Fiziologija potapljanja: Narkotično delovanje inertnih plinov (2. del)
Fiziologija potapljanja		(Dean Horvat)		17.potapljanje

FIZIOLOŠKI MEHANIZMI NARKOTIČNEGA DELOVANJA INERTNIH PLINOV PRI POTAPLJANJU
II. del

I. Doza

Pri narkotičnem delovanju inertnih plinov, ki nastopi zaradi dihanja inertnega plina pod povišanim parcialnim tlakom, prihaja do fizioloških sprememb v živčnem sistemu. To pomeni, da inertni plini vplivajo na živčevje tako, da spremenijo njegovo delovanje na tak način, da se pojavljajo najrazličnejši bolj ali manj specifični simptomi in znaki (za dušik so npr. opredeljeni v prvem delu teksta).

Omenjene fiziološke spremembe pa niso odvisne le od fizikalnih lastnosti živčnega tkiva, pač pa je pri razvoju narkoze inertnih plinov pomemben faktor tudi posameznikova psihična predispozicija (ki sicer spreminja fizikalne lastnosti živčevja).

Na potapljaškem tečaju vam je inštruktor verjetno omenjal "Martinijev zakon" v povezavi z dušikovo narkozo. Ta predstava je preveč simplistična in ravno toliko netočna, da zamegli nekatera pomembna dejstva. Osnovni princip narkotičnega delovanja inertnih plinov bi bilo bolje primerjati z razmerjem Narkoza:potapljanje = Pijanost:vožnja avtomobila. Preprosto povedano: avtomobil načeloma lahko vozite tudi, če ste pijani, saj večinoma niste vedno pijani tako, da ne morete sesti v avtomobil, obrniti ključa v ključavnici in upravljati z vozilom (za Slovence sicer to ni ravno vedno res). Vprašljiva je kvaliteta vožnje. Ampak tu še nismo pri narkozi. Primerjavo z dušikovo narkozo bi lahko potegnili v trenutku, ko bi vam (pijanemu) za avto zapeljal policijski avtomobil in vam začel slediti. Gotovo bi skušali ubežati ˝pihanju˝, zaradi česar bi bila vaša reakcija logična: močno bi se koncentrirali na vožnjo in v tem primeru bi celo utegnili prelisičiti policiste. Tega pa ne bi mogli storiti, če bi na cesto nenadoma skočil otrok, četudi bi vozili po predpisih. Iz tega lahko potegnemo zaključek, ki velja kot fiziološko dejstvo: podobno kot določa količina (ali medicinsko: doza) zaužitega alkohola stopnjo pijanosti, tako lahko opredelimo jakost narkotičnega delovanja inertnega plina pri potapljanju v odvisnosti od količine raztopljenega inertnega plina v telesu. Torej, čim višja je doza, tem bolj izražena je narkoza.

Podrobneje: Povezanost doze s stopnjo narkotičnega efekta: molarna koncentracija in pomen proste energije – molekule inertnega plina imajo termodinamsko tendenco, da prehajajo v fazo iz področja z višjo koncentracijo na področje z nižjo koncentracijo. V fazi ostajajo, dokler obstaja kemično ravnovesje. Posledica tega je kumulativen narkotični efekt (čim dlje časa pod vodo, tem močnejši bo narkotični efekt).

Fiziološke mehanizme narkotičnega delovanja inertnih plinov opisuje kar nekaj različnih hipotez, od katerih sta pomembnejši dve.

