§ 11. Неутомимое сердце

Определения и обозначения

Сердечный цикл — последовательность сокращения и расслабления предсердий и желудочков за одно полное сердцебиение. В нём выделяют сокращение предсердий, сокращение желудочков и общую паузу. Это понятие помогает понять, как кровь проходит через сердце и почему его камеры должны работать в определённом порядке.

Автоматия сердца — способность сердца ритмично сокращаться благодаря импульсам, возникающим в самом сердце. Такие импульсы задают основу сердечного ритма, поэтому для каждого отдельного сокращения не требуется команда извне. Автоматия помогает объяснить, почему сердце может сохранять работу даже без постоянных сигналов от мозга.

Пульс — ритмичные толчки стенок артерий, связанные с сокращениями сердца и продвижением крови. При каждом ударе сердца волна давления распространяется по артериям, и её можно почувствовать, например, на запястье. Подсчёт пульса помогает оценить частоту сердечных сокращений и увидеть, как она меняется при нагрузке.

Систола и диастола — соответственно сокращение и расслабление отделов сердца. Во время систолы камера выталкивает кровь, а во время диастолы расслабляется и наполняется ею. Эти термины нужны, чтобы точно описывать фазы сердечного цикла и не путать движение крови с отдыхом сердечной мышцы.

Как это устроено

Сердце состоит из четырёх камер: двух предсердий и двух желудочков. Предсердия принимают кровь, а желудочки выталкивают её в сосуды, поэтому камеры выполняют разные задачи. К сердцу подходят вены, а от него отходят артерии; такое устройство обеспечивает путь крови через сердце и дальше по организму. Крупные сосуды соединены с нужными камерами, а клапаны разделяют камеры и выходы из них.

Клапаны нужны потому, что при работе сердца давление в камерах меняется. Когда давление перед клапаном становится выше, чем за ним, створки открываются и пропускают кровь; если поток пытается пойти назад, створки смыкаются. Поэтому кровь движется в заданном направлении, хотя клапаны не создают толчок сами — его создаёт сокращение сердечной мышцы. Слаженная работа клапанов и камер уменьшает обратный ток крови.

Сначала сокращаются оба предсердия и проталкивают кровь в расслабленные желудочки. Затем предсердия расслабляются, а сокращаются желудочки: правый направляет кровь к лёгким, левый — к органам и тканям. После этого камеры расслабляются, и сердце наполняется кровью перед новым сокращением. Чередование этих фаз и составляет сердечный цикл.

Работа сердца кажется непрерывной, но его мышца не находится всё время в сокращённом состоянии. После систолы наступает расслабление, когда камеры заполняются кровью, а сердечная мышца восстанавливает силы. В общей паузе расслаблены и предсердия, и желудочки. Такое чередование напряжения и отдыха позволяет сердцу многократно повторять цикл.

Ритм возникает благодаря автоматии: специальные клетки сердца создают импульсы, которые запускают сокращения. Нервная система может ускорять или замедлять этот ритм в зависимости от состояния организма. При физической нагрузке работающим мышцам требуется больше кислорода, поэтому сердце обычно сокращается чаще и усиливает доставку крови. После прекращения нагрузки потребность мышц уменьшается, и частота сердцебиения постепенно снижается.

Фазы сердечного цикла

Таблица показывает, какие отделы сердца сокращаются в каждой фазе, куда движется кровь и сколько длится фаза в среднем. Значения продолжительности приблизительны и приведены для сердечного цикла около 0,8 секунды. Сравнивая строки, можно проследить порядок сокращений и увидеть, что между ними есть время расслабления.

Разбор задач

Задача 1. Назовите последовательность фаз одного сердечного цикла и укажите, какие отделы сердца сокращаются в каждой фазе. Чтобы ответить, нужно расположить фазы по ходу одного сердцебиения, а не перечислять их случайно. Затем для каждой фазы определить, сокращаются ли предсердия или желудочки. Расслабление остальных камер тоже помогает понять направление движения крови.

