Hyperventilácia, hypoxia a úloha oxidu uhličitého v tele
Ako a prečo funguje intenzívne dýchanie a zadržanie dychu
Aké sú pozitíva hyperventilácie? Dokáže zásadne zmeniť fungovanie tela a radikálne ovplyvniť mozog?
Hyperventilácia je zázračným nástrojom na ovplyvnenie telesných a duševných funkcii. Môže vyvolať impozantné účinky v procese telesných funkcii a aj vplývať na vedomie. Wim Hof hovorí že je „diaľkovým ovládaním“ autonómneho (nezávislého od nášho vedomia alebo vôle) nervového systému. Využívajú ju na dosiahnutie iných stavov vedomia aj tela jogíni (Pranayama), tibetský mnísi (Tummo dýchanie). Je základom holotropného dýchania psychológa Stanislava Grofa a rekordné hĺbky ponorov s ním dosahujú potápači na jeden nádych pri apnoe potápaní.
Väčšina potápačov vie, že krátka hyperventilácia pred potápaním im umožňuje predĺžiť obdobie, ktoré môžu stráviť pod vodou. Jedným z dôvodov, prečo táto technika funguje, je skutočnosť, že dýchanie je regulované predovšetkým obsahom (tlakom) oxidu uhličitého v krvi. Zvýšený tlak oxidu uhličitého v arteriálnej krvi stimuluje dýchanie a vyvoláva popud nadýchnuť sa. Znížený tlak oxidu uhličitého v krvi naopak spôsobuje spomalenie dýchania a zníženie nutkania na dýchanie.
Arteriálny tlak kyslíka v krvi meraný u potápačov, ktorí vyplávali na hladinu pretože sa potrebovali nadýchnuť po dlhých ponoroch, ktorým predchádzala hyperventilácia, je niekedy dostatočne nízky na to, aby spôsobil stratu motorickej kontroly, a niekedy dokonca natoľko nízky, že spôsobuje stratu vedomia zvaná aj „blackout“.
Aká je úloha oxidu uhličitého v tele a ako dokáže hyperventilácia tak zásadne ovplyvniť chod celého tela?
Oxid uhličitý (CO2 ) je vedľajším produktom chemických reakcií generujúcich energiu za spaľovania glukózy (cukru), ktoré sa vyskytujú v bunkách tela. Oxid uhličitý produkovaný týmito chemickými reakciami v bunkách tela preniká do krvi, ktorá ho transportuje do pľúc, kde je vylučovaný z tela vo vydychovanom vzduchu. Oxid uhličitý však nie je iba inertným odpadovým produktom.
Je tiež životne dôležitou súčasťou udržiavania chemického prostredia tela, pretože tiež reguluje kyslosť krvi, ako aj iných tekutín mimo a vo vnútri každej bunky tela.
Regulácia kyslosti a zásaditosti v tkanivách tela je mimoriadne dôležitá. Mechanizmus tela je poháňaný nespočetnými komplexnými chemickými reakciami a súčet týchto chemických reakcií vedie k optimálne zdravému fungovaniu tela pri určitých úrovniach kyslosti a zásaditosti vo vnútri a mimo buniek tela. Kyslosť a zásaditosť tekutín je vyjadrená pomocou „pH“, stupnice pohybujúcej sa od 0 do 14. Ak je pH = 0 je maximálne kyslé, pH = 7 označuje neutralitu, pričom nie je ani kyslé, ani zásadité, zatiaľ čo pH = 14 je maximálne zásadité. Tekutina je kyslá, ak je pH menšie ako 7, a je zásaditá, ak je pH vyššie ako 7.
Krv je s pH = 7,4 mierne zásaditá, zatiaľ čo vnútro buniek je s pH = 6,9 mierne kyslé.
Acidobázická rovnováha
Samotný oxid uhličitý nie je kyselina, pretože nevytvára vodíkové ióny (H +). Pri kontakte s vodou sa však stáva kyselinou. Keď sa časť oxidu uhličitého rozpustí vo vode, vytvorí kyselinu uhličitú, slabú kyselinu, ktorá okyslí roztok. Kyselina uhličitá (H2CO3) je slabá kyselina schopná štiepiť ión H +.
Oxid uhličitý (CO2) reaguje reverzibilne s vodou (H2O) za vzniku kyseliny uhličitej (H2CO3). Kyselina uhličitá je však pri telesnej teplote nestabilná a zvyčajne je v ionizovanom stave, pričom tvorí vodíkový ión (H+) a bikarbonátový ión = hydrogénuhličitanový ión (HCO3-) ako v nižšie uvedenej chemickej rovnici.
