Дыхание является наиболее важной функцией организма, оно обеспечивает поддержание оптимального уровня окислительно-восстановительных процессов в клетках, клеточного (эндогенного) дыхания. В процессе дыхания происходит вентиляция легких и газообмен между клетками организма и атмосферой, осуществляется доставка атмосферного кислорода в клетки, происходит использование его клетками для реакций обмена веществ (окисление молекул). При этом в процессе окисления образуется углекислый газ, который частично используется нашими клетками, а частично выделяется в кровь и затем удаляется через легкие. В обеспечении процесса дыхания участвуют специализированные органы (нос, легкие, диафрагма, сердце) и клетки (эритроциты - красные клетки крови, содержащие гемоглобин, специальный белок для переноса кислорода, нервные клетки, реагирующие на содержание углекислого газа и кислорода - хеморецепторы кровеносных сосудов и нервные клетки головного мозга, образующие дыхательный центр).

Условно процесс дыхания можно разделить на три основных этапа: внешнее дыхание, транспорт газов (кислорода и углекислого газа) кровью (между легкими и клетками) и тканевое дыхание (окисление различных веществ в клетках).

Внешнее дыхание - газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом.

Транспорт газов кровью. Основным переносчиком кислорода является гемоглобин, белок, который находится внутри эритроцитов. С помощью гемоглобина транспортируется также до 20% углекислого газа.

Тканевое или 'внутреннее' дыхание. Этот процесс условно можно разделить на два: обмен газов между кровью и тканями, потребление кислорода клетками и выделение углекислого газа (внутриклеточное, эндогенное дыхание).

Функцию дыхания можно охарактеризовать с учетом параметров, с которыми напрямую связано, сопряжено дыхание - содержание кислорода и углекислого газа, показатели вентиляции легких (частота и ритм дыхания, минутный объем дыхания ). Очевидно, что и состояние здоровья определяется состоянием функции дыхания, а резервные возможности организма, запас здоровья зависит от резервных возможностей системы дыхания.

Для поддержания хорошего здоровья, для сохранения высоких резервных возможностей организма необходимо поддерживать на должном уровне процесс вентиляции и газообмена, а также высокие резервные возможности дыхательной системы. Это достигается путем специальных тренировок дыхания, в процессе которых изменяются основные параметры дыхания.

1. «Горный воздух» или гипоксические тренировки.
   
   
2. Метод Бутейко или гиперкапнические тренировки.
   
   
3. Восточные оздоровительные методики дыхания, основанные на уменьшении частоты дыхания.
   
   
4. Дыхательные методики, способствующие уменьшению минутного объема дыхания.
   
   
5. Дыхательные тренировки с сопротивлением дыханию.
   
   
6. Дыхательные тренировки с увеличением дополнительного дыхательного пространства.
   
   

1. «Горный воздух» или гипоксические тренировки.

Гипоксические тренировки - дыхание гипоксическими смесями (с пониженным содержанием кислорода во вдыхаемом воздухе). О благотворном влиянии умеренной гипоксии в горно-климатических регионах на организм человека известно со времён Гиппократа. Общеизвестно, что среди долгожителей больше всего людей, живущих в горной местности.

Научные исследования показали, что при дыхании воздухом с низким содержанием кислорода ('горным воздухом') в организме человека в процессе адаптации к гипоксии развивается комплекс приспособительных реакций. В результате многолетних исследований был разработан метод, при котором используются воздушные смеси с пониженным содержанием кислорода - метод гипокситерапии. Этот метод позволяет достичь улучшения функционального состояния, работоспособности, жизнеспособности и качества жизни человека путем дозированных гипоксических воздействий. В процессе гипокситерапии оздоровление организма достигается путем увеличения физиологических резервов.

Наблюдения показывают, что в результате сеансов гипоксического дыхания улучшается настроение, повышается умственная и физическая работоспособность, раскрываются резервные капилляры, происходит выброс в кровяное русло дополнительных эритроцитов, увеличиваются объем циркулирующей крови, минутный объем кровообращения, улучшается кровоснабжение тканей и доставка кислорода в клетки.

Поэтому гипоксическая тренировка организма является перспективным методом улучшения функций основных физиологических систем и органов: мозга, лёгких, сердца, желудочно-кишечного тракта, репродуктивных органов, лечения и профилактики различных заболеваний, нормализации обмена веществ и укрепления иммунитета.

