1328
0,4
2014-07-16
Реакции организма на экстремальные условия
Ускорение
Джон Стэпп
Перегрузки не влияли на людей до конца I Мировой войны, когда пилоты по таинственным причинам начали терять сознание посреди полёта. Благодаря офицеру ВВС США Джону Стэппу мы узнали намного больше о том, как перегрузки воздействуют на человеческое тело, и начались серьёзные исследования по выявлению причины.
Стэпп подверг себя воздействию 35g, что эквивалентно ускорению в 343 м/с2. Его кости растрескались и сломались, и вылетели зубные пломбы. Но больший эффект пришёлся на кровь.
Когда ускорение происходит вдоль горизонтальной оси, тело выдерживает перегрузки достаточно хорошо, потому что кровоток остаётся в той же горизонтальной плоскости. Но когда ускорение свободного падения действует вертикально, дела идут не так хорошо. После определённого уровня (около 4-5g для большинства людей) наши системы организма не имеют достаточно сил, чтобы перекачивать кровь, и вся она остаётся в наших нижних конечностях.
Отрицательное ускорение свободного падения вызывает те же самые проблемы, препятствуя кровотоку и очень быстро накапливая слишком много крови в одном месте. Вот для чего нужен противоперегрузочный костюм: воздух в костюмах создаёт достаточное внешнее давление, чтобы удержать кровь там, где она должна быть, предотвращая потерю сознания пилотами.
Стэпп пережил последний запуск, когда он ускорился до 1017-ти км/ч, остановился в одну секунду и на короткое время весил 3500 кг. В конечном итоге он мирно скончался у себя дома в возрасте 89-ти лет.
Давление
Декомпрессионная болезнь, широко известная как «кессонка», происходит, когда человеческий организм чувствует внезапное падение окружающего давления. В крови больше не могут эффективно растворяться газы, такие как азот. Вместо этого газы остаются в кровотоке в виде пузырьков. В тяжёлых случаях пузырьки накапливаются в сосудах и перекрывают поток, в результате чего появляется головокружение, заторможенность и даже возможна смерть.
Мягкая форма «кессонки», как правило, вызывает боль в суставах и отёк тканей. Дайверы, которые подвергают себя перепадам давления регулярно, могут перестать замечать эффекты «кессонки», что может привести к постоянному повреждению суставов. Декомпрессионная болезнь второго типа может убить. Пострадавшие от этого типа испытывают такие состояния, как головокружение, паралич и шок.
Холод
Когда температура тела падает примерно до 30°C, все функции организма замедляются. Первыми симптомами этого являются усталость, неуклюжесть и задержка в реагировании на внешние стимулы.
Одной из первых на 30-градусной отметке отказывает система терморегуляции, или способность организма самостоятельно поддерживать свою внутреннюю температуру. Сердце также будет постепенно замедляться вместе с работой лёгких, в то время как всё тело испытывает недостаток кислорода. Кроме того, быстро отказывают почки, заливая тело разбавленной мочой. Это вещество просачивается в кровь и органы, вызывая шок и другие проблемы с сердцем.
Снижение метаболизма и требований систем организма позволяет некоторым людям пережить крайние случаи переохлаждения и полностью выздороветь при правильном отогреве.
Жар
Тепловой удар происходит, когда внутренняя температура тела поднимается выше 40 градусов. Классический тепловой удар развивается медленно под воздействием тепла, например, в летнюю жару. Тепловой удар при физической нагрузке поражает людей, которые испытывают тяжёлые физические нагрузки в жарких условиях, например, промышленных рабочих и спортсменов. Только 20% людей, испытавших любой из этих двух типов, могут выжить без лечения, и многие, кто пережил тепловой удар, потерпели некоторые повреждения мозга.
Влажность увеличивает шансы получить тепловой удар, предотвращая испарение пота и снижая способность организма защититься от жары. Как только внутренняя температура тела продержится на 42°С на протяжении 45-ти минут, клетки начнут разрушаться. Ткани набухают, пищеварительная система слабеет, пропуская токсины в организм. В более лёгких случаях, называемых тепловым истощением, замедляется только кровеносная система. При полном тепловом ударе нервная система функционирует неправильно, что приводит к смятению, судорогам и головокружению.
