В настоящее время ученым удалось расшифровать некоторые свойства сложнейшей системы авторегуляции мозгового кровообращения.
Оказывается, исключительно важную роль в регуляции кровообращения в мозге играет углекислота. Исследуя особенности этого интереснейшего физиологического феномена, установили, что в его основе лежит специфическая реакция сосудов этих органов на содержание углекислоты в крови. Ниже приведена таблица с данными о влиянии вдыхаемого воздуха с повышенной концентрацией СО2 на кровоснабжение мозга.
Когда человек или животное переключается на дыхание газовой смесью с повышенным содержанием СО2, то уже через несколько секунд начинается увеличение кровоснабжения мозга, которое продолжает нарастать в течение ряда минут. Чем выше концентрация СО2 во вдыхаемом воздухе, тем интенсивнее становится мозговой кровоток.
Понижение рСО2 в артериальной крови, поступающей в мозг, вызванное, например, гипервентиляцией (частым и глубоким дыханием) влечет за собой, как правило, сужение мозговых сосудов И уменьшение мозгового кровотока. По данным исследованиям Н. М. Рыжовой (1966) при гипокапнии сужение сосудов мозга начинается через 15 секунд после начала гипервентиляции.
Установлено, что при уменьшении СО2 в артериальной крови с 45 до 26 мм рт. ст. кровоснабжение мозга уменьшается на 65%. Дальнейшее снижение СО2 может вызвать у людей потерю сознания. Явление головокружения, наблюдаемое у отдельных лиц после нескольких глубоких вдохов и выдохов, также обуславливается избыточным вымыванием С02, развитием гипокапнии, которая вызывает анемизацию мозга.
Процесс автоматической саморегуляции мозгового кровообращения, по мнению М. Е. Маршака, представляет собой как бы цепную реакцию, состоящую из нескольких звеньев:
а) возбуждение нервных клеток в определенной области коры головного мозга (в связи с вовлечением их
в работу) и соответствующее усиление обменных процессов;
б) образование в зоне возбуждения большого количества отработанных продуктов, среди которых основное место составляет углекислота;
в) расширение кровеносных сосудов под действием избыточного количества углекислоты и соответствующее увеличение кровотока;
г) более интенсивное снабжение данного участка мозга кислородом.
Изучение кровообращения в различных органах при изменении содержания углекислоты в артериальной крови выявили противоположный характер сдвигов в кровоснабжении мозга при повышении или уменьшении напряжения СО2. Установлено, что при повышении СО2 происходит крутой подъем кровоснабжения мозга, в то же время кровоснабжение мышц резко снижается.
Кровоснабжение сердца при гипер- и гипокапнии меняется в том же направлении, что и кровоснабжение мозга, но эти изменения значительно меньше, чем в мозге.
Такая реакция сосудов мозга и сердца на углекислоту позволила некоторым авторам высказать мысль о ее глубоком биологическом смысле и значимости для защиты организма при экстремальных ситуациях. Эта мысль была подтверждена специальными опытами. Так, например, было установлено, что при асфиксии животных, когда в крови возрастает количество СО2 и уменьшается количество СО2, кровоток усиливается в мозге и в сердце и уменьшается в других частях тела. Аналогичная картина наблюдается в опытах с выпусканием крови. В итоге создается впечатление, что сердце, и особенно мозг, как важнейший орган в таких «аварийных» ситуациях поддерживает свое существование за счет других частей тела.
При исследовании мозга установлено еще одно интересное явление. Оказалось, что развитие мозга находится в прямой связи с поступающими к нему раздражениями, причем это происходит уже на самых ранних стадиях формирования центральной нервной системы - во внутриутробном периоде.