Ritmo generatoriai ir gyvūnų dydžiai
Taip pat skaitykite Vidiniai laikrodžiai mūsų kūne
Periodiniai arba cikliniai gyvūnų judesiai reguliariai pasikartojantis santykinai paprastas raumenų judesių pasikartojimas, pvz., širdies ar diafragmos (kvėpuojant) susitraukimai, ėjimas ar bėgimas, karvės žiaumojimas. Jie gana naudingi leidžia reikalingus judesius atlikti automatiškai, apie juos nesusimąstant. Tereikalinga programa. Įrašyta į nervų ląsteles, valdančias raumenų grupę, ir generatorius, periodiškai pradedantis jos vykdymą.
Tik štai įdomu, kad kvėpavimas ir širdies plakimas susijęs su gyvūno dydžiu smulkiems gyvūnas jie dažni, o stambiems reti (pvz., pelės širdis susitraukia apie 500 kartų per minutę, o dramblio vos 25). Bet kodėl ritmo generatoriai prisiderina prie kūno dydžio?
Širdies plakimo atveju svarbus šilumos praradimo veiksnys. Šilumos apykaita šiltakraujams gyvūnams daug kainuoja (kaip beje, ir gyvenamųjų namų temperatūros) išlaikant temperatūrą už kūną vėsesnėje terpėje didžiąją savo energetikos dalį tenka skirti kūno šildymui. Supaprastintai imant, galima sakyti, kad šilumą gamina visos kūno ląstelės tik paduok joms kuro (t.y., maisto) ir deguonies!? Ir viena, ir kita atkeliauja su krauju. Tik kiek jų reikia pelei, ir kiek drambliui?! Bet, kad būtų paprasčiau, vietoje dramblio paimkime katę. Jei katės ilgis 10 kartų didesnis už pelės, tai kūno plotas jau 100 kartų, o tai reiškia, kad per tą plotą ji praranda 100 kartų daugiau šilumos. Tačiau, iš kitos pusės, jos kūno tūris (ir masė), o kartu ir šilumos atsargos didesni 1000 kartų tad ir vės lėčiau. Smulkus gyvūnėlis vėsta gerokai sparčiau, tad jam ir ėsti reikia daugiau (pagal kūno dydį) bei kraują gainioti sparčiau.
Bet jei reikalai su širdimi paviršiuje, kitų ritminių judesių (pvz., ėjimo) priklausomybės nuo kūno dydžio paaiškinimas ne toks paprastas (vaikai žingsniuoja tankiau). Net buvo siūlymų galūnių judesius lyginti su švytuoklės siūbavimu...
Bet kodėl (o ne dėl ko) judesiai cikliški? 19-20 a. sandūroje labai populiaria samprata, įvesta dar Dekarto, buvo refleksas. 1917 m. anglų fiziologas Č.S. Šeringtonas*), nagrinėdamas kačių žandikaulio cikliškus judesius, išsakė hipotezę apie jų refleksišką prigimtį. Tuo metu jau buvo žinomas burnos pražiojimo refleksas, susijęs su slėgiu į burnos ertmės seilėtą apvalkalą arba į dantenas. Į burną patekus maistui ir sukandus žandikaulius, atsiranda burnos pražiojimo refleksas. Jo metu pagrindinis kramtymo raumuo, suspaudžiantis žandikaulius (maseteris), išsitempia. Daugelyje raumenų, tarp jų ir maseteryje, ištįsimas aptinkamas juose lokalizuotais receptoriais ir jis sukelia raumens susitraukimą. Pradžioje išsitempęs, po to maseteris refleksiškai susitraukia ir burna užsičiaupia. O yai vėl sukelia maisto spaudimą į burnos paviršių ir reflektorinį antagonistinių raumenų suveikimą, vėl praveriančių burną. Dviejų refleksų pakaitinis aktyvumas ir užtikrina ritmišką kramtymą.
Bet žinomas anekdotas sako, kad mokslininko reikšmingumas priklauso nuo to, kiek ilgai jam pavyko pristabdyti mokslo vystymąsi. Č. Šeringtonui tai pavyko porai dešimčių metų. O pirmi klaidingumo požymiai pasirodė, kai buvo aptikta, kad cikliniai žandikaulio judesiai išlieka ir dingus burnos paviršiaus jautrumui bei pažeidus nervų skaidulų pralaidumą. Nesigilinsime į šio klausimo nagrinėjimo istoriją, tik nurodysime, kad tikroji raumenų ritmiško susitraukimo priežastis iš smegenų centro ateinančių periodinių impulsų.