CO2 (pH 6) + H2O ⇔ H2CO3 ⇔ H+ + HCO3- (pH 7,4)
Pri akomkoľvek parciálnom tlaku oxidu uhličitého v tkanivách tela existuje rovnováha medzi oxidom uhličitým a koncentráciou bikarbonátu.
Takže rovnováha medzi oxidom uhličitým a iónom bikarbonátu určuje pH v krvi a iných tkanivách tela.
Henderson-Hasselbalchova rovnica
Henderson-Hasselbalchova rovnica použitá na výpočet pH v krvi ukazuje tento vzťah v matematickej forme.
pH = 6.1 + log[HCO3-] ÷ (0.03 × PCO2)
Normálny parciálny tlak oxidu uhličitého v arteriálnej krvi je asi 40 mmHg a normálna koncentrácia bikarbonátu je asi 24 milimolov na liter. Vložte tieto údaje do Hendersonovej-Hasselbachovej rovnice vyššie a dostanete pH arteriálnej krvi, ktoré je 7,4.
Na úplné pochopenie účinkov hyperventilácie je potrebná ešte jedna skutočnosť. Je to množstvo bikarbonátu v tele. Ako bolo uvedené vyššie, koncentrácia bikarbonátu v krvi je 24 milimolov na liter. To platí aj pre všetky tekutiny medzi bunkami tela. Vnútri buniek väčšiny tkanív je koncentrácia bikarbonátu asi 8 milimolov na liter. To znamená, že v tele je veľa bikarbonátu. Chvíľu trvá, kým sa taká veľká hmotnosť bikarbonát iónu zmenší alebo zvýši v dôsledku zmien koncentrácie oxidu uhličitého v krvi. A práve táto veľká masa bikarbonátu je pôvodom účinkov hyperventilácie. Čo je teda hyperventilácia?
Čo je hyperventilácia?
Prakticky povedané, všetok oxid uhličitý sa z tela vylučuje ako plyn vo vydychovanom vzduchu. Keď sa objem vzduchu vdýchnutého do a von z pľúc zvýši nad normálne hodnoty, z tela sa vylúči viac oxidu uhličitého, ako je bežné. To znižuje tlak oxidu uhličitého v tele, pričom sa kyselina uhličitá (H2CO3) mení späť na vodu a oxid uhličitý, čo nakoniec vedie k novej rovnováhe medzi bikarbonátom a oxidom uhličitým.
CO2 + H2O ← H2CO3 ← H+ + HCO3-
Táto spontánna chemická reakcia, pri ktorej sa kyselina uhličitá mení na vodu a oxid uhličitý, však nie je taká rýchla ako rýchlosť, ktorou sa oxid uhličitý odstraňuje z tela hyperventiláciou.
Takže keď sa telesný tlak oxidu uhličitého náhle zníži v porovnaní s koncentráciou bikarbonátu, pH sa zvýši nad normál, pretože hladina bikarbonátu neklesá tak rýchlo. Stav, keď sa pH tela zvýši nad normál, sa nazýva „alkalóza“ a všetky telesné tekutiny a bunky sa stávajú zásaditejšími než obvykle. V tomto efekte spočíva základ psychických účinkov hyperventilácie. Aké sú teda mentálne efekty hyperventilácie?
Video: Rovnováha kyslosti a zásaditosti v krvi
Psychické účinky hyperventilácie
Počas posledných dvoch rokov 2. svetovej vojny (1939-1945) Seymour Kety a Carl Schmidt vykonávali hyperventilačné experimenty (Kety 1946).
Vojenské operácie boli jedným z dôvodov ich záujmu. Pretože život posádky lietadla lietajúca vo veľkej výške nad Nemeckom môže niekedy závisieť od účinkov hyperventilácie, ktorá ovplyvňuje bdelé vedomie. Napríklad keď systémy na dodávanie kyslíka zlyhajú a posádka sa nachádza vo veľkej výške, alebo keď je posádka nútená opustiť vysoko lietajúce lietadlo po zásahu nepriateľskou paľbou. Bez ohľadu na predchádzajúce úvahy, tieto experimenty poskytli neoceniteľné informácie o prejavoch náhleho nástupu hyperventilácie u normálnych mladých ľudí, ako aj o hladinách oxidu uhličitého, pri ktorých sa tieto prejavy vyskytujú. Kety a Schmidt zistili, že zahmlenie vedomia a bezvedomie je čoraz pravdepodobnejšie, keď tlak oxidu uhličitého klesne pod 30 mmHg (Kety 1946). Tento prah následne potvrdil Rafferty v roku 1992, ktorý tiež zistil, že u všetkých ľudí sa vyvinuli neurologické symptómy v dôsledku hyperventilácie pri tlaku oxidu uhličitého 20 mmHg (Rafferty 1992).
