دو تا نایژه (bronchi)، یکی برای هر ریه. این‌ها هی شاخه‌شاخه می‌شن به لوله‌های کوچیک‌تر و کوچیک‌تر، یعنی نایژک‌ها (bronchioles)، که آخرشون به کیسه‌های هوایی ریزی به اسم آلوئول (alveoli) می‌رسه. تو این مسیر، بینی هوا رو گرم و مرطوب می‌کنه و گرد و خاکش رو می‌گیره.
انگشتت رو از زیر سیب آدم روی جلوی گردنت پایین بکش؛ برآمدگی‌های حلقه‌های غضروفی نای رو حس می‌کنی.
خودت رو امتحان کن
هوا موقع ورود به ریه‌ها از چه ترتیبی رد می‌شه؟
- نایژه، نای، آلوئول، نایژک
- نای، نایژک، نایژه، آلوئول
- نای، نایژه، نایژک، آلوئول
- آلوئول، نایژک، نایژه، نای
جواب رو ببین
نای، نایژه، نایژک، آلوئول
درسته. یه نای، دو تا نایژه، نایژک‌های هی کوچیک‌تر، و آخر سر آلوئول‌ها، جایی که تبادل انجام می‌شه.
موتور نفس کشیدن
دیافراگم کار کشیدن رو انجام می‌ده
ریه‌هات خودشون هیچ ماهیچه‌ای ندارن که هوا رو بکشن تو. این کار رو دیافراگم (diaphragm) انجام می‌ده، یه لایه‌ی ماهیچه‌ای گنبدی‌شکل زیر ریه‌ها، با کمک ماهیچه‌های بین دنده‌ها. دم: دیافراگم منقبض و صاف می‌شه، و ماهیچه‌های بین دنده‌ها دنده‌ها رو بالا و بیرون می‌برن. قفسه‌ی سینه بزرگ‌تر می‌شه، فشار داخلش پایین می‌آد و هوا می‌آد تو. بازدم تو حالت استراحت بیشتر خودبه‌خودیه: ماهیچه‌ها شل می‌شن و ریه‌های کشسان جمع می‌شن و برمی‌گردن.
یه دستت رو بذار روی شکمت و آروم نفس بکش تو. شکمت میاد بیرون، چون دیافراگمی که داره صاف می‌شه همه‌چیزِ زیرش رو پایین هل می‌ده.
قدم‌به‌قدم ببین
درخت راه‌های هوایی در حال استراحت مسیر هوا: نای بالای تصویر، دو تا نایژه، بعد شاخه‌های کوچیک‌تر و کوچیک‌تر که هر کدوم به یه کیسه‌ی هوایی ریز ختم می‌شه، داخل طرح دو تا ریه. اون قوس نارنجیِ پایین دیافراگمه، که تو حالت استراحت گنبدی و بالاست. کادر سمت راست روی یکی از کیسه‌های هوایی زوم کرده، با یه مویرگ که زیرش پیچیده.
دیافراگم صاف می‌شه، هوا می‌ریزه تو دیافراگم منقبض و صاف می‌شه (فلش رو به پایینه)، ریه‌ها پهن‌تر می‌شن، و هوا از نای پایین می‌آد و می‌ره تو کیسه‌های هوایی. هوای تازه حدود ۲۱ درصدش اکسیژنه، همون برچسب 21% O2؛ تو کادر زوم، حالا نقطه‌های اکسیژن کیسه‌ی هوایی رو پر کردن.
اکسیژن تو، دی‌اکسید کربن بیرون تو کادر زوم، اکسیژن (نقطه‌های سفید) از کیسه‌ی هوایی رد می‌شه و می‌ره تو مویرگ، و مویرگ همین‌طور که خونش اکسیژن می‌گیره از آبی نارنجی می‌شه. دی‌اکسید کربن (نقطه‌های بنفش کم‌رنگ) برعکس می‌ره، از خون به کیسه‌ی هوایی، از پشت دیواره‌ای که از یه سلول هم نازک‌تره.
