§ 20. Регуляция работы сердца и кровеносных сосудов

Определения и обозначения

Автоматизм сердца — способность сердца самостоятельно вырабатывать импульсы, вызывающие его сокращения. Импульсы возникают в проводящей системе, а её водитель ритма задаёт их повторение. Благодаря этому сердце может работать без сознательной команды на каждый удар. Автоматизм поддерживает ритм, а нервная система может его менять.

Нервная регуляция работы сердца — изменение частоты и силы сокращений под действием нервных импульсов. Эти сигналы поступают к сердцу по нервам и позволяют быстро приспосабливать его работу к состоянию организма. Например, при нагрузке сердце может начать сокращаться чаще. Такая регуляция нужна для изменения кровоснабжения органов.

Гуморальная регуляция работы сердца — изменение его работы под действием веществ, которые переносятся кровью. К таким веществам относятся гормоны, в том числе адреналин. Они могут влиять на частоту и силу сокращений, связывая работу сердца с изменениями во всём организме. Поэтому сердце реагирует не только на нервные сигналы.

Артериальное давление — давление крови на стенки артерий. Оно зависит от работы сердца и от состояния сосудов, по которым движется кровь. Если меняется сила сердечных сокращений или просвет сосудов, меняются условия кровотока. Понимание этой связи помогает объяснить, почему давление нельзя связывать только с сердцем.

Как это устроено

Импульсы, возникающие в проводящей системе сердца, распространяются по сердечной мышце и вызывают сокращения её отделов в определённой последовательности. Сначала возбуждаются предсердия, а затем — желудочки, поэтому кровь успевает перейти из предсердий в желудочки и быть вытолкнутой дальше. Водитель ритма регулярно создаёт новые импульсы, и сердечные циклы повторяются. Внешняя команда для каждого сокращения не нужна, потому что источник импульсов находится в самом сердце.

Нервные сигналы позволяют быстро менять работу сердца при изменении потребностей организма. Симпатические нервы обычно учащают и усиливают сокращения: так сердце за единицу времени может направлять больше крови к органам. Парасимпатические нервы обычно действуют противоположно и замедляют сердцебиение, когда высокая активность не требуется. Это противоположное влияние помогает организму переключаться между нагрузкой и покоем.

Сосуды тоже реагируют на нервные импульсы и вещества, которые движутся с кровью. Когда просвет сосуда сужается, крови труднее проходить через него, поэтому сопротивление кровотоку возрастает; при расширении сопротивление обычно уменьшается. Из-за этого меняются условия движения крови и её распределение между органами. Давление зависит от совместной работы сердца и сосудов, а не от одного отдельного фактора.

Адреналин и некоторые другие вещества крови способны изменить частоту и силу сердечных сокращений. Например, при испуге адреналин помогает быстро подготовить организм к действию: сердце обычно начинает биться чаще и сильнее. Эти вещества разносятся кровью, поэтому их влияние может охватывать организм, а не только один участок. Так гуморальная регуляция дополняет быстрые сигналы нервной системы.

При беге мышцам требуется больше кислорода, чем в покое, поэтому им нужно доставлять больше крови. Нервные сигналы и вещества крови согласованно усиливают работу сердца, а изменения просвета сосудов помогают перераспределять кровоток. Когда нагрузка прекращается, потребность мышц в усиленном снабжении постепенно снижается. Благодаря совместной регуляции кровоснабжение может меняться в соответствии с потребностями организма и условиями среды.

Способы регуляции работы сердца и сосудов

Сравнивайте строки по двум признакам: что воздействует на органы кровообращения и каков результат этого воздействия. Автоматизм нужно отличать от внешнего управления: импульсы для ритма возникают в самом сердце. Для нервных влияний запомните противоположное действие симпатической и парасимпатической систем.

Разбор задач

Задача 1. У человека в покое частота сердечных сокращений равна 72 ударам в минуту. Объясните, почему после начала бега она увеличивается.

1. Сначала определяем, что меняется при беге: мышцы начинают работать активнее.
2. Затем связываем это с потребностью мышц: им нужно больше кислорода и питательных веществ, а продукты обмена требуется быстрее удалять.
3. Наконец, учитываем регуляцию: нервные импульсы и вещества крови усиливают работу сердца, чтобы за минуту к мышцам поступало больше крови. Поэтому пульс становится чаще, чем в покое.

