Când fața este scufundată și apa umple nările, receptorii senzoriali sensibili la umezeală din cavitatea nazală și din alte zone ale feței alimentate de cel de-al cincilea (V) nerv cranian (nervul trigemen) transmit informația către creier. Al zecelea (X) nerv cranian (nervul vag), (nervul vag) – parte a sistemului nervos autonom – produce apoi bradicardie și alte căi neuronale eliberează vasoconstricția periferică, restricționând sângele din membre și din toate organele pentru a păstra sângele și oxigenul pentru inimă și creier (și plămâni), concentrând fluxul într-un circuit inimă-creier și permițând animalului să conserve oxigenul.
La om, reflexul de scufundare nu este indus atunci când membrele sunt introduse în apă rece. Bradicardia ușoară este provocată de subiecții care își țin respirația fără a scufunda fața în apă. Atunci când respiră cu fața scufundată, răspunsul de scufundare crește proporțional cu scăderea temperaturii apei. Cu toate acestea, cel mai mare efect de bradicardie este indus atunci când subiectul își ține respirația cu fața umezită. Apneea cu răcirea nărilor și a feței sunt factori declanșatori ai acestui reflex.
Răspunsul de scufundare la animale, cum ar fi delfinul, variază considerabil în funcție de nivelul efortului depus în timpul căutării hranei. Copiii au tendința de a supraviețui mai mult decât adulții atunci când sunt privați de oxigen sub apă. Mecanismul exact al acestui efect a fost dezbătut și poate fi un rezultat al răcirii creierului, similar efectelor protectoare observate la persoanele tratate cu hipotermie profundă.
Chimoreceptorii corpului carotidianEdit
În timpul reținerii susținute a respirației în timpul scufundării, nivelul de oxigen din sânge scade, în timp ce nivelul de dioxid de carbon și de aciditate crește, stimuli care acționează în mod colectiv asupra chimioreceptorilor localizați în corpurile carotide bilaterale. Ca organe senzoriale, corpurile carotide transmit starea chimică a sângelui circulant către centrele cerebrale care reglează ieșirile neuronale către inimă și circulație. Dovezile preliminare la rațe și la oameni indică faptul că corpurile carotide sunt esențiale pentru aceste răspunsuri cardiovasculare integrate ale răspunsului de scufundare, stabilind un „chemoreflex” caracterizat prin efecte parasimpatice (de încetinire) asupra inimii și efecte simpatice (vasoconstrictoare) asupra sistemului vascular.
Răspunsuri circulatoriiEdit
Pierderile de lichid plasmatic datorate diurezei de imersiune au loc într-o perioadă scurtă de imersiune. imersiunea cu capul în jos determină o deplasare a sângelui dinspre membre și spre torace. Deplasarea lichidului provine în mare parte din țesuturile extravasculare, iar volumul atrial crescut determină o diureză compensatorie. Volumul plasmatic, volumul cerebral și debitul cardiac rămân mai mari decât în mod normal în timpul imersiunii. Sarcina respiratorie și cardiacă crescută determină o creștere a fluxului sanguin către mușchii cardiaci și respiratori. Volumul vascular cerebral nu este afectat foarte mult de imersiune sau de variația presiunii ambientale, dar bradicardia reduce debitul cardiac general, în special din cauza reflexului de scufundare în scufundarea cu respirație prelungită.
Bradicardia și debitul cardiacEdit
Bradicardia este răspunsul la contactul facial cu apa rece: ritmul cardiac uman încetinește cu zece până la douăzeci și cinci la sută. Focile experimentează schimbări care sunt și mai dramatice, trecând de la aproximativ 125 de bătăi pe minut la doar 10 la o scufundare prelungită. În timpul reținerii respirației, oamenii prezintă, de asemenea, o contractilitate ventriculară stângă redusă și un debit cardiac diminuat, efecte care pot fi mai severe în timpul scufundării din cauza presiunii hidrostatice.
Reducerea ritmului cardiac reduce consumul cardiac de oxigen și compensează hipertensiunea datorată vasoconstricției. Cu toate acestea, timpul de menținere a respirației este redus atunci când întregul corp este expus la apă rece, deoarece rata metabolică crește pentru a compensa pierderea accelerată de căldură, chiar și atunci când ritmul cardiac este semnificativ încetinit.