دیافراگم شل می‌شه، هوای مصرف‌شده می‌ره بیرون دیافراگم شل می‌شه و دوباره گنبدی می‌شه (فلش رو به بالا)، ریه‌ها جمع می‌شن و هوای مصرف‌شده بیرون می‌ره، که حالا حدود ۴ درصدش دی‌اکسید کربنه، همون برچسب 4% CO2. مویرگ نارنجی از اونجا می‌ره و اکسیژنش رو با خودش می‌بره. تو حالت استراحت این کار حدود ۱۵ بار در دقیقه تکرار می‌شه: 15/min.
خودت رو امتحان کن
وقتی دیافراگم منقبض می‌شه چه اتفاقی می‌افته؟
- گنبدی و بالا می‌شه و هوا رو از ریه‌ها بیرون می‌ده
- صاف می‌شه، قفسه‌ی سینه بزرگ‌تر می‌شه و هوا می‌آد تو
- مستقیم ریه‌ها رو فشار می‌ده، مثل دو تا دست روی بادکنک
- برای هوا اتفاقی نمی‌افته؛ فقط معده رو جابه‌جا می‌کنه
جواب رو ببین
صاف می‌شه، قفسه‌ی سینه بزرگ‌تر می‌شه و هوا می‌آد تو
درسته. دیافراگمِ صاف‌تر یعنی قفسه‌ی سینه‌ی بزرگ‌تر، فشار کمتر تو داخلش، و هوایی که میاد تو تا پرش کنه.
یه سطح بزرگ و نازک
صدها میلیون کیسه‌ی هوایی
ریه‌هات تقریباً ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلیون آلوئول دارن. اگه پهنشون کنی، مساحت کلشون رو معمولاً حدود ۵۰ تا ۱۰۰ متر مربع می‌گن، تقریباً کف یه آپارتمان کوچیک، که تو قفسه‌ی سینه‌ت جا شده. دور هر آلوئول مویرگ پیچیده، و سدِ بین هوا و خون فوق‌العاده نازکه. گازها با انتشار (diffusion) ازش رد می‌شن: هر کدوم از جایی که بیشتره می‌ره به جایی که کمتره. تو کیسه‌ی هوایی اکسیژن بیشتر از خونِ تازه‌رسیده‌ست، پس اکسیژن می‌ره تو؛ تو خون دی‌اکسید کربن بیشتره، پس CO2 می‌آد بیرون.
هیچ پمپی گازها رو هل نمی‌ده. همین فرق مقدارشون دو طرف کافیه، مثل یه قطره جوهر که خودبه‌خود تو یه لیوان آب پخش می‌شه.
نفس کشیدن به زبون عدد (یه بزرگسال سالم در حال استراحت)
- هوای دم: حدود ۲۱ درصد اکسیژن و ۰٫۰۴ درصد دی‌اکسید کربن.
- هوای بازدم: حدود ۱۶ درصد اکسیژن و حدود ۴ درصد دی‌اکسید کربن. بیشترِ هوا، چه دم چه بازدم، نیتروژنه.
- پس تو هر نفس فقط بخشی از اکسیژن رو مصرف می‌کنی؛ برای همینه که تنفس نجات می‌تونه به کسی که نفس نمی‌کشه کمک کنه.
- حدود ۱۲ تا ۲۰ نفس در دقیقه، و هر نفسِ آروم تقریباً نیم لیتر.
خودت رو امتحان کن
هوایی که بیرون می‌دی دیگه هیچ اکسیژنی نداره؛ همه‌ش دی‌اکسید کربنه.
جواب رو ببین
نادرست
غلطه. هوای بازدم هنوز حدود ۱۶ درصد اکسیژن داره و فقط حدود ۴ درصد دی‌اکسید کربن؛ بیشترش هم، درست مثل هوای دم، نیتروژنه. بدنت از هر نفس فقط بخشی از اکسیژن رو برمی‌داره.
