انبساط ریه: نفس زندگی چگونه کشیده می‌شود؟
مکانیسم تنفس: هوا چگونه به ریه‌ها می‌رود؟
وقتی تصمیم می‌گیریم نفس بکشیم، مغز ما به ماهیچه‌های خاصی فرمان می‌دهد. این فرآیند که دم4 نام دارد، بیشتر شبیه به کار یک تلمبه است. مهم‌ترین ماهیچه‌ای که در اینجا فعال می‌شود، دیافراگم است. دیافراگم یک صفحهٔ ماهیچه‌ای گنبدی شکل در زیر شش‌هاست. با انقباض آن، این صفحه صاف می‌شود و فضای قفسهٔ سینه را به سمت پایین بزرگ می‌کند. همزمان، ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای بیرونی که بین دنده‌ها قرار دارند، منقبض شده و قفسهٔ سینه را به سمت بالا و بیرون می‌کشند. نتیجهٔ این دو حرکت، افزایش حجم قفسهٔ سینه است.
ساختار ریه و کیسه‌های هوایی
ریه‌ها شبیه دو اسفنج غول‌پیکر هستند که از هزاران شاخه‌ی کوچک به نام نایژک5 تشکیل شده‌اند. در انتهای هر نایژک، خوشه‌های کوچکی مانند خوشه‌های انگور وجود دارند که کیسه‌های هوایی6 یا alveoli نامیده می‌شوند. این کیسه‌های میکروسکوپی، محل اصلی تبادل گازها هستند. دیوارهٔ آنها بسیار نازک است و توسط شبکه‌ای از مویرگ‌های خونی7 احاطه شده است. وقتی هوای پراز اکسیژن به این کیسه‌ها میرسد، اکسیژن از دیوارهٔ نازک آنها عبور کرده و به خون میرسد و همزمان، دی‌اکسید کربن از خون به داخل کیسه‌ها منتقل می‌شود تا در بازدم خارج شود.
| ساختار | توضیح | تعداد تقریبی |
|---|---|---|
| نایژک‌ها | لوله‌های منشعب شده که هوا را به کیسه‌های هوایی می‌رسانند. | بیش از 500,000 |
| کیسه‌های هوایی (Alveoli) | کیسه‌های میکروسکوپی که تبادل گازها در آنها انجام می‌شود. | حدود 500 میلیون |
| مساحت کل | مساحت کل سطح کیسه‌های هوایی برای تبادل گاز. | 70-100 m² (حدود یک زمین تنیس!) |
ماهیچه‌های اصلی و فرعی در عمل دم
اگرچه دیافراگم ستارهٔ اصلی نمایش تنفس است، اما بازیگران مهم دیگری نیز وجود دارند. در یک تنفس معمولی و آرام، تقریباً 70-80% کار توسط دیافراگم انجام می‌شود. اما زمانی که نیاز به یک دم عمیق و سریع داریم، مثلاً در هنگام دویدن یا نواختن یک ساز بادی، ماهیچه‌های فرعی دیگری نیز به کمک می‌آیند. این ماهیچه‌ها در ناحیهٔ گردن و قفسهٔ سینه قرار دارند و با انقباض خود، استخوان‌های ترقوه و دنده‌ها را بیشتر بالا می‌کشند تا فضای حتی بیشتری برای ورود هوا ایجاد کنند.
انبساط ریه در عمل: از توپ بادکنکی تا نواختن ساز
برای درک این مفهوم، یک بادکنک خالی را تصور کنید. وقتی دهانهٔ آن را بکشید (انقباض دیافراگم و بزرگ کردن قفسهٔ سینه)، فضای داخل بادکنک بیشتر می‌شود و هوا به داخل می‌رود (کاهش فشار). این دقیقاً مشابه انبساط ریه است. مثال دیگر، عمل مکیدن نوشیدنی با نی است. هنگامی که با عضلات دهان خود مکش ایجاد می‌کنید، فشار داخل دهان شما کاهش یافته و مایع به سمت بالا رانده می‌شود. نوازندگان سازهای بادی مانند شیپوریا فلوت نیز از همین اصل استفاده می‌کنند. آنها با کنترل دقیق انقباض دیافراگم و ماهیچه‌های بین‌دنده‌ای، جریان هوا را مدیریت کرده و نت‌های مختلفی تولید می‌کنند.
اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم
پاسخ: خیر. فرآیند تنفس توسط ساقهٔ مغز8 به صورت خودکار کنترل می‌شود. حتی وقتی در خواب عمیق هستیم، این مرکز کنترل، به طور مداوم به ماهیچه‌های تنفسی سیگنال می‌فرستد. البته ما می‌توانیم به اختیار خود، تنفس را برای مدت کوتاهی کنترل یا حبس کنیم، اما مغز نهایتاً با ایجاد احساس خفگی، کنترل را دوباره به دست می‌گیرد.
پاسخ: زیرا ماهیچه‌های در حال دویدن ما به اکسیژن بیشتری نیاز دارند و همچنین دی‌اکسید کربن بیشتری تولید می‌کنند. مغز با دریافت سیگنال‌های شیمیایی مبنی بر افزایش دی‌اکسید کربن در خون، فرمان می‌دهد تا هم عمق هر دم و هم تعداد دم‌ها در دقیقه افزایش یابد تا تبادل گازها سریع‌تر انجام شود.
پاسخ: خیر. حجم ریه به عواملی مانند سن، جنسیت، قد و سطح آمادگی جسمانی فرد بستگی دارد. معمولاً افراد بلندقدتر و ورزشکاران به دلیل نیاز بیشتر بدن به اکسیژن، حجم ریهٔ بزرگ‌تری دارند.
پاورقی
1 Lung Expansion
2 Diaphragm
3 Intercostal Muscles
4 Inhalation / Inspiration
5 Bronchioles
6 Alveoli (singular: Alveolus)
7 Capillaries
8 Brainstem