Огонь
Горячий воздух и влажность могут подтолкнуть организм к его пределам. Но огонь, что неудивительно, уводит тело на несколько шагов дальше — к повреждениям, смерти и распаду.
Исследователи из Университета Западной Флориды поджигали пожертвованные трупы, чтобы задокументировать то, что происходит с телом. Обычное человеческое тело сгорает в течение семи часов. Внешний слой кожи сгорает первым, растрескавшись, прежде чем сгореть. Более глубокие слои кожи держатся не намного дольше, исчезая приблизительно через пять минут.
К тому времени огонь принимается за жировой слой. Жир является хорошим топливом, в то время как одежда или древесина в костре выступают в роли свечного фитиля. Жир тает, впитываясь в этот «фитиль», а затем горит в течение нескольких часов. Пламя также высушивает мышцы, сокращая их и заставляя тело двигаться.
Огонь обычно затухает сам, когда остаются только кости, если они не сломались, и из них не вытек мозг. Зубы также не горят.
Во время кремации, однако, огонь получается гораздо жарче, и тело сгорает быстрее. Температура огня при кремации доходит до 600–800°С. Но даже при такой температуре процесс превращения тела в пепел может длиться несколько часов.
Согласно исследователям, горящее человеческое тело пахнет так же, как свиные рёбрышки на барбекю.
Голод
Мы все знаем, что голод убивает, но то, как это происходит, ужасает особенно. Желудок физически уменьшается в размерах, после чего может быть неудобно снова есть нормальное количество пищи, даже если это еда для вашего спасения. Сердечная мышца сокращается, уменьшая количество ударов и снижая артериальное давление. Длительное голодание приводит к анемии, а у женщин может полностью прекратиться менструация.
Когда организму не хватает сахара, начинается сжигание жира. Это может показаться чем-то хорошим, но когда запас жира быстро расходуется, вместе с энергией высвобождаются соединения, называемые кетонами. Кетоны накапливаются, что приводит к тошноте и истощению, не говоря уже о плохом запахе изо рта.
Ваши кости могут надолго ослабеть после временного голодания. Возможно, более удивительным окажется постоянное воздействие на мозг. Без жизненно важных питательных веществ, таких как калий и фосфор, мозг не может нормально работать. Вы можете физически потерять часть серого вещества в мозге: даже если вы продолжите есть, некоторые потери невосполнимы, что делает нарушения функций головного мозга постоянными.
Растущие дети и подростки могут страдать от хронических заболеваний на протяжении всей последующей жизни, например, таких как невозможность для женщины выносить ребёнка до положенного срока. Возможно, наиболее странно, что люди, страдающие от долгосрочного голодания, часто обрастают слоем крошечных мягких волосков, называемых лануго, что помогает организму регулировать свою температуру.
Высота
Даже если вы не боитесь высоты, вы, скорее всего, испытывали болезненное ощущение, когда смотрели с верхушки небоскрёба. Это головокружение, и оно не только психологическое.
Равновесие — хитрая штука. Когда мы на земле, мы ориентируемся по неподвижным устойчивым объектам. Однако когда мы находимся наверху 30-этажного здания, это не работает. Ближайший неподвижный объект (кроме пола под ногами) находится так далеко, что ваш организм не может использовать его, чтобы успокоить себя тем, что он тоже неподвижен.
Покачивание здания создаёт дополнительную проблему. Когда вы находитесь достаточно высоко, всё слегка качается, и наши тела чувствуют это, даже если мы этого не осознаём. Чем выше мы оказываемся, тем сильнее раскачивание, и тем труднее нам регулировать наше равновесие. Если эффект оказывается достаточно сильным, он может повлиять на наш собственный центр тяжести.