Дозированное гипоксическое воздействие на человека повышает сопротивляемость, устойчивость к вредным факторам окружающей среды, оказывает нормализующее действие на обмен углеводов, жиров, белков, электролитов, является практически универсальным немедикаментозным средством повышения адаптационных возможностей, нормализует психофизиологические показатели, эмоциональное состояние и функции вегетативной нервной системы, регулирующей работу внутренних органов.

Наиболее эффективный и экономичный метод гипокситерапии разработан академиком Колчинской А.З. в 1991 году - метод интервальной гипоксической тренировки. Во время таких тренировок человек через маску дышит нормальным воздухом чередуя с гипоксической смесью с пониженным (10-12%) содержанием кислорода. В результате гипоксических тренировок повышаются не только адаптационные возможности организма, но и уровень неспецифического и специфического иммунитета, значительно снижается частота обострений заболеваний по сравнению с методами традиционной противовоспалительной терапии, нормализуются показатели психоэмоционального состояния, гормонального фона (уровней пролактина, тестостерона, кортизола) и фазовой структуры менструального цикла у женщин.

Универсальное влияние гипоксических тренировок на организм позволяет использовать их не только для лечения болезней органов дыхания, кровообращения, нервной системы, защиты от инфекции, радиации, вредных экологических и погодных факторов. Подобные тренировки дыхания способствуют повышению резервов дыхательной системы, эффективности функции внешнего дыхания, снижению минутного объема дыхания и частоты дыхания, увеличению дыхательного объема, максимальной вентиляции легких, времени задержки дыхания на вдохе. Поэтому гипоксические методики тренировки дыхания получили широкое применение в спортивной практике - повышают эффективность тренировок, и при этом заменяют дорогой процесс горно-климатических тренировок для спортсменов).

Для проведения сеансов гипоксической тренировки обычно используются специальные комплексы, позволяющие контролировать и регулировать газовый состав воздушной смеси, которой дышит человек.

Аналогичный эффект обеспечивает методика дыхания на тренажере Фролова ^® — в результате удлинения выдоха создается кратковременная гипоксия и таким образом в процессе дыхания на тренажере мы проводим тренировку организма, аналогичную интервальной гипоксической тренировке на сложных и дорогостоящих комплексах гипокситерапии.

2. Метод Бутейко или гиперкапнические тренировки.

Гиперкапнические тренировки - это тренировки дыхания, во время которых повышается содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе или в легких. Подобные тренировки имеют важнейшее значение для состояния организма. Это объясняется особенностями регуляции процесса дыхания, а также разнообразными физиологическими и биохимическими эффектами углекислого газа. Длительное время углекислый газ считался чем-то вроде 'отбросов организма', побочным продуктом окисления веществ в клетках, подлежащим активному удалению из организма путем энергичной вентиляции легких. Но научные исследования показали, что углекислый газ является важнейшим фактором, влияющим на важнейшие биологические и физиологические процессы. Углекислый газ, СО2, влияет на обмен веществ в клетке, на состояние гладкой мускулатуры внутренних органов и сосудов, на состояние нервной системы, на кислотно-щелочное равновесие (баланс) в организме, на процесс отделения кислорода от гемоглобина во время прохождения крови через капилляры. Более того, оказалось что организм человека активно реагирует на повышения углекислого газа в крови - возбуждаются специальные нервные клетки, гиперкапнические хеморецепторы. А при снижении содержания углекислого газа в крови подобной реакции не отмечается, так как у человека нет хеморецепторов, которые реагируют на снижение СО2. То есть наш организм не реагирует на снижение углекислого газа. Поэтому необходимы определенные дыхательные тренировки, которые поддерживают достаточное содержание углекислого газа в крови и в тканях.

Так, например, во время длительных задержек дыхания происходит накопление углекислого газа в крови и тренируются нейроны дыхательного центра, они, таким образом, приучаются к определенной концентрации углекислого газа в крови. Советским ученым Константином Павловичем Бутейко разработан метод ВЛГД, в основе которого специальная методика регуляция дыхания - волевая ликвидация глубокого дыхания. В соответствии с этой методикой во время тренировок определенным образом уменьшается глубина дыхания, при этом уменьшаются потери углекислого газа с выдыхаемым воздухом и происходит накопление СО2 в крови. Многие по ошибке путают метод Бутейко К.П. и методики, основанные на задержках дыхания.