Tačiau kaip nervų ląstelės sugeba sukurti generatorius, ritmiškai siunčiančius signalus raumenims? Tipinis neuronas turi centrinę dalį, nuo kurios atsišakoja santykinai trumpi dendritai ir ilga aksono atauga (skaitykite skyrelį Smegenų imuniniai elektrikai), kuri tarnauja tarsi laidas su izoliacija (mielino apvalkalais) tik ne iš vario, o druskingo skysčio (t.y. elektros krūvį perneša ne elektronai, o tų druskų jonai). Tačiau druskingas vanduo yra prastas laidininkas lyginant su metalais ir kad impulsas greitai pasiektų tikslą, jį pakeliui reikia nuolat sustiprinti (retransliuoti).
Yra išimčių, ir labai rimtų ir tarp jų ir širdies raumuo. Širdis turi pakitusių raumenų ląstelių, sudarančių sinusinę (sinoartrialinę) sankaupą (mazgą). Šios ląstelės ir yra širdies susitraukimų generatorius be jokių nervų poveikio. Bet kaip gali vykti susitraukimai be jokios priežasties?! Ogi. širdyje randasi panaši struktūra kaip ir nervų ląstelėse.
Tačiau vis tiek kyla daugybė klausimų, kurie reikalauja atskirų tyrinėjimų, kurių daliai laikas atėjo tik paskutiniais metais.
*) Čarlzas Šeringtonas (Charles Scott Sherrington, 1857-1952) anglų neurofiziologas, Nobelio premijos laureatas (1932) už neuronų funkcijų tyrimus. Jis į neurofiziologiją įvedė sinopsinio ryšio sampratą. Jo Žmogus ir jo prigimtis (1940) pateikia filosofines mintis apie mąstymą, egzistenciją ir Dievą.
Senasis mano kūnas
Norint suprasti žmogaus kūną, reikia suprasti, kaip jis vystėsi bėgant laikui. Paimkim sėklinį virželį, kuris jungia sėklidės prielipą kapšelyje su šlaple vyro varpoje. Juo sperma išteka į išorę. Kapšelis yra visai greta varpos, tad reiktų tikėtis, kad sėklinis virželis rinksis trumpiausią kelią. Tačiau taip nėra. Jis iškyla iš kapšelio, tada sukasi aplink gaktikaulį, leidžiasi žemyn kanalu žemiau šlaunikaulio sąnario ir galiausiai keliauja link šlaplės. Tai gerokai painioja medicinos studentus bei sukelia problemų kai kuriems vyrams, turintiems išvaržą.
Žuvų palikimas
Kad tai suprastume, turime prisiminti, ką bendra turime su viskuo, nuo mikrobų ir kirmėlių iki žuvų ir primatų. Sėklinio virželio atveju žmogaus lytinės liaukos vystėsi panašiai kaip pas ryklius, žuvis bei kitus kaulinius gyvūnus. Lytinės liaukos moterų kiaušidės ir vyrų sėklidės pradžioje susidaro aukštai kūne, netoli kepenų, matyt dėl audinių, iš kurių jos vėliau susidaro. Suaugusiuose rykliuose ir žuvyse, dažniausiai lytinės liaukos ir yra išlikę netoli kepenų matyt todėl, kad jų sperma gali susidaryti paties kūno ertmėje.
Tuo tarpu pas žinduolius yra kitaip. Vystantis vyriškos giminės vaisiui, lytinės liaukos leidžiasi. Moteriškos lyties vaisiui jos leidžiasi iš centrinės dalies prie gimdos ir kiaušintakių. Tai užtikrina, kad kiaušinėliui neteks ilgai keliauti, kad būtų apvaisintas. Vyrams lytinės liaukos nusileidžia dar žemiau, į sėklidžių kapšelį. Tai labai svarbu sveikos spermos susidarymui. Viena galimų priežasčių tam, kad žinduoliai yra šiltakraujai, o spermos kiekis ir kokybė priklauso nuo vėsesnės nei kūno temperatūros. Kai kurie tyrimai netgi rodo, kad aptemptos glaudės, prispaudžiančios kapšelį prie kūno, tiek pabaluojantis kapšelis pas boksininkus gali pagerinti kai kurios spermos kokybės veiksnius. Tad žinduolių sėklidės yra kapšelyje, atskirtame nuo šilto kūno, kuris gali pakilti ar nukarti, taip valdydamas spermos susidarymo temperatūrą (tarsi koks šalto dušo efektas).
|
Įdomus Plutarcho mintinis Tesėjo laivo eksperimentas.
