Amikor az arc alámerül, és az orrlyukakat víz tölti ki, az orrüregben és az arc egyéb, az ötödik (V.) agyideg (a trigeminális ideg) által ellátott területein a nedvességre érzékeny érzékelő receptorok továbbítják az információt az agyba. A tizedik (X) koponyaideg (a nervus vagus) – a vegetatív idegrendszer része – ezután bradikardia lép fel, és más idegpályák perifériás érszűkületet váltanak ki, korlátozva a végtagokból és minden szervből származó vért, hogy a szív és az agy (és a tüdő) számára megőrizzék a vért és az oxigént, az áramlást egy szív-agy áramkörben koncentrálva, és lehetővé téve az állat számára az oxigén megőrzését.
Az embernél a búvárreflex nem indul be, ha a végtagokat hideg vízbe helyezik. Enyhe bradycardiát okoz, ha az alanyok anélkül tartják vissza a lélegzetüket, hogy az arcukat vízbe merítenék. Ha az arcot vízbe merítve lélegzik, a merülési reakció a vízhőmérséklet csökkenésével arányosan növekszik. A legnagyobb bradycardia-hatást azonban az váltja ki, amikor az alany az arcát beáztatva tartja vissza a lélegzetét. Az orrlyukkal és az arc lehűlésével járó légzéskimaradás ezt a reflexet váltja ki.
A búvárválasz állatoknál, például a delfineknél, jelentősen változik a táplálékszerzés közbeni megerőltetés szintjétől függően. A gyermekek általában hosszabb ideig maradnak életben, mint a felnőttek, ha a víz alatt megvonják tőlük az oxigént. Ennek a hatásnak a pontos mechanizmusa vitatott, és lehet, hogy az agy lehűlésének eredménye, hasonlóan a mély hipotermiával kezelt embereknél megfigyelhető védőhatásokhoz.
Karotisztest kemoreceptorok Szerkesztés
A víz alá merülés közbeni tartós légzéstartás során a vér oxigénszintje csökken, míg a szén-dioxid- és savszint emelkedik, ezek az ingerek együttesen hatnak a kétoldali karotisztestekben található kemoreceptorokra. Érzékszervekként a karotisztestek a keringő vér kémiai állapotát közvetítik az agyi központok felé, amelyek szabályozzák a szív és a keringés idegi kimeneteit. Az előzetes bizonyítékok kacsáknál és embereknél arra utalnak, hogy a karotisztestek alapvető fontosságúak a búvárválasz ezen integrált kardiovaszkuláris válaszok szempontjából, létrehozva egy “kemoreflexet”, amelyet a szívre gyakorolt paraszimpatikus (lassító) hatások és az érrendszerre gyakorolt szimpatikus (érösszehúzó) hatások jellemeznek.
Keringési válaszokSzerkesztés
A merülési diurézis miatti plazma folyadékveszteség a merülés rövid időtartama alatt következik be.A fejjel kifelé történő merülés a végtagokból a mellkasba történő vérátáramlást okoz. A folyadékeltolódás nagyrészt az extravascularis szövetekből történik, és a megnövekedett pitvari térfogat kompenzációs diurézist eredményez. A plazmatérfogat, a lökettérfogat és a szívtérfogat a merülés során a normálisnál magasabb marad. A megnövekedett légzési és szívterhelés a szív- és légzőizmok fokozott véráramlását okozza. A lüktetési térfogatot nem befolyásolja nagymértékben a merülés vagy a környezeti nyomás változása, de a bradikardia csökkenti a teljes szívteljesítményt, különösen a légzés-visszatartásos búvárkodás során fellépő búvárreflex miatt.
Bradikardia és szívteljesítménySzerkesztés
A bradikardia az arc hideg vízzel való érintkezésére adott reakció: az emberi szívfrekvencia tíz-huszonöt százalékkal lelassul. A fókáknál még ennél is drámaibb változások következnek be: egy hosszabb merülés során a percenkénti 125-ről akár 10-re is csökkenhet a pulzusszám. A lélegzetvisszatartás során az embernél is csökken a bal kamra kontraktilitása és a szívteljesítmény csökkenése, ezek a hatások a víz alámerülés során a hidrosztatikus nyomás miatt súlyosabbak lehetnek.