چی نفست رو بند میاره
دی‌اکسید کربن میل به نفس کشیدن رو می‌سازه
شاید فکر کنی میل به نفس کشیدن از کم شدن اکسیژن میاد. بیشترش این‌طور نیست. حسگرهایی تو ساقه‌ی مغز (brainstem) سطح دی‌اکسید کربن خونت رو زیر نظر دارن. وقتی CO2 بالا می‌ره، وادارت می‌کنن تندتر و عمیق‌تر نفس بکشی. برای همینه که نگه داشتن نفس این‌قدر زود ناراحت‌کننده می‌شه: چیزی که حس می‌کنی بالا رفتن CO2ه، نه کمبود اکسیژن.
وقتی دنبال اتوبوس می‌دوی، ماهیچه‌های در حال کارت کلی CO2 بیرون می‌دن. ساقه‌ی مغز ظرف چند ثانیه متوجه می‌شه، و بدون اینکه تصمیم بگیری می‌بینی داری نفس‌نفس می‌زنی.
خودت رو امتحان کن
مینا زیر آب نفسش رو نگه می‌داره. بعد از حدود نیم دقیقه میل به نفس کشیدن شدید می‌شه. بیشتر چی این میل رو ایجاد می‌کنه؟
- تموم شدن کامل اکسیژن ریه‌هاش
- جمع شدن دی‌اکسید کربن تو خونش
- خسته شدن دیافراگمش
- فشار آب روی قفسه‌ی سینه‌ش
جواب رو ببین
جمع شدن دی‌اکسید کربن تو خونش
درسته. حسگرهای ساقه‌ی مغز بالا رفتن CO2 رو دنبال می‌کنن، و این سیگنال اصلیِ پشت میل به نفس کشیدنه.
خودت رو امتحان کن
هر اتفاق رو بذار تو دسته‌ی دم یا بازدمِ در حال استراحت
- دیافراگم منقبض و صاف می‌شه
- ماهیچه‌های بین دنده‌ها دنده‌ها رو بالا می‌برن
- فشار داخل قفسه‌ی سینه پایین میاد
- ماهیچه‌ها شل می‌شن
- ریه‌های کشسان جمع می‌شن و برمی‌گردن
- دیافراگم دوباره گنبدی می‌شه
جواب رو ببین
دم: دیافراگم منقبض و صاف می‌شه, ماهیچه‌های بین دنده‌ها دنده‌ها رو بالا می‌برن, فشار داخل قفسه‌ی سینه پایین میاد
بازدم در حال استراحت: ماهیچه‌ها شل می‌شن, ریه‌های کشسان جمع می‌شن و برمی‌گردن, دیافراگم دوباره گنبدی می‌شه
مرور درس
- هوا از بینی یا دهن به نای، بعد دو تا نایژه، بعد نایژک‌های کوچیک‌تر، و آخرش به صدها میلیون آلوئول می‌رسه.
- ریه‌ها هوا رو نمی‌کشن: دیافراگم منقبض و صاف می‌شه، قفسه‌ی سینه بزرگ می‌شه و هوا می‌آد تو. بازدم تو حالت استراحت بیشتر همون جمع شدن و برگشتن ریه‌هاست.
- تو آلوئول‌ها، اکسیژن با انتشار وارد خون می‌شه و دی‌اکسید کربن بیرون می‌آد، از پشت سدی که از یه سلول هم نازک‌تره.
- هوای دم حدود ۲۱ درصد اکسیژن داره؛ هوای بازدم هنوز حدود ۱۶ درصد اکسیژن و حدود ۴ درصد CO2 داره. تو حالت استراحت دقیقه‌ای حدود ۱۲ تا ۲۰ بار نفس می‌کشی.
- بالا رفتن CO2، که ساقه‌ی مغز حسش می‌کنه، محرک اصلی میل به نفس کشیدنه. اکسیژن برای میتوکندری‌هاته؛ CO2 زباله‌شونه.