lifesabeach3_l.jpg

Исследование температурных режимов тела стэнфордскими биологами Х. Крейгом Хеллером и Деннисом Грэном привели к изобретению устройства, которое быстро понижает температуру тела, великолепно восстанавливает после тренировки и дает объяснение усталости мышц.

Устройство для быстрого теплового обмена под названием «перчатка» создает вакуум, чтобы разогнать кровь к поверхности ладони (небольшой демонстрационный ролик). Холодная вода циркулирует и охлаждает кровь, которая возвращается к сердцу и быстро понижает основную температуру тела.

Такой способ существенно эффективнее стероидов и не является противозаконным.

Стэнфордский биолог-исследователь Дэннис Грэн удивился свойствам своего нового открытия. «Мы действительно наткнулись на это случайно», — сказал он. «Мы хотели получить модель для изучения теплоотдачи».

Более десяти лет Грэн и профессор биологии Х. Крейг Хеллер работали над вопросом, который привел к случайному открытию. Теперь стало возможным использовать вены на ладонях рук, чтобы быстро охладить рабочую температуру атлетов, и таким образом резко улучшить результаты и сократить период восстановления спортсмена.

Команда исследователей выпустила коммерческую версию своего изобретения, известного как «перчатка», и она уже была освещена в СМИ. Но пресса и телевидение не дошли до обсуждения принципа работы перчатки, а так же не раскрыли причину наступления усталости мышц.

Природный теплообмен

Для Хеллера и Грэна история началась с очень давнего вопроса о медведях.

Черные медведи — чрезвычайно хорошо утепленные животные, у которых плотный меховой покров и толстый подкожный слой жира, помогающий им сохранять свою температуру тела на протяжении всей зимы. Но с наступлением весны повышается температура окружающей среды, и медведи сталкиваются больше с риском перегрева, чем переохлаждения. Каким образом они избавляются от лишних градусов температуры, не меняя свои слои теплоизоляции?

Хеллер и Грэн обнаружили, что у медведей и, фактически, у всех млекопитающих есть природные терморегуляторы: непокрытые области тела, на которых расположены обширные сетки вен очень близко к поверхности кожи.

У кроликов такая сетка вен есть в ушах, у крыс — в хвостах, у собак — на языке. Теплообмен с окружающей средой всецело происходит на этих относительно маленьких участках кожи. Если посмотреть на тепловой спектр медведя, то животное главным образом неотличимо от фона. Но подушки лап медведя и кончик его носа будто горят.

Эти сети вен, похоже, исключительно служат быстрой терморегуляции. Они не питают кожу, но обладают переменным кровотоком, который хорошо реагирует на малейшие изменения температуры тела.

Охлаждение и вакуум

В человеческом организме центры терморегуляции находятся в нескольких местах — на лице, стопах. Но перчатка разработана для самого лучшего терморегулятора в теле человека — ладоней рук.

Новейшая версия устройства — твердая пластмассовая варежка со шлангом, похожая на портативный холодильник. Если засунуть руку в воздухонепроницаемую перчатку, то устройство создаст небольшой вакуум. Вены на ладони расширяются, вовлекая кровь в сетку вен, где они быстро охлаждаются водой, циркулирующей внутри пластмассовой подкладки перчатки.

Такой метод более удобен, чем, скажем, погружение всего тела в воду со льдом, потому что не вызывает переохлаждения других центров. Поскольку кровоток в сети вен минимизирован в холодную погоду, то охлаждение рук не будет иметь почти никакого эффекта на основную температуру тела. По этой причине охлаждение требует точного баланса.

Для того чтобы метод охлаждения действовал, руки должны находиться выше порога сужения сосудов. Если этот порог не преодолевается, то рука остается холодной.

Устройство «перчатка» оказалось чрезвычайно эффективным при изменении температуры тела, не смотря на то, что это был всего лишь опытный образец. До этого перчатка использовалась для увеличения температуры тела пациентов, оправляющихся от анестезии.

Изобретатели придумали это устройство случайно, и начали использовать его для реабилитации пациентов. Раньше требовалось несколько часов на то, чтобы согреть человека, с использованием устройства на это мероприятие тратилось всего 8-9 минут.

Эффект перчатки в области спорта не замечался до тех пор, пока исследователи не начали охлаждать при помощи перчатки своего сотрудника между подходами на тренировке в спортзале. Оказалось, что перчатка устраняет усталость мышц. После многократных повторов и охлаждений, он мог сделать столько же упражнений, сколько делал в первый подход. Таким образом, исследователи стали охлаждать его после каждого подхода упражнений. За следующие 6 недель тренировок коллега исследователей увеличил количество упражнений со 180 до 620. Такой скачок в физическом развитии был просто беспрецедентным.

Исследователи начали принимать охлаждение для разных видов спорта: при жиме лежа, беге, езде на велосипеде. И в каждом случае результаты тренировок вырастали во много раз без всякого ущерба для здоровья, следовательно, применение охлаждающей перчатки действовало лучше, чем стероиды. Перчатку начали использовать футбольная команда и команды по легкой атлетике Стэнфорда, а также команды других колледжей, San Francisco 49, Oakland Raiders и футбольный клуб Manchester United.

Как перегрев связан с усталостью?

Температура — основной ограничивающий фактор для работы мышцы. До недавнего времени исследователи затруднялись понять причину этого.

В 2009 году было обнаружено, что мышца pyruvate kinase, или фермент MPK, в котором нуждаются мышцы для воспроизведения химической энергии, чрезвычайно чувствителен к температуре. При нормальной температуре тела фермент активен, но при повышении температуры фермент начинает деформироваться в неактивную форму. Когда температура в мышце достигает 104 градусов по Фаренгейту, то деятельность MPK полностью завершается.

Закрытие клетки объясняется биологически. Поскольку мышечная клетка увеличивает свою деятельность, она нагревается. Но если этот процесс продолжится слишком долго, то клетка будет самоликвидироваться. Закрывая себя ниже критического температурного порога, MPK служит изящной системой саморегуляции для мышцы.

При охлаждении мышечной клетки фермент возвращается в активное состояние, по сути, убирая усталость мышцы.

Скоро охлаждающая перчатка поступит в продажу. Исследователи видят перспективу использования своего изобретения, которое заключается не только в повседневных тренировках, но и в более важных областях. Гипертермия и тепловое напряжение не только приводят к усталости — они могут стать причиной непредвиденных медицинских случаев. Ежегодно происходят случаи гибели футболистов из-за гипертермии, которые начинают свои тренировки в августе в самых жарких местах страны — возможно, новое изобретение поможет избежать такие случаи.

18 февр. 2013 г., 13:00:00

Максимальная концентрация внимания

#Альфатек в социальных сетях