Люди, плохо оценивающие расстояние, страдают от более сильной акрофобии. В исследовании Калифорнийского университета рассматривается, как люди оценивают высоту зданий. Те, кто переоценил высоту здания, показывали более сильные реакции, стоя на высоте. Полученные результаты позволяют предположить наличие прямой связи между восприятием и страхом.
Химические вещества
Сероводород является довольно неприятной вещью. У него запах протухшего яйца, и его большое количество, возможно, убило динозавров и огромное число других форм доисторической жизни. Но всё живое производит это вещество в очень маленьких количествах, и оно помогает регулировать скорость наших внутренних процессов. И совсем недавно сероводороду было найдено новое применение — введение мышей в состояние анабиоза.
При введении правильной дозы сероводород замедляет скорость метаболизма в организме и понижает внутреннюю температуру значительно ниже порога гипотермии. Все функции организма, включая циркуляцию крови и работу лёгких, практически останавливаются.
Испытания на животных показали, что сероводород подавляет нормальную работу организма, но это может сделать его идеальным инструментом для замедления урона от ожогов и заболеваний, пока человек не сможет получить необходимую помощь.
Радиация
Радиоактивный распад высвобождает энергию в окружающую среду. Эта энергия взаимодействует с клетками организма, либо уничтожая их, либо заставляя мутировать. Мутации перерастают в рак, а некоторые радиоактивные материалы поражают конкретные части тела особенно тяжело. Например, радиоактивный йод накапливается в щитовидной железе, вызывая рак щитовидной железы, особенно у детей.
Чтобы значительно развить риск появления рака у человека необходимо относительно большое количество радиации. Обычно человек подвергается воздействию от 0,24 до 0,3 бэр радиации в год. Чтобы риск возникновения рака увеличился на 0,5% необходимо около 10 бэр.
Лучевая болезнь убивает на уровне 200 бэр. Лучевая болезнь вызывает мгновенные эффекты, такие как рвота, уменьшение количества эритроцитов и повреждение костного мозга. Повреждения костей вызывают другую, более серьёзную проблему: костный мозг отвечает за выработку тромбоцитов, необходимых в процессе свёртываемости крови.
Одиночество
Чувство одиночества — нормально. Даже в заполненной комнате мы можем чувствовать непреодолимое чувство одиночества, если нас ни с кем ничто не связывает. Но хроническое одиночество может оказывать реальное воздействие на наш организм.
Согласно психологам Чикагского университета, у одиноких людей серьёзно подавлена иммунная система по интересной причине. Поскольку одинокие люди считают мир опасным, недружелюбным местом, их иммунная система зацикливается на борьбе с бактериальными инфекциями. Это делает их неспособными производить достаточное количество противовирусных антител, делая их более восприимчивыми к вирусным заболеваниям.
У одиноких людей также часто бывает высокое кровяное давление, также как и атеросклероз и проблемы со сном. А высокий уровень стресса делает одиноких людей более уязвимыми для болезней сердца и инсультов.
Вода
Все мы знаем об опасностях обезвоживания, но не меньше мы слышим и об опасности избытка воды в организме.
Водная интоксикация вызывает всевозможные проблемы, самой смертоносной из которых является гипонатриемия. Когда почки не могут избавиться от избытка воды, они выталкивают её в кровоток, где она разжижает кровь и вызывает серьёзное падение количества электролитов. Без достаточного количества соли в организме вы страдаете от головной боли, истощения, рвоты и дезориентации.
После того, как кровь уже не может справляться с этим, вода направляется в клетки, которые набухают. Этот процесс становится смертельным, когда клетки не имеют возможности расширяться, например, в спинном или головном мозге. Это вызывает отёк мозга, кому, судороги и, в конечном итоге, смерть.
Также от чрезмерного питья может быть и другая проблема. Вода содержит загрязняющие вещества. Если вы регулярно пьёте больше воды, чем рекомендованное безопасное количество (которое на самом деле гораздо меньше, чем расхваленные восемь стаканов в день), загрязняющие вещества могут быстро дойти до уровня, при котором тело уже не сможет справиться с ситуацией.