Tesėjas, Atėnų įkūrėjas,
triumfuodamas parplaukė į gimtąjį miestą iš Kretos, kur nužudė Minotaurą. Nuo tada jis stovėjo Atėnų uoste ir tūkstančius metų kasmet išplaukdavo į Kretą,
kad pagerbtų tą įvykį. Tačiau su laiku laivas ėmė irti, jo detalės buvo keičiamos: lentos, irklai, burės ir t.t. Galiausiai laive neliko jokių originalių
dalių. Ir tada Plutarchas klausia: ar tai vis dar tas pats laivas? |
Bet čia ir glūdi problema. Kad sėklidės nusileistų į kapšelį, vaisiui vystantis jos turi nueiti ilgą kelią, o tai priverčia sėkliniui virželiui daryti lankstą. Tačiau, deja, tame lankste yra silpna vieta netoli jo aukščiausio taško. Kai kurios išvaržoms į tą silpną vietą gali pasistumti žarnos dalis. Kai kurios išvaržos gali būti įgimtos kai dalis žarnų leidžiasi kartu su lytinėmis liaukomis, o kitos susidaro vėliau dėl tos vietos silpnumo. Tad polinkis tam tikriems išvaržų tipams atspindi mūsų evoliucijos sluoksnius: žuviškąją praeitį ir žinduolišką dabartį.
Kodėl mes žagsime?
Tokią pat istorinę analizę galime taikyti ir kai kuriems negalavimams. Paimkime žagsėjimą, kuris gali svyruoti nuo kelias minutes trunkančio nepatogumo iki kelis mėnesius ar net metus trunkančio ir keičiančio gyvenimo būklę. Raumenų spazmai gerklėje ir krūtinėje sukelia žagsėjimą. Charakteringas garsas kyla, kai staigiai įkvepiame orą su antgerkliu ir pliaukšteli minkštas audinys gerklės gale. Visi tie judesiai yra instinktyvūs, žagsim be jokios minties. Jis gali kilti dėl daugelio priežasčių valgome per greitai ar perdaug, ar net rimtų priežasčių, tokių kaip auglys krūtinėje.
Žagsėjimas atskleidžia bent du mūsų istorijos momentus: vienas susijęs su žuvimis, o kitas su amfibijomis, kaip laiko viena populiari hipotezė. Nervus, kurie naudojami kvėpuojant, paveldėjome iš žuvų. Vienas nervų rinkinys, diafragmos, tęsiasi nuo kaukolės pagrindo per krūtinės ertmę ir diafragmą bei kitas vietas. Tasai vingiuotas kelias kelia problemas, nes bet kas, kas sutrikdo signalų keliavimą, gali paveikti kvėpavimą. Šių nervų sudirginimas gali sukelti ir žagsulį. Racionaliau būtų, jei nervai keliautų ne nuo kaklo, o iš vietos, artimesnės diafragmai. Tačiau tokią struktūrą paveldėjome iš žuvų, kurių žiaunos yra arčiau kaklo nei mūsų diafragma.
Raumenų ir nervų veikla žagsėjimo metu yra būdinga kitiems gyvūnams. Štai buožgalviai kvėpuoja tiek plaučiais, tiek žiaunomis. Kvėpuojant žiaunomis jie turi problemų jie turi leisti vandenį pro burną ir gerklę pro žiaunas, tačiau neleisti vandeniui patekti į plaučius. Kaip jie tai daro? Jie uždaro kvėpavimo taką staigiai įkvėpdami. Iš esmės, kvėpavimas žiaunomis jiems yra tarsi žagsėjimo forma.
Taip pat. žr.
- N. Shubin. Your Inner Fish: A Journey into the 3.5-Billion-Year History of the Human Body, 2008
Ateities žmogus
Kas yra asmuo?
Pakeisti draugai
Tik pusė pasaulio
Draugas ar priešas?
Kas sukelia šizofreniją?
Stomatologijos istorija
Kodėl kraujas raudonas?
Taip, aš mirštu iš bado
S. Lemas. Cave Internetum
Tingios akies įdarbinimas
Robotai - dirbtiniai žmonės
D. Ignatovas. Tesėjo laivas
Kas blogai su tuo piešiniu?
Jaunystės eliksyro paieškos
Vidiniai laikrodžiai mūsų kūne
Kamieninės ląstelės sukelia vėžį
6 būdai paspartinti smegenų veiklą
Kolmogorovo DI alfa ir omega
Uždrausta žmogaus kilmės istorija
Alternatyvios žmogaus kilties teorijos
Lynn Margulis ir Gajos koncepcija
Tamsioji vunderkindų pusė
Faktas ar frenologija
Saulė sukelia čiaudulį
Smegenys yra tampomi
Narcisizmas psichoanalizėje
Kas išrado telefoną?
Įgimta ar paveldėta?
Lietimo iliuzijos
Laivai iš ledo
Vartiklis