Ответ: после начала бега потребность мышц в кислороде возрастает, поэтому нервная и гуморальная регуляция учащают сердечные сокращения. Значение 72 удара в минуту описывает состояние покоя и не обязано сохраняться при нагрузке.

Задача 2. После испуга у человека участился пульс. Укажите, какая система нервов усиливает работу сердца, и объясните изменение.

1. Определяем наблюдаемое изменение: пульс участился, значит, сердце стало сокращаться чаще.
2. Сравниваем действие отделов нервной системы: симпатические нервы обычно учащают и усиливают сердечные сокращения, а парасимпатические обычно замедляют их.
3. Связываем ответ с ситуацией: испуг подготавливает организм к быстрому действию, поэтому усиливающее влияние симпатической системы уместно. Сердце начинает быстрее доставлять кровь к органам.

Ответ: работу сердца усиливает симпатическая нервная система. Её действие помогает подготовить организм к действию после испуга и вызывает учащение пульса.

Задача 3. У пациента измерили артериальное давление до и после сужения артериол. Объясните, как изменение просвета сосудов может повлиять на давление.

1. Сначала устанавливаем, что артериолы — мелкие артерии, а их просвет определяет, насколько свободно кровь проходит по сосудам.
2. При сужении просвет становится меньше, и сопротивление кровотоку возрастает. Значит, для движения крови через сосудистую сеть нужны иные условия, чем до сужения.
3. Учитываем связь сосудов с давлением: давление зависит не только от сокращений сердца, но и от состояния сосудов. Поэтому сужение артериол может повысить артериальное давление, хотя точное изменение зависит также от работы сердца.

Ответ: сужение артериол увеличивает сопротивление кровотоку и может привести к повышению артериального давления. При объяснении важно учитывать и состояние сосудов, и работу сердца.

Типичные ошибки

Ошибочно считать, что сердцем управляет только нервная система. Так думают, потому что нервные сигналы быстро меняют ритм, но импульсы для сокращений возникают и в самом сердце, а вещества крови тоже влияют на его работу. Проверьте себя вопросом: может ли сердце задавать ритм без внешней команды? Если да, вы учитываете автоматизм.

Автоматизм не следует путать с нервной регуляцией: первый означает возникновение импульсов в сердце, а вторая — изменение его работы под действием нервов. Путаница возникает, потому что оба процесса связаны с импульсами. Проверьте, где возникает сигнал: внутри проводящей системы или приходит по нервам. Так можно верно определить механизм.

Неверно утверждать, что все нервы одинаково ускоряют сердце. Это упрощение не учитывает противоположное влияние симпатической и парасимпатической систем: первая обычно усиливает работу сердца, вторая замедляет. Чтобы проверить себя, вспомните, какой отдел помогает увеличить активность, а какой — снизить её. Не заменяйте противоположные действия одним общим утверждением.

Артериальное давление зависит не только от силы сердечных сокращений. Иногда влияние сердца запоминается лучше, чем роль сосудов, однако изменение их просвета меняет сопротивление кровотоку. Проверьте себя, упомянув в объяснении и сердце, и состояние сосудов. Если назвать только один фактор, ответ будет неполным.

Связь с другими темами

Чтобы понять регуляцию кровообращения, нужно знать строение сердца, круги кровообращения и путь крови по сосудам. Эти знания помогают проследить, куда направляется кровь и почему изменения работы сердца важны для органов. Тема связана с нервной и эндокринной системами: они посылают сигналы и выделяют вещества, влияющие на кровообращение. Измерения пульса и артериального давления позволяют применять эти знания к вопросам здоровья и физической нагрузки.

Что запомнить

• Сердце обладает автоматизмом.
• Ритмичные сокращения сердца обеспечиваются проводящей системой.
• Симпатические нервы обычно учащают и усиливают сердечные сокращения.
• Парасимпатические нервы обычно замедляют работу сердца.
• Вещества, переносимые кровью, тоже влияют на работу сердца.
• Изменение просвета сосудов влияет на сопротивление кровотоку и артериальное давление.