©
Джон Стэпп
Перегрузки не влияли на людей до конца I Мировой войны, когда пилоты по таинственным причинам начали терять сознание посреди полёта. Благодаря офицеру ВВС США Джону Стэппу мы узнали намного больше о том, как перегрузки воздействуют на человеческое тело, и начались серьёзные исследования по выявлению причины.
Стэпп подверг себя воздействию 35g, что эквивалентно ускорению в 343 м/с2. Его кости растрескались и сломались, и вылетели зубные пломбы. Но больший эффект пришёлся на кровь.
Когда ускорение происходит вдоль горизонтальной оси, тело выдерживает перегрузки достаточно хорошо, потому что кровоток остаётся в той же горизонтальной плоскости. Но когда ускорение свободного падения действует вертикально, дела идут не так хорошо. После определённого уровня (около 4-5g для большинства людей) наши системы организма не имеют достаточно сил, чтобы перекачивать кровь, и вся она остаётся в наших нижних конечностях.
Отрицательное ускорение свободного падения вызывает те же самые проблемы, препятствуя кровотоку и очень быстро накапливая слишком много крови в одном месте. Вот для чего нужен противоперегрузочный костюм: воздух в костюмах создаёт достаточное внешнее давление, чтобы удержать кровь там, где она должна быть, предотвращая потерю сознания пилотами.
Стэпп пережил последний запуск, когда он ускорился до 1017-ти км/ч, остановился в одну секунду и на короткое время весил 3500 кг. В конечном итоге он мирно скончался у себя дома в возрасте 89-ти лет.
Давление
Декомпрессионная болезнь, широко известная как «кессонка», происходит, когда человеческий организм чувствует внезапное падение окружающего давления. В крови больше не могут эффективно растворяться газы, такие как азот. Вместо этого газы остаются в кровотоке в виде пузырьков. В тяжёлых случаях пузырьки накапливаются в сосудах и перекрывают поток, в результате чего появляется головокружение, заторможенность и даже возможна смерть.
Мягкая форма «кессонки», как правило, вызывает боль в суставах и отёк тканей. Дайверы, которые подвергают себя перепадам давления регулярно, могут перестать замечать эффекты «кессонки», что может привести к постоянному повреждению суставов. Декомпрессионная болезнь второго типа может убить. Пострадавшие от этого типа испытывают такие состояния, как головокружение, паралич и шок.
Холод
Когда температура тела падает примерно до 30°C, все функции организма замедляются. Первыми симптомами этого являются усталость, неуклюжесть и задержка в реагировании на внешние стимулы.
Одной из первых на 30-градусной отметке отказывает система терморегуляции, или способность организма самостоятельно поддерживать свою внутреннюю температуру. Сердце также будет постепенно замедляться вместе с работой лёгких, в то время как всё тело испытывает недостаток кислорода. Кроме того, быстро отказывают почки, заливая тело разбавленной мочой. Это вещество просачивается в кровь и органы, вызывая шок и другие проблемы с сердцем.
Снижение метаболизма и требований систем организма позволяет некоторым людям пережить крайние случаи переохлаждения и полностью выздороветь при правильном отогреве.
Жар
Тепловой удар происходит, когда внутренняя температура тела поднимается выше 40 градусов. Классический тепловой удар развивается медленно под воздействием тепла, например, в летнюю жару. Тепловой удар при физической нагрузке поражает людей, которые испытывают тяжёлые физические нагрузки в жарких условиях, например, промышленных рабочих и спортсменов. Только 20% людей, испытавших любой из этих двух типов, могут выжить без лечения, и многие, кто пережил тепловой удар, потерпели некоторые повреждения мозга.
Влажность увеличивает шансы получить тепловой удар, предотвращая испарение пота и снижая способность организма защититься от жары. Как только внутренняя температура тела продержится на 42°С на протяжении 45-ти минут, клетки начнут разрушаться. Ткани набухают, пищеварительная система слабеет, пропуская токсины в организм. В более лёгких случаях, называемых тепловым истощением, замедляется только кровеносная система. При полном тепловом ударе нервная система функционирует неправильно, что приводит к смятению, судорогам и головокружению.
