为什么屏住呼吸就不会窒息？

人体有许多机制可以防止您屏住呼吸直至窒息。

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基本上不可能屏住呼吸直到窒息，甚至直到昏倒。但是你的身体里发生了什么来阻止这种情况发生呢？为什么屏住呼吸就不会窒息？

有多个系统可以防止你屏住呼吸太久，如果另一个系统失败，每个系统都会接管——这是一件非常好的事情。

有几个大脑区域负责维持呼吸。

“第一个是你的运动皮层……它能感觉到你没有呼吸，”加拿大温莎大学运动机能学系副教授安东尼·贝恩 (Anthony Bain) 告诉《生活科学》。 “这样就会向你的呼吸中心发送信号，呼吸中心是大脑的底部，延髓。”它控制着帮助你呼吸的肌肉，比如横膈膜（负责肺部充气和放气的主要肌肉）和肋间肌（位于肋骨之间，有助于每次呼吸时扩张胸部）。

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第二个区域是脑干下方的一个网络，称为前波辛格复合体，它充当身体的呼吸节律发生器。

“即使你屏住呼吸，这种情况也会持续发生，”贝恩说。 “这有点像心率。”也就是说，即使您没有呼吸，这个呼吸起搏器仍在滴答作响，试图让您呼吸。

此外，称为化学感受器的细胞群会跟踪体内氧气和二氧化碳的水平。这些细胞有两组：中央化学感受器和外周化学反射。

贝恩说，位于大脑的中枢化学感受器“主要只对二氧化碳做出反应”。外周化学反射位于颈部，靠近喉部。贝恩说，这些细胞“当你长时间屏气时，会对二氧化碳和低水平的氧气做出反应”。

最后，肺部的感受器可以检测肺部膨胀和收缩时发生的拉伸。当你屏住呼吸并且它们停止伸展时，警钟就开始响起。

当这些系统中的任何一个检测到出现问题时，它都会向大脑的呼吸中枢发送压力信号，呼吸中枢会尽一切努力重新启动呼吸过程。

在研究中，研究人员找到了禁用其中一些系统的方法，以了解它如何影响参与者屏住呼吸的时间长度。 在一项研究中，肺部受体未与中枢神经系统完全连接的心肺移植受者无法比正常参与者屏住呼吸更长时间，这表明肺部的牵张受体并不是绝对有必要让你保持呼吸。

化学感受器似乎发挥着更大的作用。在另一项研究中，贝恩和他的团队使用多巴胺来抑制颈动脉体，颈动脉体是外周化学反射（感知氧气和二氧化碳水平的细胞群）的一部分。

“如果你在正常人屏住呼吸时这样做……那么你就能够延长屏气时间，”贝恩说。

精英潜水员则不同：通过训练，他们屏气的时间比普通人长得多。静态呼吸暂停（在准备过程中不使用氧气的情况下在水下屏住呼吸）的记录是不到 12 分钟。对于这些潜水员来说，抑制颈动脉体并没有多大作用。贝恩说：“它实际上并没有延长他们的屏气时间，因为现在它们真正破裂的机制实际上与非精英屏气完全不同。”

事实上，精英潜水员证明，通过足够的训练，实际上可以屏住呼吸直到昏倒。他们经过训练，可以超越化学感受器发出的信号，使氧气水平比未经训练的人低得多，只有当他们感觉自己即将失去知觉时才呼吸。贝恩说：“它们必须感觉到缺氧的临界水平，然后它们才能再次开始呼吸。”

对未经训练的人的屏气时间有巨大影响的一种干预措施是膈肌麻痹，膈肌是将空气带入和排出肺部的肌肉。 20 世纪 70 年代，科学家们向膈神经注射麻醉剂，膈神经将信号从运动皮层发送到膈肌，结果发现参与者屏住呼吸的时间增加了一倍。但依然没有让他们屏住呼吸直至昏倒，可见训练的重要性。

最后，无论是受过训练的人还是未经训练的人，延长屏气时间的一种方法是通过正常过度换气或吸入纯氧将更多的氧气带入系统。事实上，这有时用于医疗扫描，患者需要长时间保持静止。

“你可以给他们 100% 的氧气，然后他们可以屏住呼吸，你知道，在某些情况下，长达五分钟，”贝恩说。

屏气吉尼斯世界纪录就是这样被创造出来的。 2021 年，克罗地亚自由潜水员布迪米尔·索巴特屏住呼吸24 分 37 秒。

额外的氧气告诉那些外周化学感受器一切都很好。但即使它们被禁用，身体也有足够的故障保护装置可以在你昏倒之前让你保持呼吸。

“从进化的角度来看，这是有道理的，”贝恩说。 “呼吸非常重要。在系统中建立冗余来告诉身体保持呼吸是有意义的。”