Fiziologija potapljanja: Narkotično delovanje inertnih plinov (1. del)
Fiziologija potapljanja		(Dean Horvat)		17.potapljanje

FIZIOLOŠKI MEHANIZMI NARKOTIČNEGA DELOVANJA INERTNIH PLINOV PRI POTAPLJANJU
I. del

I. UVOD

Pri potapljanju hranimo dihalni medij v jeklenkah. Pri potapljanju, kjer je dihalni medij v plinski fazi, nikoli ali vsaj zelo redko dihamo en sam plin: dihalni medij je namreč sestavljen iz mešanice plinov. (Če kot dihalni medij npr. uporabljamo običajni zrak, pravzaprav dihamo plinsko mešanico, ki je v grobem sestavljena iz dveh plinov – kisika in dušika v razmerju 21%:79%). Kisik (O₂) je plin, ki je v dihalnih mešanicah vedno prisoten, saj je nujno potreben za življenje: brez njega namreč ni mogoč aerobni metabolizem – presnova s pomočjo kisika, ki je za človeka ključnega pomena, saj naše telo brez kisika ne more preživeti dlje, kot slabih 10 minut. Pri tem je potrebno poudariti, da niso vsi organi in organski sistemi telesa enako občutljivi na pomanjkanje O₂: mišice lahko npr. brez večje škode preživijo dolgotrajna obdobja brez O₂ in delujejo na račun kisikovega dolga (ki se po naporu izrazi v obliki skelenja mišic – muskulfibra, po domače), po drugi strani pa je živčno tkivo, še posebej možgani, skrajno netolerantno na vsakršno pomanjkanje kisika. Ravno možgani so tisto kritično tkivo, ki določa, koliko časa bo posameznik preživel brez kisika (temu pravimo progresivna hipoksija, ki vodi v anoksijo) preden bodo na možganih nastale ireverzibilne poškodbe, nezdružljive z življenjem.

Podrobneje: Vloga O₂ v respiratorni verigi: Po kemiosmotski teoriji igra O_{2 v}logo terminalnega akceptorja protonov, ki prehajajo iz transmembranskega mitohondrijskega prostora v mitohondrijski matriks preko sistema ATP sintetaze (ob tem nastaja ATP), pri čemer nastaja voda v reakciji 1/2 O₂ + 2H⁺ --> H₂O. V anoksičnih pogojih se zniža pH na račun povišane koncentracije H⁺, kar vodi v sistemsko acidozo in posledično blokado encimskih sistemov respiratorne verige in s tem odmrtja celice in organizma.

Brez O₂ torej ni življenja, zato ga mora vsebovati vsaka plinska mešanica, ki jo potapljači dihamo.

Poleg O₂ pa se v naših dihalnih mešanicah nahajajo še drugi plini, ki se v procesih delovanja našega telesa ne porabljajo in zanje tako pravimo, da se ne metabolizirajo. Tovrstne pline imenujemo s skupnim imenom inertni plini. Inertne pline torej vdihnemo in jih v enaki količini tudi izdihnemo, saj jih naše telo ne potrebuje za življenjske procese. Ravno inertni plini so iz stališča narkotičnega delovanja zanimivi in po delovanju v osnovah znani tudi širši potapljaški publiki (ali pa publika vsaj tako misli…).

Že uvodoma pa lahko definiramo nekatere temeljne lastnosti inertnih plinov v povezavi z njihovim narkotičnim delovanjem, ki bodo stalno vodilo celote tega teksta:

1. Inertni plin je plin, ki se ne metabolizira
2. Za narkotično delovanje je odgovorno dihanje inertnega plina pod povišanim parcialnim tlakom.
3. Občutljivost na narkotično delovanje ni enotna: spreminja se od posameznika do posameznika in pri posamezniku iz dneva v dan.
4. Resni problemi se zaradi dihanja inertnih plinov pojavljajo v globinah, ki presegajo 40 metrov.

II. RAZISKOVALNO DELO

Znanstveni pristop do narkotičnega delovanja inertnih plinov ni moderna iznajdba, pač pa nam ravno sprehod skozi zgodovino lahko predstavi nekaj zanimivih dejstev in nas po korakih pelje skozi spoznanja.