Огонь
Горячий воздух и влажность могут подтолкнуть организм к его пределам. Но огонь, что неудивительно, уводит тело на несколько шагов дальше — к повреждениям, смерти и распаду.
Исследователи из Университета Западной Флориды поджигали пожертвованные трупы, чтобы задокументировать то, что происходит с телом. Обычное человеческое тело сгорает в течение семи часов. Внешний слой кожи сгорает первым, растрескавшись, прежде чем сгореть. Более глубокие слои кожи держатся не намного дольше, исчезая приблизительно через пять минут.
К тому времени огонь принимается за жировой слой. Жир является хорошим топливом, в то время как одежда или древесина в костре выступают в роли свечного фитиля. Жир тает, впитываясь в этот «фитиль», а затем горит в течение нескольких часов. Пламя также высушивает мышцы, сокращая их и заставляя тело двигаться.
Огонь обычно затухает сам, когда остаются только кости, если они не сломались, и из них не вытек мозг. Зубы также не горят.
Во время кремации, однако, огонь получается гораздо жарче, и тело сгорает быстрее. Температура огня при кремации доходит до 600–800°С. Но даже при такой температуре процесс превращения тела в пепел может длиться несколько часов.
Согласно исследователям, горящее человеческое тело пахнет так же, как свиные рёбрышки на барбекю.
Голод
Мы все знаем, что голод убивает, но то, как это происходит, ужасает особенно. Желудок физически уменьшается в размерах, после чего может быть неудобно снова есть нормальное количество пищи, даже если это еда для вашего спасения. Сердечная мышца сокращается, уменьшая количество ударов и снижая артериальное давление. Длительное голодание приводит к анемии, а у женщин может полностью прекратиться менструация.
Когда организму не хватает сахара, начинается сжигание жира. Это может показаться чем-то хорошим, но когда запас жира быстро расходуется, вместе с энергией высвобождаются соединения, называемые кетонами. Кетоны накапливаются, что приводит к тошноте и истощению, не говоря уже о плохом запахе изо рта.
Ваши кости могут надолго ослабеть после временного голодания. Возможно, более удивительным окажется постоянное воздействие на мозг. Без жизненно важных питательных веществ, таких как калий и фосфор, мозг не может нормально работать. Вы можете физически потерять часть серого вещества в мозге: даже если вы продолжите есть, некоторые потери невосполнимы, что делает нарушения функций головного мозга постоянными.
Растущие дети и подростки могут страдать от хронических заболеваний на протяжении всей последующей жизни, например, таких как невозможность для женщины выносить ребёнка до положенного срока. Возможно, наиболее странно, что люди, страдающие от долгосрочного голодания, часто обрастают слоем крошечных мягких волосков, называемых лануго, что помогает организму регулировать свою температуру.
Высота
Даже если вы не боитесь высоты, вы, скорее всего, испытывали болезненное ощущение, когда смотрели с верхушки небоскрёба. Это головокружение, и оно не только психологическое.
Равновесие — хитрая штука. Когда мы на земле, мы ориентируемся по неподвижным устойчивым объектам. Однако когда мы находимся наверху 30-этажного здания, это не работает. Ближайший неподвижный объект (кроме пола под ногами) находится так далеко, что ваш организм не может использовать его, чтобы успокоить себя тем, что он тоже неподвижен.
Покачивание здания создаёт дополнительную проблему. Когда вы находитесь достаточно высоко, всё слегка качается, и наши тела чувствуют это, даже если мы этого не осознаём. Чем выше мы оказываемся, тем сильнее раскачивание, и тем труднее нам регулировать наше равновесие. Если эффект оказывается достаточно сильным, он может повлиять на наш собственный центр тяжести.
