Исследование на математической модели роли гипоксии, гиперкапнии и гипометаболизма в саморегуляции системы дыхания при внутренних и внешних возмущениях

Abstract

На математической модели системы дыхания с оптимальным управлением проведены исследования роли гипоксии, гиперкапнии и гипометаболизма при физических нагрузках и пребывании в условиях разреженного воздуха как решения задачи разрешения конфликтной ситуации между тканями исполнительных и управляющих органов в борьбе за кислород. На основании сравнительного анализа экспериментальных данных и данных, полученных при имитационном моделировании гипобарической гипоксии и гипоксии нагрузки, теоретически обоснована полезность этих процессов для саморегуляции системы дыхания. Предполагается, что предложенный подход может оказаться полезным при рассмотрении роли гипоксии, гиперкапнии и гипометаболизма при возмущениях внутренней и внешней среды в процессе жизнедеятельности человека в экстремальных условиях и привести к постановке новых задач в физиологии спорта, труда и отдыха.

На математичній моделі системи дихання з оптимальним керуванням проведено дослідження ролі гіпоксії, гіперкапнії та гіпометаболізму за фізичних навантажень та під час перебування в умовах розрідженого повітря у вигляді розв’язку задачі щодо розв’язання конфліктної ситуації між тканинами виконавчих та керуючих органів у боротьбі за кисень. На основі порівняльного аналізу експериментальних даних та даних, отриманих при імітаційному моделюванні гіпобаричної гіпоксії та гіпоксії навантаження, теоретично обґрунтовано корисність цих процесів для саморегуляції системи дихання. Передбачається, що запропонований підхід може виявитися корисним у розгляді ролі гіпоксії, гіперкапнії і гіпометаболізму при збуреннях внутрішнього і зовнішнього середовища в процесі життєдіяльності людини в екстремальних умовах і привести до постановки нових завдань в фізіології спорту, праці та відпочинку.

Purpose. Researches of the role of hypoxia, hypercapnia and hypometabolism in external and internal disturbances, based on the mathematical model of the respiratory system. Results. On the mathematical model of respiratory gas transport in the dynamics of the respiratory cycle, as control parameters, pulmonary ventilation, minute blood volume and local blood flow, as well as self-regulation mechanisms — respiratory muscles, cardiac muscle and smooth muscle vessels — were used. It resolved the conflict situation that arises between the managers and the executive tissues in the fight for oxygen. An analysis of the results of numerical experiments in simulating hypoxia and hypoxic hypoxia and their comparison with experimental data was made.