II. Meyer – Overtonova hipoteza

Živčno tkivo si je preprosto moč predstavljati kot žico, ki prevaja električni tok. Če je ta žica neizolirana, bodo izgube toka v okolico izjemno velike, še posebno, če bi se taka žica nahajala v okolju, ki je močno prevodno (kot je npr. prevodno naše telo). Tok večinoma sploh ne bi stekel od začetka do konca žice. Zaradi tega je žico smiselno izolirati. Tak vodnik ne bo imel izgub v okolico, saj z njo ni v stiku oz. stik predstavlja izolator, ki ne prevaja električnega toka. Podoben princip velja tudi za živčna vlakna. Večinoma so izolirana, ne sicer s plastiko, temveč s posebnim izolacijskim ovojem iz snovi, ki se imenuje mielin, celoten izolacijski ovoj pa se posledično imenuje mielinska ovojnica. Mielinska ovojnica je med drugim zgrajena iz maščobnih (lipidnih) molekul, ki imajo za potapljače sila neprijetno lastnost: inertni plini se v njih sicer počasi raztapljajo, a hkrati tudi zelo počasi izločajo, kar ima odločilen vpliv na razvoj narkoze.

Meyer-Overtonova hipoteza pravi, da bo vsak inertni plin deloval na centralni živčni sistem kot depresant (= narkotično), ko/če se ga bo zadostna doza raztopila v lipidni fazi živčevja.

Efekti narkoze so tako v veliki meri odvisni od koncentracije raztopljenega inertnega plina v maščobnem delu prizadetega živčnega tkiva. V tej izjavi sta skrita dva pomembna podatka: doza, ki določa jakost narkoze in lokacija prizadega živčevja – ni namreč vseeno, kje nastaja problem, saj so simptomi/znaki odvisni tudi od mesta prizadetosti.

Poleg tega sta za razumevanje principa raztapljanja inertnih plinov v lipidni fazi živčevja pomembna še dva podatka: topnost plina (nekateri inertni plini so bolj, drugi manj topni) in stopnja, s katero prehaja inertni plin med lipidno fazo in okolico znotraj organizma (nekateri inertni plini prehajajo med tema fazama hitreje, drugi počasneje). Če te štiri podatke skrbno merimo, lahko predvidimo narkotični efekt specifičnega inertnega plina. Če pa tako dobljene podatke po posebnem postopku obdelamo in združimo, dobimo količino, ki jo imenujemo relativna narkotična vrednost inertnega plina. Relativna zato, ker osnovo tej vrednosti predstavlja narkotična vrednost dušika, ki jo uporabimo kot referenčno (absolutno) vrednost. V spodnji razpredelnici so podatki relativnih narkotičnih vrednosti za nekatere inertne pline, ki jih ali so jih hoteli uporabljati pri potapljanju namesto dušika:

Če bi se torej hoteli izogniti dušikovi narkozi, bi to v grobem lahko storili tako, da bi dušik iz zraka zamenjali s helijem. Dobljeno mešanico helija in kisika bi seveda poimenovali Heliox. Stvari postajajo jasne, kajne? Nasprotno pa bi si naredili zelo slabo uslugo, če bi dihali Xenox in ob tem pričakovali, da se bomo izognili narkozi.

Meyer-Overtonova hipoteza pojasnjuje štiri spremenljivke, ki vplivajo na nastanek narkoze inertnih plinov, ne pojasnjuje pa same biomehanike vpliva molekul inertnega plina na lipidno fazo živčnega tkiva. To v večji meri pojasnjuje t.i. ˝Iceberg˝ teorija.

III. Teorija ˝Iceberg˝ (= ledena gora)

Teorija je izšla iz preprostega opazovanja ledenih gor na morju. Ledene gore niso nič drugega, kot voda, ki plava na vodi. Vendar so molekule vode v ledeni gori organizirane drugače, kot molekule vode v tekoči vodi, saj so prve organizirane v višjo organizacijsko strukturo – kristalno konfiguracijo. Ta višja struktura, ki jo imenujemo led pa fizično ovira pretok tekoče vode. Čim večja je ledena gora, tem večjo oviro predstavlja za molekule tekoče vode. Podobno je z inertnimi plini v našem živčevju. Tudi ob raztapljanju inertnega plina v lipidni fazi živčevja, bodo molekule inertnega plina predstavljale fizično oviro – za prevajanje živčnih impulzov. Prevajanje bo tako moteno ali spremenjeno.