Во время активных физических упражнений, при физической работе в результате окисления глюкозы в клетках увеличивается образование углекислого газа и таким образом, косвенно, тоже происходит тренировка дыхания в условиях повышения углекислого газа в крови. В процессе разработки различных индивидуальных средств защиты (противогазы, скафандры и т.п.) предложены варианты различных приборов и устройств, в которых выполняется возвратное дыхание - человек выдыхает в сосуд (например - в пластиковый мешок) и вдыхает оттуда воздушную смесь с повышенным содержанием углекислого газа. Различные варианты гиперкапнических тренировок применяются и в клинической практике для лечения заболеваний (астма, стенокардия, гипертония и др.), и в спортивной медицине для повышения физической выносливости и восстановления резервов организма после тренировок.

Методика дыхания на тренажере Фролова ^® позволяет проводить тренировки дыхания с повышением углекислого газа — гиперкапнические тренировки. Периодическое повышение углекислого газа в легких достигается за счет замедления дыхания и эффекта возвратного дыхания через тренажер. При этом часть углекислого газа поступающего с выдыхаемым воздухом в аппарат на вдохе смешивается с вдыхаемым воздухом и в легкие поступает газовая смесь, обогащенная углекислым газом.

3. Восточные оздоровительные методики дыхания, основанные на уменьшении частоты дыхания.

Известно, что в состоянии покоя, в положении сидя у взрослого человека число дыханий составляет 16-20 в минуту. У людей, регулярно занимающихся физическими упражнениями, этот показатель снижается до 8-12.

В целом же частота дыхания отражает состояние здоровья и уровень экономичности работы дыхательной системы, резервные возможности организма, то есть его жизненный потенциал.

Поэтому различные медицинские, оздоровительные и спортивные программы предполагают определенную тренировку дыхания с целью уменьшения частоты дыхания.

Такие подходы практикуются в частности в различных восточных методиках оздоровления. Так, например, у людей, в течение долгого времени занимающихся по системе ци-гун, частота дыхания понижается, достигая 4-6 вдохов в минуту, и даже, в отдельных случаях - двух вдохов в минуту. Нейрофизиологи обратили внимание на то, что во время дзен-медитации уменьшается частота дыхания. Уже в начале трансцедентальной медитации уменьшается частота дыхания, общая вентиляция в среднем уменьшается на 1 литр в минуту, снижается уровень потребления кислорода. Также отмечено, что регулярное моление снижает частоту дыхания и нормализует волновые колебания головного мозга, способствуя процессу самоизлечения организма.

произвольного уменьшения частоты дыхания и положительного влияния дыхательных упражнений на психическое состояние успешно применяются и в различных психотерапевтических программах для коррекции психоэмоциональных расстройств, постстрессовых состояний, избавления от различного вида зависимостей (курение, алкоголь и пр.). Медленное дыхание обычно используется как для достижения измененного состояния сознания в начале терапии, так и для закрепления результата, после достижения интеграции негативного опыта с сознанием.

Естественно, что и в спортивной подготовке данное направление оказалось, востребовано, поскольку было установлено, что способность произвольно регулировать частоту дыхания позволяет успешно выполнять физические упражнения и быстро восстанавливать состояние спортсмена после тренировки.

Методика дыхания на тренажере Фролова ^® предполагает постепенное увеличение длительности времени выдоха и в целом - длительности дыхательного цикла. Таким образом уменьшается частота дыхания, дыхание замедляется, нейроны дыхательного центра постепенно перестраиваются на иную , более редкую, частоту дыхания.

4. Дыхательные методики, способствующие уменьшению минутного объема дыхания.

Уменьшение минутного объема дыхания - повышения экономичности внешнего дыхания, устранения излишней вентиляции легких, гипервентиляции. В результате тренировок этого рода отмечается снижение минутного объема дыхания и частоты дыхания, достоверно увеличивается дыхательный объем, максимальная вентиляция легких, время задержки дыхания на вдохе.

Этот кажущийся парадокс вполне объясним с позиций физиологии. При уменьшении минутного объема дыхания уменьшается излишняя, "холостая" вентиляция, то есть вентиляция мертвого пространства, в котором нет газообмена. Этот объем составляют воздухопроводящие пути (трахея, бронхи). При этом, как отмечают исследователи, улучшается вентиляция альвеол и условия газообмена между альвеолами и капиллярами.