Люди, плохо оценивающие расстояние, страдают от более сильной акрофобии. В исследовании Калифорнийского университета рассматривается, как люди оценивают высоту зданий. Те, кто переоценил высоту здания, показывали более сильные реакции, стоя на высоте. Полученные результаты позволяют предположить наличие прямой связи между восприятием и страхом.
Химические вещества
Сероводород является довольно неприятной вещью. У него запах протухшего яйца, и его большое количество, возможно, убило динозавров и огромное число других форм доисторической жизни. Но всё живое производит это вещество в очень маленьких количествах, и оно помогает регулировать скорость наших внутренних процессов. И совсем недавно сероводороду было найдено новое применение — введение мышей в состояние анабиоза.
При введении правильной дозы сероводород замедляет скорость метаболизма в организме и понижает внутреннюю температуру значительно ниже порога гипотермии. Все функции организма, включая циркуляцию крови и работу лёгких, практически останавливаются.
Испытания на животных показали, что сероводород подавляет нормальную работу организма, но это может сделать его идеальным инструментом для замедления урона от ожогов и заболеваний, пока человек не сможет получить необходимую помощь.
Радиация
Радиоактивный распад высвобождает энергию в окружающую среду. Эта энергия взаимодействует с клетками организма, либо уничтожая их, либо заставляя мутировать. Мутации перерастают в рак, а некоторые радиоактивные материалы поражают конкретные части тела особенно тяжело. Например, радиоактивный йод накапливается в щитовидной железе, вызывая рак щитовидной железы, особенно у детей.
Чтобы значительно развить риск появления рака у человека необходимо относительно большое количество радиации. Обычно человек подвергается воздействию от 0,24 до 0,3 бэр радиации в год. Чтобы риск возникновения рака увеличился на 0,5% необходимо около 10 бэр.
Лучевая болезнь убивает на уровне 200 бэр. Лучевая болезнь вызывает мгновенные эффекты, такие как рвота, уменьшение количества эритроцитов и повреждение костного мозга. Повреждения костей вызывают другую, более серьёзную проблему: костный мозг отвечает за выработку тромбоцитов, необходимых в процессе свёртываемости крови.
Одиночество
Чувство одиночества — нормально. Даже в заполненной комнате мы можем чувствовать непреодолимое чувство одиночества, если нас ни с кем ничто не связывает. Но хроническое одиночество может оказывать реальное воздействие на наш организм.
Согласно психологам Чикагского университета, у одиноких людей серьёзно подавлена иммунная система по интересной причине. Поскольку одинокие люди считают мир опасным, недружелюбным местом, их иммунная система зацикливается на борьбе с бактериальными инфекциями. Это делает их неспособными производить достаточное количество противовирусных антител, делая их более восприимчивыми к вирусным заболеваниям.
У одиноких людей также часто бывает высокое кровяное давление, также как и атеросклероз и проблемы со сном. А высокий уровень стресса делает одиноких людей более уязвимыми для болезней сердца и инсультов.
Вода
Все мы знаем об опасностях обезвоживания, но не меньше мы слышим и об опасности избытка воды в организме.
Водная интоксикация вызывает всевозможные проблемы, самой смертоносной из которых является гипонатриемия. Когда почки не могут избавиться от избытка воды, они выталкивают её в кровоток, где она разжижает кровь и вызывает серьёзное падение количества электролитов. Без достаточного количества соли в организме вы страдаете от головной боли, истощения, рвоты и дезориентации.
После того, как кровь уже не может справляться с этим, вода направляется в клетки, которые набухают. Этот процесс становится смертельным, когда клетки не имеют возможности расширяться, например, в спинном или головном мозге. Это вызывает отёк мозга, кому, судороги и, в конечном итоге, смерть.
Также от чрезмерного питья может быть и другая проблема. Вода содержит загрязняющие вещества. Если вы регулярно пьёте больше воды, чем рекомендованное безопасное количество (которое на самом деле гораздо меньше, чем расхваленные восемь стаканов в день), загрязняющие вещества могут быстро дойти до уровня, при котором тело уже не сможет справиться с ситуацией.
©