Podrobneje: Iceberg: Pri raztapljanju inertnih plinov v lipidni fazi živčevja je pomemben delež lipidne faze, ki jo sestavljajo proteinske in lipoproteinske molekule. Na te molekule je večinoma vezana voda, v kateri se inertni plini dejansko raztapljajo. Efekt ledene gore ima svoje korenine v razumevanju koligativnih lastnosti raztopin.

Poleg omenjenih efektov pa so efekti narkoze inertnih plinov še drugačni in bolj kompleksni. Med temi velja omeniti inhibicijo določenih encimov metabolizma ogljikovih hidratov (prekinitev presnove sladkorjev, česar posledica je moteno pridobivanje energije telesa v obliki ATP) in histotoksično hipoksijo (zastrupitev celice zaradi pomanjkanja kisika), česar posledica je popolna prekinitev prenosa živčnih impulzov, kar vpliva na stopnjo zavesti potapljača.

Podrobeje: histotoksična hipoksija privede do sinaptične blokade zaradi depolarizacije aksona, kar privede do motenj zavesti zaradi depresije retikularne formacije in apikalnih dendritov korteksa).

Detajlov fiziologije inertnih plinov je še veliko več, vsekakor pa so bistveno številčnejši od tistih, ki ste jih obdelali pod temo ˝Martinijev zakon˝. Zaradi takšne različnosti in raznovrstnosti je področje fiziologije inertnih plinov še relativno neraziskano. Prevedeno v jezik potapljača rekreativca: Lepo prosim, jemljite narkozo inertnih plinov z vso resnostjo.

IV. Faktorji, ki prispevajo k narkozi inertnih plinov

Poleg osnovnih mehanizmov raztapljanja inertnih plinov obstajajo še kontributivni faktorji, ki pripomorejo k hitrejšemu raztapljanju inertnih plinov v organizmu in s tem k hitrejšemu razvoju narkoze. Večinoma ste jih spoznali že na osnovnem potapljaškem tečaju, tule pa jih bom malce podrobneje razdelal (predvsem iz stališča zakaj):

