Κρατάς την αναπνοή σου και, για τα πρώτα δευτερόλεπτα, όλα φαίνονται εύκολα. Λίγο αργότερα όμως εμφανίζεται μια ολοένα και εντονότερη ανάγκη να πάρεις ανάσα.
Θα μπορούσε κανείς να υποθέσει ότι το σώμα απλώς «καταλαβαίνει» πως τελειώνει το οξυγόνο. Στην πραγματικότητα, ειδικά στην αρχή, ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που δημιουργούν αυτή την αίσθηση είναι κάτι διαφορετικό: η συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα (CO₂).
Το οξυγόνο πέφτει, το CO₂ ανεβαίνει
Ακόμη κι όταν σταματήσουμε να αναπνέουμε, τα κύτταρά μας δεν σταματούν να λειτουργούν. Ο μεταβολισμός συνεχίζεται: το σώμα καταναλώνει οξυγόνο και παράγει διοξείδιο του άνθρακα.
Επειδή όμως δεν εκπνέουμε, το CO₂ δεν απομακρύνεται κανονικά από τους πνεύμονες. Έτσι, όσο συνεχίζεται το κράτημα της αναπνοής, η μερική πίεση του οξυγόνου μειώνεται και εκείνη του διοξειδίου του άνθρακα αυξάνεται.
Και ο εγκέφαλος παρακολουθεί αυτές τις αλλαγές συνεχώς.
Το CO₂ ενεργοποιεί τον «συναγερμό»
Το διοξείδιο του άνθρακα περνά εύκολα τον αιματοεγκεφαλικό φραγμό. Η αύξησή του μεταβάλλει τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου και μειώνει το pH στο περιβάλλον του κεντρικού νευρικού συστήματος.
Αυτές τις μεταβολές αντιλαμβάνονται μηχανισμοί κεντρικής χημειοϋποδοχής στον εγκέφαλο, ιδιαίτερα σε περιοχές του εγκεφαλικού στελέχους. Παράλληλα, περιφερικοί χημειοϋποδοχείς, κυρίως στα καρωτιδικά σωμάτια, συμμετέχουν στην παρακολούθηση των αερίων του αίματος και αποκτούν ιδιαίτερη σημασία καθώς το οξυγόνο μειώνεται.
Το αποτέλεσμα είναι η ολοένα ισχυρότερη ώθηση από το αναπνευστικό σύστημα: «ανάπνευσε».
Γι’ αυτό, υπό φυσιολογικές συνθήκες, το CO₂ αποτελεί πολύ ισχυρό ρυθμιστή της αναπνευστικής ώσης και ακόμη και σχετικά μικρές μεταβολές του μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά τον αερισμό.
Από την άνεση στην… πάλη
Οι επιστήμονες περιγράφουν συχνά δύο χαρακτηριστικές φάσεις κατά το εκούσιο κράτημα της αναπνοής.
Αρχικά υπάρχει μια σχετικά άνετη περίοδος, κατά την οποία μπορούμε να συγκρατούμε την αναπνοή μας χωρίς μεγάλη δυσφορία. Καθώς όμως το CO₂ αυξάνεται και το O₂ μειώνεται, εμφανίζεται η λεγόμενη «struggle phase»: η ανάγκη για αναπνοή γίνεται έντονη και μπορεί να εμφανιστούν ακούσιες αναπνευστικές κινήσεις.
Ενδιαφέρον είναι ότι η έρευνα δείχνει πως ο κεντρικός αναπνευστικός ρυθμός δεν «σβήνει» απλώς επειδή αποφασίσαμε να κρατήσουμε την αναπνοή μας. Ουσιαστικά καταστέλλουμε προσωρινά την εκδήλωση της αναπνοής με τη θέλησή μας.
Άρα δεν φταίει καθόλου η έλλειψη οξυγόνου;
Φταίει — και όσο παρατείνεται η άπνοια αποκτά μεγαλύτερη σημασία.
Το κράτημα της αναπνοής δημιουργεί ταυτόχρονα υπερκαπνία (αύξηση CO₂) και υποξαιμία (πτώση του οξυγόνου στο αίμα). Και οι δύο μεταβολές συμβάλλουν στην αναπνευστική ώση. Επομένως, θα ήταν υπεραπλούστευση να πούμε ότι η ανάγκη για αναπνοή οφείλεται αποκλειστικά στο CO₂.
Υπάρχει μάλιστα μια σημαντική παγίδα: η υπεραναπνοή πριν από παρατεταμένο κράτημα της αναπνοής μπορεί να μειώσει το CO₂ και να καθυστερήσει το αίσθημα ότι πρέπει να αναπνεύσουμε, χωρίς να δημιουργεί αντίστοιχα μεγάλη «αποθήκη» οξυγόνου. Αυτό μπορεί να επιτρέψει στο οξυγόνο να πέσει επικίνδυνα χαμηλά πριν εμφανιστεί το συνηθισμένο προειδοποιητικό αίσθημα. Γι’ αυτό τέτοιες πρακτικές, ιδιαίτερα μέσα στο νερό, μπορεί να είναι επικίνδυνες.
Science in 60 Seconds
Τι συμβαίνει λοιπόν όταν κρατάμε την αναπνοή μας;
Το σώμα συνεχίζει να καταναλώνει O₂ και να παράγει CO₂. Το οξυγόνο σταδιακά μειώνεται, το διοξείδιο του άνθρακα αυξάνεται και οι χημειοϋποδοχείς ενεργοποιούν ολοένα ισχυρότερα το αναπνευστικό σύστημα.
Έτσι, η πρώτη έντονη επιθυμία για ανάσα δεν σημαίνει απλώς ότι «τελείωσε το οξυγόνο». Σε μεγάλο βαθμό είναι ο εγκέφαλος που αντιδρά στη μεταβολή του CO₂ και του pH, ενώ όσο η άπνοια συνεχίζεται η πτώση του οξυγόνου γίνεται επίσης κρίσιμη.
Με άλλα λόγια, όταν το σώμα αρχίζει να φωνάζει «ανάπνευσε», έχει ήδη ξεκινήσει έναν εντυπωσιακό μηχανισμό χημικής παρακολούθησης και αυτοπροστασίας.