1. Первая фаза — систола предсердий: сокращаются предсердия, а желудочки расслаблены.
2. Вторая фаза — систола желудочков: сокращаются желудочки, а предсердия расслабляются.
3. Третья фаза — общая пауза: предсердия и желудочки расслаблены.

Ответ: систола предсердий → систола желудочков → общая пауза; в первой фазе сокращаются предсердия, во второй — желудочки, в третьей сокращающихся отделов нет.

Задача 2. При частоте 75 ударов в минуту определите продолжительность одного сердечного цикла. Частота показывает, сколько циклов происходит за минуту, а требуется найти время одного цикла. Поэтому сначала переводим минуту в секунды, а затем делим всё время на число циклов. Результат будет временем одного сердцебиения.

1. В одной минуте 60 секунд.
2. За эти 60 секунд происходит 75 циклов, поэтому вычисляем 60 ÷ 75 = 0,8.
3. Указываем единицу измерения: секунды.

Ответ: продолжительность одного сердечного цикла — 0,8 секунды.

Задача 3. После физической нагрузки пульс участился. Объясните, почему это происходит и как изменение частоты сокращений помогает организму. При нагрузке мышцы работают активнее, поэтому расходуют больше кислорода и питательных веществ. Сердцу нужно быстрее доставлять необходимые вещества кровью, а также помогать удалять продукты обмена. Отсюда можно объяснить и учащение пульса.

1. Во время нагрузки мышцы расходуют больше кислорода и питательных веществ.
2. Чтобы усилить кровоснабжение работающих мышц, сердцу приходится чаще сокращаться.
3. Каждое сокращение создаёт волну в артериях, поэтому увеличение частоты сокращений проявляется как более частый пульс.

Ответ: пульс учащается, потому что мышцам нужно больше кислорода и питательных веществ; более частая работа сердца усиливает доставку крови к ним.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что предсердия и желудочки сокращаются одновременно. Так можно подумать, потому что сокращения повторяются быстро и образуют единый ритм, но камеры работают по очереди. Сначала сокращаются предсердия, затем желудочки; остальные камеры в это время расслаблены. Проверь себя: назови три фазы цикла и укажи, какие отделы активны в каждой.

Ошибка — путать систолу с диастолой. Термины звучат похоже, а оба относятся к работе сердца, поэтому их легко поменять местами. Систола означает сокращение, диастола — расслабление; во время сокращения кровь выталкивается, а во время расслабления камера наполняется. Для проверки можно спросить себя, напрягается камера или отдыхает.

Ошибка — считать, что клапаны сами проталкивают кровь. Такое представление возникает потому, что именно клапаны направляют поток и управляют его проходом между камерами. На деле кровь движется из-за разницы давления, возникающей при сокращении и расслаблении сердца, а клапаны открываются и закрываются в ответ на это изменение. Проверь себя: отделяй причину движения крови от того, что не даёт ей течь назад.

Ошибка — полагать, что сердце совсем не отдыхает. Сердце действительно работает постоянно, поэтому его легко представить всё время напряжённым. Однако сокращения сменяются расслаблением, а общая пауза наступает в каждом цикле. Чтобы проверить себя, вспомни: между систолами есть диастола, когда сердечная мышца восстанавливается.

Связь с другими темами

Чтобы понять работу сердца, нужно знать общее строение кровеносной системы, различать артерии, вены и капилляры и представлять направление движения крови. Тогда можно проследить, откуда кровь поступает в сердце и куда уходит после сокращения желудочков. Эти знания пригодятся при дальнейшем изучении кровообращения и того, как физическая нагрузка влияет на организм. Понимание работы сердца также помогает осмысленно относиться к правилам сохранения здоровья.

Что запомнить

• Сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков.
• Клапаны обеспечивают движение крови в одном направлении.
• Сердечный цикл включает систолу предсердий, систолу желудочков и общую паузу.
• Автоматия позволяет сердцу вырабатывать ритмические импульсы самостоятельно.
• Пульс связан с ритмичными сокращениями сердца.
• При физической нагрузке частота сердечных сокращений обычно возрастает.