Quando a face está submersa e a água enche as narinas, os receptores sensoriais sensíveis à umidade dentro da cavidade nasal e outras áreas da face fornecidas pelo quinto (V) nervo craniano (o nervo trigêmeo) retransmitem a informação para o cérebro. O décimo (X) nervo craniano, (o nervo vago) – parte do sistema nervoso autônomo – então produz bradicardia e outras vias neurais que provocam vasoconstrição periférica, restringindo o sangue dos membros e de todos os órgãos para preservar sangue e oxigênio para o coração e o cérebro (e pulmões), concentrando o fluxo em um circuito coração-cérebro e permitindo que o animal conserve oxigênio.
Em humanos, o reflexo de mergulho não é induzido quando os membros são introduzidos na água fria. A bradicardia leve é causada por sujeitos que prendem a respiração sem submergir a face na água. Ao respirar com a face submersa, a resposta do mergulho aumenta proporcionalmente à diminuição da temperatura da água. No entanto, o maior efeito bradicárdico é induzido quando o sujeito prende a respiração com a face molhada. Apneia com narina e arrefecimento facial são desencadeadores deste reflexo.
A resposta de mergulho em animais, como o golfinho, varia consideravelmente dependendo do nível de esforço durante a forragem. As crianças tendem a sobreviver mais tempo do que os adultos quando privadas de oxigénio debaixo de água. O mecanismo exacto para este efeito tem sido debatido e pode ser o resultado de um arrefecimento cerebral semelhante aos efeitos protectores observados em pessoas tratadas com hipotermia profunda.
Quimiorreceptores do corpo da carótidaEditar
Durante a respiração sustentada enquanto submersa, os níveis de oxigénio no sangue diminuem enquanto os níveis de dióxido de carbono e acidez aumentam, estímulos que actuam colectivamente sobre quimiorreceptores localizados nos corpos carótidos bilaterais. Como órgãos sensoriais, os corpos carotídeos transmitem o estado químico do sangue circulante aos centros cerebrais, regulando a saída neural para o coração e a circulação. Evidências preliminares em patos e humanos indicam que os corpos carotídeos são essenciais para estas respostas cardiovasculares integradas da resposta de mergulho, estabelecendo um “quimiorreflexo” caracterizado por efeitos parassimpáticos (lentos) no coração e simpáticos (vasoconstritores) no sistema vascular.
Respostas circulatóriasEditar
Perdas de líquido de plasma devido à diurese de imersão ocorrem dentro de um curto período de imersão. A imersão head-out causa um deslocamento de sangue dos membros para o tórax. O deslocamento de líquido é em grande parte dos tecidos extravasculares e o aumento do volume atrial resulta em uma diurese compensatória. O volume do plasma, o volume do AVC e o débito cardíaco permanecem mais altos do que o normal durante a imersão. O aumento da carga de trabalho respiratória e cardíaca causa um aumento do fluxo sanguíneo para os músculos cardíacos e respiratórios. O volume do AVC não é muito afectado pela imersão ou variação da pressão ambiente, mas a bradicardia reduz o débito cardíaco global, particularmente devido ao reflexo do mergulho em mergulho de retenção de respiração.
Bradicardia e débito cardíacoEditar
Bradicardia é a resposta ao contacto facial com água fria: a frequência cardíaca humana abranda dez a vinte e cinco por cento. Os selos experimentam mudanças ainda mais dramáticas, passando de cerca de 125 batimentos por minuto para 10 em um mergulho prolongado. Durante a retenção da respiração, os seres humanos também apresentam contratilidade ventricular esquerda reduzida e débito cardíaco diminuído, efeitos que podem ser mais graves durante a submersão devido à pressão hidrostática.
A diminuição da frequência cardíaca reduz o consumo cardíaco de oxigênio, e compensa a hipertensão devido à vasoconstrição. Entretanto, o tempo de retenção de ar é reduzido quando todo o corpo é exposto à água fria, pois a freqüência metabólica aumenta para compensar a perda acelerada de calor mesmo quando a freqüência cardíaca é significativamente diminuída.
Contração esplênicaEditar
O baço contrai-se em resposta a níveis mais baixos de oxigênio e aumento dos níveis de dióxido de carbono, liberando glóbulos vermelhos e aumentando a capacidade de oxigênio do sangue. Isto pode começar antes da bradicardia.
Blood shiftEdit
Blood shift é um termo usado quando o fluxo de sangue para as extremidades é redistribuído para a cabeça e tronco durante um mergulho com respiração suspensa. A vasoconstrição periférica ocorre durante a submersão por vasos de resistência limitando o fluxo sanguíneo aos músculos, pele e vísceras, regiões “tolerantes à hipoxia”, preservando assim o sangue oxigenado para o coração, pulmões e cérebro. O aumento da resistência ao fluxo sanguíneo periférico aumenta a pressão arterial, que é compensada por bradicardia, condições que são acentuadas pela água fria. Os mamíferos aquáticos têm um volume de sangue cerca de três vezes maior por massa do que nos humanos, uma diferença aumentada por consideravelmente mais oxigênio ligado à hemoglobina e mioglobina dos mamíferos mergulhadores, permitindo que o prolongamento da submersão após o fluxo de sangue capilar nos órgãos periféricos seja minimizado.
ArritmiasEditar
Arritmias cardíacas são uma característica comum da resposta humana ao mergulho. Como parte do reflexo do mergulho, o aumento da atividade do sistema nervoso parassimpático cardíaco não só regula a bradicardia, mas também está associado com batimentos ectópicos característicos da função do coração humano durante os mergulhos com respiração suspensa. As arritmias podem ser acentuadas por respostas neurais à imersão facial em água fria, distensão do coração devido ao desvio central do sangue e a crescente resistência à ejeção do ventrículo esquerdo (pós-carga) pelo aumento da pressão arterial. Outras alterações comumente medidas no eletrocardiograma durante mergulhos com retenção de respiração humana incluem depressão ST, onda T elevada e uma onda U positiva seguindo o complexo QRS, medidas associadas com contratilidade ventricular esquerda reduzida e função cardíaca geral deprimida durante um mergulho.
Respostas de equilíbrio renal e hídricoEditar
Em sujeitos hidratados a imersão causará diurese e excreção de sódio e potássio. A diurese é reduzida em sujeitos desidratados e em atletas treinados em comparação com sujeitos sedentários.
Respostas respiratóriasEdit
Respostas respiratórias de tubo de respiração é limitada a profundidades pouco profundas logo abaixo da superfície devido ao esforço necessário durante a inalação para superar a pressão hidrostática no peito. A pressão hidrostática na superfície do corpo devido à imersão na água provoca uma pressão respiratória negativa que transfere o sangue para a circulação intratorácica.
O volume pulmonar diminui na posição vertical devido ao deslocamento craniano do abdómen devido à pressão hidrostática, e a resistência ao fluxo de ar nas vias respiratórias aumenta significativamente devido à diminuição do volume pulmonar.
Diferenças de pressão hidrostática entre o interior do pulmão e o fornecimento de gás respiratório, aumento da densidade do gás respiratório devido à pressão ambiente e aumento da resistência ao fluxo devido a maiores taxas respiratórias podem causar aumento do trabalho respiratório e fadiga dos músculos respiratórios.
Parece haver uma conexão entre edema pulmonar e aumento do fluxo e pressão sanguínea pulmonar, o que resulta em ingurgitamento capilar. Isto pode ocorrer durante exercícios de maior intensidade enquanto imerso ou submerso.
A imersão facial no momento de iniciar a retenção respiratória é um fator necessário para maximizar o reflexo do mergulho de mamíferos em humanos.