Contracția splenicăEdit
Blașina se contractă ca răspuns la scăderea nivelului de oxigen și la creșterea nivelului de dioxid de carbon, eliberând globulele roșii și crescând capacitatea de oxigen a sângelui. Aceasta poate începe înainte de bradicardie.
Deplasarea sângeluiEdit
Dezechilibrul sângelui este un termen folosit atunci când fluxul de sânge către extremități este redistribuit către cap și trunchi în timpul unei scufundări cu respirație de reținere a respirației. Vasoconstricția periferică apare în timpul scufundării prin vasele de rezistență care limitează fluxul sanguin către mușchi, piele și viscere, regiuni care sunt „tolerante la hipoxie”, păstrând astfel sângele oxigenat pentru inimă, plămâni și creier. Rezistența crescută la fluxul sanguin periferic ridică tensiunea arterială, care este compensată de bradicardie, condiții care sunt accentuate de apa rece. Mamiferele acvatice au un volum de sânge care este de aproximativ trei ori mai mare pe masă decât la om, diferență sporită de cantitatea considerabil mai mare de oxigen legat de hemoglobina și mioglobina mamiferelor care se scufundă, permițând prelungirea scufundării după ce fluxul sanguin capilar în organele periferice este minimizat.
AritmiiEdit
Aritmiile cardiace sunt o caracteristică comună a răspunsului uman la scufundare. Ca parte a reflexului de scufundare, activitatea crescută a sistemului nervos parasimpatic cardiac nu numai că reglează bradicardia, dar este, de asemenea, asociată cu bătăile ectopice care sunt caracteristice funcției cardiace umane în timpul scufundărilor cu reținere a respirației. Aritmiile pot fi accentuate de răspunsurile neuronale la scufundarea cu fața în apă rece, de distensia inimii din cauza deplasării centrale a sângelui și de creșterea rezistenței la ejecția ventriculului stâng (postîncărcare) prin creșterea tensiunii arteriale. Alte modificări măsurate în mod obișnuit în electrocardiogramă în timpul scufundărilor umane cu respirație de reținere a respirației includ depresia ST, creșterea undei T și o undă U pozitivă care urmează complexului QRS, măsurători asociate cu o contractilitate redusă a ventriculului stâng și o funcție cardiacă deprimată în general în timpul unei scufundări.
Răspunsuri renale și ale echilibrului apeiEdit
La subiecții hidratați, imersiunea va provoca diureză și excreție de sodiu și potasiu. Diureza este redusă la subiecții deshidratați și la sportivii antrenați în comparație cu subiecții sedentari.
Răspunsuri respiratoriiEdit
Respirația prin scufundare este limitată la adâncimi mici, chiar sub suprafață, din cauza efortului necesar în timpul inhalării pentru a învinge presiunea hidrostatică asupra pieptului. Presiunea hidrostatică de la suprafața corpului datorată scufundării cu capul în apă determină o respirație cu presiune negativă care deplasează sângele în circulația intratoracică.
Volumul pulmonar scade în poziție verticală din cauza deplasării craniale a abdomenului din cauza presiunii hidrostatice, iar rezistența la fluxul de aer în căile respiratorii crește semnificativ din cauza scăderii volumului pulmonar.
Diferențele de presiune hidrostatică dintre interiorul plămânului și gazul respirator, creșterea densității gazului respirator din cauza presiunii ambientale și creșterea rezistenței la curgere din cauza ritmurilor de respirație mai mari, toate acestea pot determina creșterea efortului de respirație și oboseala mușchilor respiratori.
Se pare că există o legătură între edemul pulmonar și creșterea fluxului și presiunii sanguine pulmonare, ceea ce duce la angorjarea capilară. Acest lucru poate apărea în timpul exercițiilor fizice de intensitate mai mare în timpul scufundării sau submersiei.
Imersiunea facială în momentul inițierii reținerii respirației este un factor necesar pentru maximizarea reflexului de scufundare al mamiferelor la om.
.