Уменьшение минутного объема дыхания достигается в процессе тренировок дыхания направленных на произвольное ограничение вентиляции легких и уменьшение частоты дыхания. Этот результат достигается в процессе специальных дыхательных упражнений, например - во время тренировок дыхания по способу ВЛГД (БутейкоК.П.), по методике ПОУМОД (произвольное оптимальное уменьшение минутного объема дыхания). Также для этих целей применяются различные аппаратные варианты регуляции дыхания, например - комплексы БОС (биологической обратной связи).

Во время тренировки дыхания на тренажере Фролова ® также, в результате замедления дыхания и увеличения продолжительности выдоха уменьшается минутный объем дыхания и устраняется гипервентиляция.

5. Дыхательные тренировки с сопротивлением дыханию.

Сопротивление дыханию — тренировки дыхания с сопротивлением применяются как в спорте, так и в клинической медицине. Спортсменам такие упражнения помогают увеличить силу и выносливость дыхательной мускулатуры и позволяют эффективнее использовать возможности дыхательной системы. В медицине такие упражнения помогают больным, страдающим от одышки, позволяют уменьшить негативное влияние синдрома утомления дыхательных мышц. Также тренировки дыхания с сопротивлением -обязательное условие подготовки специалистов, использующих средства защиты органов дыхания - противогазы, скафандры, акваланги и т.п. Эти тренировки способствуют увеличению силы и выносливости дыхательной мускулатуры, адаптации бронхиального дерева и легочной ткани к аэродинамической резистивной нагрузке, оказывают массажное действие на гладкую мускулатуру бронхов и легочную ткань.

Сопротивление дыханию на выдохе обеспечивает улучшение бронхиальной проходимости, дренажной функции бронхиального дерева и уменьшению экспираторного коллапса бронхов. Таким образом, тренировки дыхания с сопротивлением улучшают процессы очищения бронхов и легких. Также в результате тренировок дыхания с сопротивлением отмечено урежение дыхания, увеличение времени задержки дыхания. Происходят определенные изменения и в газообмене - повышение СО2 в альвеолярном и в выдыхаемом воздухе, улучшается альвеолярная вентиляции и вентиляционно - перфузионное соотношение, то есть улучшается газообмен на уровне альвеол.

Сопротивление дыханию на выдохе определяется обычно как искусственная регуляция дыхания с сопротивлением на выдохе - РИД, или ДРС - дополнительное респираторное сопротивление. Применение сопротивления дыханию позволяет определить дыхательный тренажер как динамический дыхательный резистор - ДДР.

Естественно, одной из первых реакций на сопротивление выдоху является оптимизация альвеолярной вентиляции и вентиляционно-перфузионного соотношения. На фоне улучшения вентиляции, газообмена, улучшения микроциркуляции развиваются процессы восстановления нарушений обмена веществ в органах и тканях с компенсацией, восстановлением нарушенных функций, регуляторных механизмов.

6. Дыхательные тренировки с увеличением дополнительного дыхательного пространства.

Дополнительное дыхательное пространство (ДДП) — применение ДДП во время дыхательной гимнастики естественно вызывает процессы адаптации к гиперкапнии, гипоксии, тренирует дыхательную мускулатуру. В результате применения ДДП увеличивается вентиляция легких, силы и выносливости дыхательной мускулатуры, появляется устойчивость к гипоксии, гиперкапнии, изменениям внутренней среды организма. Регулярное дыхание с дополнительным дыхательным пространством повышает физическую трудоспособность, устойчивость организма к колебаниям кислорода и углекислого газа.

Во время занятий на тренажере сам аппарат является дополнительным дыхательным пространством, его объем соответствует параметрам ДДП безопасным даже для детей дошкольников и для больных, имеющих серьезные бронхолегочные заболевания.

Конструкция аппарата тренажера Фролова ^® и методика тренировки дыхания позволяет сочетать несколько наиболее эффективных факторов тренировки дыхательной системы - гипоксию, гиперкапнию, сопротивление дыханию, дополнительное дыхательное пространство, уменьшение минутного объема дыхания и замедление дыхания. Таким образом, осуществляется респираторный тренинг, во время которого действуют одновременно несколько факторов и организм адаптируется к нескольким различным факторам, происходит сочетанный респираторный тренинг.