A szívfrekvencia lelassulása csökkenti a szív oxigénfogyasztását, és kompenzálja az érszűkület miatti magas vérnyomást. A légzés-visszatartási idő azonban csökken, ha az egész testet hideg víznek tesszük ki, mivel az anyagcsereráta megnő, hogy kompenzálja a felgyorsult hőveszteséget, még akkor is, ha a pulzusszám jelentősen lelassul.
MéhösszehúzódásSzerkesztés
A lép a csökkent oxigénszint és a megnövekedett széndioxidszint hatására összehúzódik, felszabadítva a vörösvértesteket és növelve a vér oxigénkapacitását. Ez már a bradycardia előtt elkezdődhet.
VéreltolódásSzerkesztés
Véreltolódásnak nevezik azt, amikor a légzéses merülés során a végtagok véráramlása átrendeződik a fej és a törzs felé. A perifériás érszűkület a merülés során azáltal következik be, hogy az ellenálló erek korlátozzák a véráramlást az izmok, a bőr és a zsigerek felé, amelyek “hipoxia-toleráns” régiók, ezáltal megőrizve az oxigéndús vért a szív, a tüdő és az agy számára. A perifériás véráramlással szembeni megnövekedett ellenállás megemeli a vérnyomást, amit bradycardia kompenzál, olyan állapotok, amelyeket a hideg víz fokoz. A vízi emlősök vértérfogata tömegenként mintegy háromszor nagyobb, mint az emberé, ezt a különbséget növeli, hogy a búvárkodó emlősök hemoglobinjához és mioglobinjához lényegesen több oxigén kötődik, ami lehetővé teszi a merülés meghosszabbítását, miután a perifériás szervek kapilláris véráramlása minimálisra csökken.
AritmiákSzerkesztés
A szívritmuszavarok az emberi merülési reakció gyakori jellemzői. A búvárreflex részeként a szív paraszimpatikus idegrendszerének fokozott aktivitása nemcsak a bradikardiát szabályozza, hanem ektopikus ütésekkel is jár, amelyek a lélegzet-visszatartásos merülés során az emberi szívműködésre jellemzőek. A ritmuszavarokat fokozhatják a hideg vízbe való arccal való elmerülésre adott idegi válaszok, a szívnek a központi véreltolódás miatti tágulása és a bal kamrai kilökődéssel szembeni növekvő ellenállás (utóterhelés) a növekvő vérnyomás miatt. Az elektrokardiogramon az emberi légzéses merülés során gyakran mért egyéb változások közé tartozik az ST-depresszió, a megemelkedett T-hullám és a QRS-komplexust követő pozitív U-hullám, amelyek a bal kamra csökkent kontraktilitásával és a merülés alatti általános szívműködés csökkenésével kapcsolatos mérések.
Vese- és vízháztartási reakciók
Hidratált személyeknél a merülés diurézist és nátrium- és káliumkiválasztást okoz. Dehidratált személyeknél és edzett sportolóknál a diurézis csökken a mozgásszegény személyekhez képest.
Légzési reakciókSzerkesztés
A búvárlégzés a felszín alatti sekély mélységekre korlátozódik a belégzés során a mellkasra nehezedő hidrosztatikus nyomás leküzdéséhez szükséges erőfeszítés miatt. A fejjel kifelé történő vízbe merülés miatt a test felszínére nehezedő hidrosztatikus nyomás negatív nyomású légzést okoz, amely a vért a mellkasi keringésbe tolja.
A hidrosztatikus nyomás miatt a has koponya irányába történő elmozdulása miatt függőleges helyzetben csökken a tüdőtérfogat, és a légutakban a tüdőtérfogat csökkenése miatt jelentősen megnő a légáramlással szembeni ellenállás.
A tüdő belseje és a légzési gázszállítás közötti hidrosztatikus nyomáskülönbség, a környezeti nyomás miatt megnövekedett légzési gázsűrűség és a nagyobb légzési sebesség miatt megnövekedett áramlási ellenállás mind megnövekedett légzési munkát és a légzőizmok fáradtságát okozhatja.
Úgy tűnik, hogy összefüggés van a tüdőödéma és a tüdő véráramlásának és nyomásának növekedése között, ami a kapillárisok elszorulását eredményezi. Ez nagyobb intenzitású testmozgás során merülés vagy alámerülés közben fordulhat elő.
Az arc merülése a légzés-visszatartás megkezdésekor szükséges tényező az emlősök búvárreflexének maximalizálásához az embernél.