Что происходит с мозгом, когда мы задерживаем дыхание

Как долго человек может задерживать дыхание, что при этом происходит с мозгом, чем полезна медитация и опасно холотропное дыхание, «Чердаку» рассказали Патриция Ратманова, ведущий научный сотрудник кафедры высшей нервной деятельности биофака МГУ, и Ирина Зеленкова, ведущий специалист Инновационного центра Олимпийского комитета России.

Идея исследования, результаты которого опубликованы в European Journal of Applied Physiology, родилась из практической работы Ирины, тренера по фридайвингу — нырянию без акваланга. Спортсмены-фридайверы ныряют в бассейне или в море. На соревнованиях, задержав дыхание, они спокойно лежат, плывут как можно дальше или как можно глубже ныряют.

«Рекорды мира фантастические — задержка дыхания более чем на 11 минут в покое, 200 метров в длину в бассейне и 217 метров в глубину. Но что происходит в это время в организме, еще до конца не изучено, долгосрочные эффекты тоже непонятны», — рассказала Ирина.

Чем дольше длится задержка дыхания, тем больше накапливается в крови углекислого газа, а содержание кислорода снижается. Исследователи предположили, что в таких условиях работа головного мозга может измениться: снизится скорость реакций и мыслительных процессов, ухудшится внимание.

Долго ли можно не дышать

В исследовании сравнивали результаты двух групп испытуемых: 13 профессиональных фридайверов и девяти человек без специальной подготовки. Дольше всего задержал дыхание один из профессиональных фридрайверов — на 5 минут 45 секунд.

Считается, что обычный человек может не дышать около минуты, но в процессе исследования выяснилось, что это не так. Если заранее объяснить участнику, что его ждет и какие ощущения он будет испытывать, то время задержки дыхания можно увеличить, сняв психологический барьер. Благодаря этому в контрольной группе лучший результат был 4 минуты 23 секунды.

Тренировка фридайвера в бассейне. Фото: Elina Manninen/Shutterstock

«Если знать, что происходит с организмом во время задержки дыхания, чего следует бояться, а чего нет, можно спокойно воспринимать неприятные ощущения и увеличить задержку дыхания до 2-3 минут. Пока не начнутся непроизвольные сокращения диафрагмы — рефлекторные позывы на вдох, опасаться нечего», — сказала Патриция Ратманова.

Что происходит при длительной задержке дыхания

Для того чтобы оценить работу мозга и состояние организма во время задержки дыхания, исследователи записывали электроэнцефалограмму, кардиограмму, давление крови, уровень содержания кислорода в крови и тканях головного мозга и другие показатели. Сразу после задержки дыхания испытуемым давали тест на внимание и зрительно-моторную координацию — корректурную пробу. Добровольцы получали лист с рядами букв, напечатанными в произвольном порядке.

Их задачей было просматривать буквы и искать те, что были названы исследователями. Одну из заданных букв они должны были подчеркивать, другую — зачеркивать.

«Мы ожидали, что работа мозга ухудшится, а все оказалось совершенно не так. Мозговая активность не менялась, внимание не снижалось — никаких негативных изменений мы не обнаружили, даже при длительных задержках дыхания», — рассказала Патриция.

Ученые предположили, что у человека, как и у морских млекопитающих (китов, дельфинов, тюленей), запускается так называемый «нырятельный рефлекс». Он направлен на то, чтобы защитить головной мозг и сердце от нехватки кислорода.

Испытуемый контрольной группы во время проведения исследования в лаборатории физиологии мышечной деятельности Института медико-биологических проблем РАН. Фото предоставлено Патрицией Ратмановой

Во время «нырятельного рефлекса» на периферии тела сужаются сосуды, что уменьшает приток крови к мышцам и потребление кислорода, повышается давление крови и замедляется ритм сердца. В результате кровь в основном поступает к сердцу и мозгу. В мозге сосуды, наоборот, расширяются, усиливается кровоток и снабжение клеток мозга кислородом. В результате работа мозга при задержке дыхания не страдает.

Медитация и холотропное дыхание

Тем не менее дыхательные упражнения могут влиять на работу мозга, иногда это влияние положительно, иногда — опасно.

«Техники, которые используются в медитациях, как правило, связаны с замедлением дыхательного ритма или с непродолжительными задержками дыхания. Их главная задача — помочь человеку сконцентрироваться на ощущениях собственного тела, отвлечься от внешних раздражителей. Вреда от таких дыхательных упражнений нет», — объяснила Патриция.

Опасна может быть гипервентиляция, которая, например, лежит в основе холотропного дыхания.

«Когда мы глубоко и ритмично дышим, то у нас из крови вымывается углекислый газ. Организм реагирует на это рефлекторным сужением сосудов. В результате, несмотря на глубокое дыхание, возникает так называемая церебральная гипоксия — нехватка кислорода в головном мозге», — сказала исследователь.

У некоторых людей это может спровоцировать приступ эпилепсии. «Есть те, кто предрасположен к эпилепсии и даже не подозревает об этом. Такие люди могут всю жизнь прожить без единого приступа, если не спровоцировать его гипервентиляцией. А после того, как эпилепсия проявится в первый раз, приступы могут повторяться», — предупредила ученый.