Psychické účinky hyperventilácie sú rôznorodé. Ľudia s hyperventiláciou často opisujú symptómy ako narušená schopnosť vnímania, zhoršená koncentrácia, slabá pamäť a halucinácie. Bežné sú aj pocity depersonalizácie, kedy hyperventilačné osoby opisujú vnemy nereálnosti alebo dojem, že je všetko zmätené a podobné snom. Vyskytujú sa aj vizuálne zážitky, ako je rozmazané videnie, tunelové videnie, blikajúce svetlá a dvojité videnie (Evans 2005, Lum 1987, Perkin 1986). Extrémna hyperventilácia spôsobuje stratu vedomia u 31% ľudí (Perkin 1986).
Smrť v dôsledku hyperventilácie v jednotke intenzívnej starostlivosti
Napriek tomu, že hyperventilácia je zvyčajne považovaná za mierny problém, môže tiež spôsobiť smrť mozgu.
U niektorých ľudí s ťažkou chronickou obštrukčnou chorobou pľúc (CHOCHP) sa vyvinie respiračné ochorenie v dôsledku pľúcnych infekcií. Respiračné ochorenie znamená, že pľúca sú zasiahnuté tak vážnou disfunkciou, že sa do krvi neabsorbuje dostatok kyslíka a pľúca nie sú schopné eliminovať všetok oxid uhličitý, ktorý telo produkuje. Takýmto ľuďom zvyčajne hrozí smrť, ak sa táto disfunkcia nerieši. Preto sú často prijatí na jednotku intenzívnej starostlivosti, kde podstupujú mechanickú ventiláciu pľúc. Za týchto okolností je mechanická ventilácia účinnejšia ako normálne dýchanie. Rýchlo odstraňuje prebytočný oxid uhličitý z tela, zaisťuje, aby sa do organizmu dostalo dostatočné množstvo kyslíka, čo umožňuje týmto ľuďom prežiť obdobie dočasne zhoršenej poruchy pľúc.
Tento typ terapie je k dispozícii v mnohých západných krajinách od začiatku šesťdesiatych rokov minulého storočia. A práve v šesťdesiatych rokoch bolo publikovaných niekoľko správ o pacientoch s ťažkou CHOCHP, ktorí boli prijatí na jednotku intenzívnej starostlivosti, podstúpili mechanickú ventiláciu a krátko nato sa u nich vyvinuli nezvládnuteľné epileptické kŕče, vážne poškodenie mozgu a dokonca smrť mozgu (Kilburn 1966, Rotheram 1964).
Relatívna hyperventilácia bola príčinou tohto dramaticky tragického výsledku toho, čo je bežne terapiou zachraňujúcou život (Kilburn 1966, Rotheram 1964). Našťastie sa to stáva veľmi zriedka. Napriek tomu sa vyskytuje. Ako teda môžu k takýmto tragédiám dochádzať?
Mozgová hypoxia vyvolaná hyperventiláciou
Štúdie na ľuďoch uskutočnené od štyridsiatych rokov minulého storočia odhalili, že hyperventilácia znižuje prietok krvi v mozgu tým, že spôsobuje zúženie tepien zásobujúcich mozog krvou (Pierce 1962, Raichle 1972, Wollman 1965, Wollman 1968a). Seymour Kety vyvinul prvý presný systém na meranie prietoku krvi v mozgu, ktorý je stále „zlatým štandardom“, s ktorým sa porovnávajú ostatné techniky na meranie prietoku krvi v mozgu. Jeho články sú stále aktuálne a hodnotné. Zistil, že prietok krvi v mozgu je priamo úmerný tlaku oxidu uhličitého v krvi a nepriamo súvisí s pH krvi pretekajúcej tepnami smerujúcimi do mozgu (Kety 1946, Kety 1948). Inými slovami:
Čím nižší je tlak oxidu uhličitého v krvi, tým nižší je prietok krvi mozgom.