Prvi znanstvenik (Junod) je že l. 1835 opisal živo domišljijo in stanje podobno intoksikaciji z alkoholom pri delavcih, ki so bili izpostavljeni povišanemu parcialnemu tlaku dušika (N₂) v rudnikih pod pritiskom.

Potapljače je prvi proučeval Domant, ki je leta 1935 opazil, da potapljači postanejo pri tlaku 10 ATA (90m) mentalno abnormalni, pojavlja pa se tudi izguba spomina.

Delo so v istem letu nadaljevali Behke, Thompson in Motley, ki so prvi določili mejo, kjer narkotični učinki dušika postanejo opazni. 4ATA (30m) je bila meja, kjer je bilo moč opaziti evforijo (hudomušna navdušenost), retardacijo višjih mentalnih procesov (abstraktno mišljenje, govor) in prizadetost nevromuskulaturne koordinacije (neusklajenost gibov glede na hotenost ali zunanji dražljaj).

Za prve znanstvene rezultate na tem področju pa gre zasluga Shillingu in Willgrubeju. V raziskavah, ki sta jih izvajala l. 1937, sta dokazala narkotične efekte pri suhih potopih v komorah v globinah med 25 in 100 metri z uporabo testov preproste matematike. Ugotovila pa sta tudi nekaj zanimivega: Izkušeni potapljači in ljudje z višjim IQ so manj podvrženi narkotičnemu delovanju inertnih plinov.

Resnejše delo na tem področju se je nadaljevalo po drugi svetovni vojni. Tako sta Kessling in Magg l. 1962 uvedla teste konceptualnega presojanja, ki sta jih izvajala v suhi komori pri tlaku 4ATA (30m). Dobila sta naslednje rezultate:

Njuni testi kažejo na zmanjšanje vseh merjenih količin. V zgodnjih šestdesetih letih je športno potapljanje doživljalo svoj prvi pravi razcvet, zato so industrija in še posebno potapljaške organizacije čutile potrebo po določeni definiranosti tudi na področju dušikove narkoze. Kot osnovo pri tem so vzeli ravno Kessling-Maggove rezultate testov in na podlagi le-teh so rekreativne potapljaške organizacije definirale mejne vrednosti globin pri rekreativnem potapljanju. V okviru treh merjenih spremenljivk so se jim glede varnosti zdele sprejemljive naslednje vrednosti globin: 30m, kot priporočena maksimalna globina in 40m, kot absolutna maksimalna globina. Na podlagi ugotovitev iz l. 1962 ste omenjeni maksimalni globini spoznali tudi na potapljaškemu tečaju.

Vendar se zgodba ne zaključi tukaj – zanimive stvari se namreč šele pričenjajo…

Proučevanje narkotičnega delovanja inertnih plinov se je seveda še nadaljevalo. L. 1962 sta se Miles in McKay dokopala do ugotovitev, ki so razburkale takratno javno mnenje, potapljaške organizacije pa dobesedno razbesnele (Industrija si je pri vsem tem le veselo mela roke). Ugotovila sta namreč, da so izkušeni potapljači in potapljači z močno voljo zmožni tolerirati ali razviti toleranco na narkotično delovanje inertnih plinov. Poleg tega sta tudi odkrila, da se opazni znaki narkoze v vodi ne pojavljajo tako kmalu, kot v testnih komorah. (Toleranca oz. njen razvoj sta bila takrat popolnoma tuja pojma v tovrstnem proučevanju.) Na podlagi teh ugotovitev sta izdelala svoja lastna priporočila in jih predstavila na naslednji način:

Zaradi kontroverznosti s sprejetimi standardi, so se raziskave v tej smeri nadaljevale še skozi vsa šestdeseta leta. Od teh je najpomembnejši t.i. Milner-Mountov test, ki je prvi uvedel dodatni test odvisnosti pojava dušikove narkoze od psihološkega modeliranja v fazi izobraževanja potapljačev. Po domače: Milner, psiholog, je želel izvedeti, kako močno vpliva na razvoj dušikove narkoze način, na katerega inštruktor podaja snov o dušikovi narkozi svojim tečajnikom. Prvi test je potekal s tremi skupinami, v kateri so bili štirje tečajniki (2M + 2Ž), vsaki skupini pa je inštruktor (Mount) razložil snov o dušikovi narkozi na drugačen način. Po opravljenem tečaju in več potopih so potapljači v kontroliranih pogojih opravili potope na 3 različne globine. (V nekaj letih so omenjene teste izvedli na večjem številu potapljačev tako, da je tudi velikost vzorca nesporna.) Kaj se je dogajalo, prikazuje naslednja razpredelnica:

Rezultati Milner-Mountove hipoteze potrjujejo Miles-McKayevo hiptezo, dodatno pa dokazujejo še vpliv psihološke predispozicije ter mentalne preparacije na razvoj dušikove narkoze. Šele od tu naprej lahko v polni meri razumemo štiri postulate, ki sem jih omenil na začetku.

Zanimiva pa je bila tudi reakcija na rezultate te hipoteze: Medtem, ko je industrija pričela razvijati rekreativno potapljaško opremo za večje globine, so potapljaške organizacije omenjene rezultate ignorirale. Posledično se je v tem obdobju pojavil prvi večji razkorak med tehniko, realnostjo in izobraževanjem: potapljači so se pričeli zavestno potapljati globlje, vendar z neustrezno izobrazbo in pomanjkljivim predznanjem, pojavili so se prvi potapljači ˝odpadniki˝, ki so prišli v konflikt s potapljaškimi organizacijami. Po drugi strani se je povečalo število nesreč, kar je potapljaškim organizacijam dalo trdno podlago za zagovarjanje stališča, sprejetega na osnovi Kessling-Maggovih rezultatov.

Raziskovalno delo se je nadaljevalo tudi skozi vsa sedemdeseta, osemdeseta in devetdeseta leta. V tem času je več znanstvenikov dokumentiralo simptome (tisto, kar pacient čuti) in znake (tisto, kar lahko opazovalec opazi na pacientu) dušikove narkoze. Predstavljeni so v naslednji razpredelnici:

Simptomi in znaki dušikove narkoze

Občutek prazne glave Evforija Nagnjenost k smehu Pretirana samozavest Depresija Pijanost Prizadeta nevromuskulaturna koordinacija Pretirana (prevelika) pisava in gibi Kvalitativna deterioracija finih koordiniranih gibov Izguba mehanske spretnosti Retardacija višjih spoznavnih procesov Motnje govora (pijanski govor) Zmanjšana možnost reševanja problemov – slabo presojanje Otrplost ali mravljinčavost v ustnicah, na obrazu in stopalih

Upočasnjen reakcijski čas in refleksna sposobnost Spremenjena občutljivost na zvok ali slušne halucinacije Spremenjeno dojemanje poteka časa Vizualne halucinacije ali motnje vida Perceptualno zožanje Zmanjšana toleranca na stres Upočasnjena mentalna aktivnost Izguba kratkoročnega spomina ali motnje v spominu Splošna amnezija (popolna izguba spomina) Občutek izgubljanja zavesti Stupor (stanje pred popolno nezavestjo, ko je posameznika moč zbuditi le za kratek čas in z močnimi dražljaji) Nezavest

V zgornji razpredelnici bi bilo moč posamezne simptome/znake klasificirati v manj skupin, vendar so tu navedene namenoma v tej obliki, da bi bilo moč razbrati postopno progresivnost razvoja dušikove narkoze.

Podrobneje: Perceptualno zožanje: Dušikova narkoza ni najpomembnejši vzrok nastanka perceptualnega zožanja. Le-to je večinoma posledica stresa, ki ga potapljač lahko doživlja pod vodo. Tovrstni stres delimo v dve kategoriji: fiziološki stres (kot posledica telesnih naporov, bolezni ali slabe fizične kondicije v pogojih, ki jih narekuje potop) ter psihološki stres (strah, pričakovanja sopotapljačev, zgrešene predstave,…). Končna posledica psihološkega stresa je panika ali popolno perceptualno zožanje – napredujoče stanje, ki se sprva manifestira kot zmanjšano dojemanje okolice (neodzivnost, potapljač ne preverja ključnih podatkov za varno izvedbo potopa), preide v stanje tunelskega vida (zožanje vidnega polja), v končni fazi pa privede do tega, da potapljač neodziven popolnoma ˝zamrzne˝ - se ne premika, aritmično diha in ponavadi tone v globino. Določanje stopnje in vrste stresa je pomemben del izobraževanja potapljačev reševalcev ter vseh stopenj in profilov profesionalnih potapljačev.