A to je na prvý pohľad paradox. Hyperventiláciou síce obohatíme krv kyslíkom, ten sa ale pre zúženie ciev zásobujúce mozog z dôvodu poklesu tlaku CO2 a tým pádom zvýšenia pH krvi na zásaditejšiu nedostáva do mozgu. Sú však mozgové prejavy hyperventilácie iba dôsledok hypoxie mozgu? Väzba kyslíka na hemoglobín poskytuje ďalší dôkaz, že hyperventilácia môže spôsobiť hypoxiu (nedostatok kyslíku) nielen mozgového tkaniva.
Väzba kyslíka na hemoglobín
Krv je transportnou tekutinou. Mimoriadne dôležitá je preto, že presúva kyslík, elektrolyty, bielkoviny, hormóny, tuky a cukry do tkanív a odstraňuje z nich odpadové produkty metabolizmu, a hormónov. Kyslík je prepravovaný krvou z pľúc, kde vstupuje do tela. Prakticky je všetok kyslík v krvi chemicky viazaný na hemoglobín v červených krvinkách. Chemická väzba kyslíka na hemoglobín je však priamo ovplyvnená kyslosťou a zásaditosťou krvi, to jest pH krvi.
Hyperventilácia spôsobuje stratu oxidu uhličitého z tela, čím sa zvyšuje pH krvi a stáva sa zásaditejším.
Keď je krv zásaditejšia, hemoglobín sa pevnejšie viaže s kyslíkom.
Kyslík viazaný na hemoglobín v červených krvinkách neplní svoju funkciu, pretože väzba kyslíka na hemoglobín v červených krvinkách nie je ničím iným ako spôsobom prenosu kyslíka do kapilár v tkanivách tela. V kapilárach telesných tkanív je chemická väzba medzi kyslíkom a hemoglobínom dostatočne slabá, aby umožňoval kyslíku opustiť krv a vstrebať sa do buniek obklopujúcich kapiláry, a tak poskytovať kyslík pre životne dôležité energetické procesy generujúce energiu v bunky tvoriace telesné tkanivá.
Keď však hyperventilácia spôsobí, že sa kyslík viaže pevnejšie na hemoglobín, uvoľní sa menej kyslíka, aby presakoval do tkanív obklopujúcich kapiláry.
To je dôvod, prečo hyperventilácia môže spôsobiť, že sa do tkanív tela dostane z kapilár menej kyslíka, čo má za následok hypoxiu buniek mimo ciev, aj keď krv obsahuje viac ako dostatok kyslíka.
To je aj dôvod prečo pri hyperventilácii cítime mravčenie v rukách a nohách.
Mentálne zmeny vyvolané hyperventiláciou
Táto posledná časť nás privádza k účinkom hyperventilácie na mentálne funkcie. Pozostávajú z prejavov, ako sú: narušené zmýšľanie, zhoršená koncentrácia, slabá pamäť a halucinácie. Počas extrémnej hyperventilácie môže byť stupeň mozgovej hypoxie (nedostatku kyslíka) postačujúci na to, aby spôsobil stratu vedomia.
Moderné štúdie ukazujú, že prietok krvi do čelnej, okcipitálnej a parieto-okcipitálnej mozgovej kôry (časť mozgu, ktorá je zodpovedná za spracovávanie obrazov), ako aj do hippocampu (ktorý je zodpovedný za pamäť), je v porovnaní s inými oblasťami mozgu znížený v priebehu niekoľkých sekúnd až minút od začiatku hyperventilácie (Naganawa 2002, Posse 1997).
Tieto zmeny prietoku krvi odrážajú zníženú aktivitu v týchto oblastiach mozgu zaznamenanej na elektorencefalografe. Čelné laloky mozgu sú potrebné pre kognitívne funkcie, ako je pamäť, vnímanie času, pozornosť, vedomie a vnímanie seba (Dietrich 2003). Kognitívne zmeny vyvolané hyperventiláciou, ako je narušené vnímanie, zhoršená koncentrácia a slabá pamäť, sa dajú ľahko vysvetliť zníženou funkciou mozgovej kôry v prednej časti mozgu. Znížená funkcia v týchto oblastiach mozgu určite vysvetľuje ďalšie prejavy vyskytujúce sa počas hyperventilácie, ako sú zrakové halucinácie alebo pocity depersonalizácie a nereálnosti. Všetky tieto veci znamenajú, že hyperventilácia môže dočasne vyvolať zásadné zmeny vo funkcii mozgu a z toho vyplývajúcej mentálnej funkcie. Tieto efekty sú dokonca základom konkrétnej formy psychoterapie, počas ktorej pacienti vykonávajú predĺženú hyperventiláciu – terapiu nazývanú „holotropné dýchanie“ (Rhinwine 2007).