III. Sedanji in prihodnji razvoj proučevanja dušikove narkoze

Sprejeto izhodišče za nadaljnje proučevanje dušikove narkoze je Milner-Mountova teorija. Trenutna raziskovanja se predvsem osredotočajo na razvoj in uporabo adaptacijskih tehnik in sistematičnega psihološkega profiliranja. V omenjene sodijo različne dihalne tehnike, vaje koncentracije, specifičen sistem izobraževanja in posebni ključi selekcije potapljačev, ki se odločajo za komercialno ali vojaško potapljaško kariero.

Eden izmed zanimivejših testov te sfere je t.i. test efektivnosti narkotične tolerance, ki ga je prvi izvedel Mount, kasneje pa je bil izpopolnjen in se danes kot standardiziran uporablja pri določanju zmožnosti potapljača, da se pri svojem podvodnem delu koncentrira na več spremenljivk hkrati (večopravilnost). Test vključuje psihološki trening in poseben sistem progresivno globljih potopov, s katerimi potapljači razvijejo fiziološko toleranco na dušikovo narkozo. Za razliko od dosedanjih testov, je test efektivnosti narkotične tolerance revolucionaren v tem, da so testi za preverjanje višjih spoznavnih procesov sestavljeni vezano: običajno se uporabljajo 3 testne pole, ki so soodvisne ena od druge. Tako npr. rezultat iz testa A vpliva na način reševanja testa B, rezultat iz B pa na način reševanja testa C. Na tak način je mogoče preverjati sposobnost večopravilnosti pod vplivom dušikove narkoze. Rezultate tovrstnih testov lahko povzamem v naslednjih točkah:

1. fiziološka adaptacija na delovanje dušika je nesporno dejstvo
2. psihološka adaptacija na delovanje dušika je odvisna od predispozicije potapljača, v katero (med drugim) sodi tudi intelektualna sposobnost potapljača
3. Medtem, ko je z ustreznimi tehnikami moč izboljšati opravilnost, ki vključuje eno spremenljivko, do nivoja, ki je enak ali celo boljši od opravilnosti pri monobarski izpostavljenosti, je večopravilnost potapljača v pogojih stresa zaradi dušikove narkoze vprašljiva. Še vedno torej velja, da je en problem rešljiv, dva pa zahtevata pomoč. (Tak drastični primer bi npr. lahko bil napol zaprt/odprt ventil jeklenke ponoči ob hkratni dezorientiranosti in odpovedi ene izmed dveh (?) luči.). Mogoče bi bilo v tej točki (vsaj za nekatere) dobro znova premisliti o smiselnosti sistema sopotapljačev.

Delo pa se bo nadaljevalo tudi v prihodnosti. Trenutno so aktualne raziskave narkoze pri ženskah in raziskave razlik tolerance v suhih komorah v primerjavi z rezultati, ki jih dobimo na dejanskih potopih.

IV. Namesto konca

V tem tekstu sem skušal predstaviti nekatera izhodišča in dejstva narkotičnega delovanja inertnih plinov, pri čemer sem se pri primerih omejil na dušik. Poznavanje omenjenih dejstev bo pripomoglo k razumevanju fizioloških mehanizmov narkotičnega delovanja inertnih plinov v splošnem in njihove smiselne uporabe tako v rekreativnem, kot tehničnem potapljanju. O teh bom pisal prihodnjič.

Veliko lepih in varnih potopov,

Dean Horvat

[Nazaj]

Spisal (C) Dean, na HTML pretvoril inu na svitlo dal Gregec, 11. septembra 2000