Hyperventilácia počas celkovej anestézie
Zaujímavosťou je, že anestéziológovia často
využívajú rôzne vlastnosti hyperventilácie počas celkovej anestézie. Deje sa
tak napríklad:
• Pri neurochirurgických operáciách na mozgu,
kedy anestéziológovia často aplikujú hyperventiláciu, aby spôsobili zúženie
ciev mozgu. To znižuje krvácanie a uľahčuje priebeh operácie.
• Hyperventilácia pod arteriálnym tlakom oxidu
uhličitého 30 mmHg znižuje úroveň vedomia a niekedy dokonca spôsobuje stratu
vedomia. Jedným z dôsledkov je zníženie dávok liekov potrebných na celkovú
anestéziu.
• Hyperventilácia sa niekedy používa aj na
konci operácií na zníženie úrovne vedomia. Ako aj na predĺženie a
zintenzívnenie pôsobenia zvyškových koncentrácií anestetických liekov.
Záverečné poznámky k hyperventilácii
Hyperventilácia je takmer „magická“ v rozsahu rozsiahlych zmien, ktoré vyvoláva v tele a duševných funkciách. Najčarovnejším aspektom hyperventilácie je to, ako niečo také jednoduché, ako je hlboké a rýchle dýchanie, môže vyvolať také impozantné účinky na fungovanie tela, ako aj na chod vedomia.
Máte chuť si hyperventiláciu vyskúšať?
Základné DMT dýchanie
Trvanie: 10 minút
DMT dýchanie s binaurálnymi beatmi
Trvanie: 30 minút
Toto dlhšie dýchanie bolo zaznamenané čiastočne pomocou 3D mikrofónu a akustických nástrojov. Celá pieseň obsahuje betaurálne rytmy Theta, ako aj ďalšie prirodzené zvuky.
Rytmus dýchania prebieha voľne, mení pomalšie dýchanie s rýchlejším. Na konci každého dýchania sú 3 silné dychy „dovnútra“ a „von“ a po 1. gongu musíte ísť do retencie alebo „stavu bez dychu“ a zostať tam tak dlho, ako vám to vyhovuje. Po 2. gongu sa zhlboka nadýchnite a podržte ho asi 15 sekúnd, kým sa nezačne 3. gong. Potom pokračujte ďalším kolom.
Ak chcete, môžete prispôsobiť rytmus. Na konci relácie sú len zvuky, ktoré podporia váš let do vyšších stavov mysle. 🙂
DMT dýchanie ultra
Trvanie: 17 minút
Inšpirovaný holotrópnym dýchaním so zvukom ASMR. Je to špeciálne JEDNOKOLOVÉ dýchanie (16 minút) s rôznymi intenzitami a rytmami, rôznymi krátkymi retenčnými časmi a jedným intenzívnym ponorením sa na konci.
Po hyperventilácii existujú špeciálne krátke zadržovacie úseky po nádychu nazývané „Hold“ (zadržte), kedy stlačíte všetky svaly tela a distribúciu energie zo stredu tela (jadro) do všetkých častí tela vrátane hlavy. (Dajte pozor, aby ste na hlavu nevyvíjali veľký tlak.)
Pozor: Buďte v bezpečnom a mäkkom prostredí pre prípad, že stratíte vedomie. Snažte sa udržať si kontrolu nad svojím telom s intenzitou dýchania. Ak bude účinok príliš silný, znížte intenzitu, ak nie dosť silný, zvýšte intenzitu. Nie je potrebné opakovanie.
Príjemnú cestu k vám ďalšie dimenzie !!! Celý zvuk je zaznamenaný na binaurálnom 3D mikrofóne. Ak si chcete zvuk vychutnať naplno, použite slúchadlá.
Vykročte zo svojho pohodlia
Je to predsa také ľahké… Môžete tak urobiť kdekoľvek a kedykoľvek. Začnite však postupne. Výsledky sa aj tak dostavia okamžite a sú úplne grátis.
Simulujte vo svojom živote „boj o prežitie“ a stante sa slovami Wima Hofa „zdravými, šťastnými a silnými ľuďmi„.