1. Povišan parcialni tlak CO₂: Nastane kot posledica napora pri delu, torej zaradi povečane mišične aktivnosti. Če je povišana mišična aktivnost, se poveča potreba po kisiku, kar pomeni hitrejše dihanje in s tem večji vnos dihalnega medija v telo. S kisikom se vnaša tudi inertni plin, iz česar sledi: tem višja je frekvenca dihanja oz. točneje respiratorni minutni volumen, tem bolj bo inertni plin vplival na razvoj narkoze. Povišan CO₂ zasledimo tudi kadar potapljač ni fizično aktiven, če zadržuje sapo (nekateri potapljači zmotno mislijo, da z nepravilno tehniko dihanja – zadrževanjem, lahko prihranijo dihalni medij.). Tudi tu je posledica ista, saj je CO₂ najmočnejši stimulator možganskega centra odgovornega za razvoj potrebe po dihanju. Tako se bo zadrževanju sape razvil vzorec dihanja, podoben onemu pri povečani mišični aktivnosti.
2. Hlad: Pri potapljanju v hladni vodi bo prej ali slej prišlo do situacije, ki vodi v hipotermijo. Eden izmed fizioloških mehanizmov za preprečevanje hipotermije je endogena tvorba toplote – drgetanje. Drgetanje je povečana mišična aktivnost.
3. Uporaba alkohola ali sekundarna metabolna stanja po uporabi alkohola (alkoholni maček): Pri presnovi alkohola se porablja voda. Alkoholni maček lahko drugače opredelimo kot stanje dehidriranosti po metabolni obdelavi alkohola. V obeh primerih se volumen telesnih tekočin zmanjša, kar pomeni, da bo iceberg efekt bolj izražen, saj bodo ˝ledene gore˝ inertnega plina plavale v manjšem ˝morju˝ telesnih tekočin zaradi česar bo njihov fizični efekt motenja prenosa živčnih impulzov bolj izražen.
4. Mamila in zdravila: To je bolj kompleksno področje. Načeloma veljata dve dejstvi: prvič, precej zdravil in večina mamil deluje pod pogoji povišanega tlaka kot depresant – torej narkotično, s čimer zelo pripomorejo k razvoju narkoze. Drugič: dobršen del zdravil in mamil se presnavlja podobno kot alkohol. V skupino močnih depresantov pod hiperbaričnimi pogoji sodijo tudi vsa zdravila proti morski bolezni !
5. Utrujenost: Utrujen človek ima nekvaliteten vzorec dihanja, nizke energetske zaloge, v mišicah veliko presnovnih produktov, lahko je dehidriran, zaradi česar vsega je nezbran. Kar se tiče živčnega tkiva oz. možganov: nizka vsebnost energetsko bogatih molekul v možganih je faktor, ki med potopom na potapljača vpliva podobno, kot histotoksična hipoksija.
6. Stres, strah: Tako stres, kot strah sodita v okvir zmanjšane sposobnosti percepcije okolice (perceptualno zožanje), poleg tega pa so fiziološki mehanizmi obeh nekvalitetno dihanje, posledično povišana koncentracija CO₂ in povišana mišična aktivnost. Sem sodita tudi psihološki stres zaradi vrste potopa in pritiska (so)potapljačev ter časovni stres pod vodo.
7. Hitrost kompresije: Zelo pomemben faktor! Če se potapljač spušča v globino s hitrostjo, ki presega 35 m/min, močno poveča gradient (v tem primeru tlačno razliko) med koncentracijo inertnega plina v okolici živčnega tkiva v primerjavi z lipidno fazo živčnega tkiva. Posledica tega je povišana stopnja prehajanja (povišana hitrost) inertnega plina v lipidno fazo živčnega tkiva, kar privede do nenadnih sprememb, ki jih definiramo z imenom osmotski šok. Potapljači, ki prakticirajo izjemno hitre spuste v globino, ponavadi ob prispetju na ciljno globino občutijo nekatere simptome narkoze – prazno glavo, težave pri koncentraciji in zaspanost. Zaradi takega načina spusta v globino imajo zaradi fenomena hipersaturacije v nadaljevanju potopa lahko več težav z narkozo, kot potapljači, ki hitrost spusta omejijo na maksimalnih 30 m/min. (˝Hitri˝ potapljači so tudi sicer bolj podvrženi dekompresijski bolezni.)
8. Vrtoglavica ali prostorska dezorientiranost: Pomanjkanje vizualnih referenc je v nekaterih primerih povezano s sindromi kot sta npr. ˝No UP syndrome˝ ali ˝Blue water syndrome˝. V vseh primerih gre za spremenjeno percepcijo okolja, ki jo v grobem definiramo, kot motnjo zavesti. V nekaterih primerih vodijo naštete situacije v paniko ali ekstremno perceptualno zožanje. (V povezavi z omenjenima sindromoma pa je bistveno bolj zanimiva situacija ugašanja aktivnosti perifernega senzornega živčevja, vendar je to že druga zgodba, ki zahteva čisto svoj prostor.)

V. Preprečevanje in kontrola dušikove narkoze

Tako za dušikovo narkozo, kot za narkotično delovanje drugih inertnih plinov velja, da je dobra predpriprava, ki je del planiranja vsakega potopa, poglavitna aktivnost, s katero bo potapljač preprečil nastanek narkoze. V okviru preprečevanja bomo tako še posebej pozorni na naslednje smernice:

1. Ne potapljaj se, če si utrujen-a
2. Ne uporabljaj alkohola, cigaret, zdravil in mamil
3. Kontroliraj stopnjo fizične aktivnosti
4. Kontroliraj hitrost spuščanja v globino (ta ne sme presegati 35 m/min)
5. Izogibaj se vsem aditivnim faktorjem
6. Omeji globino potopa pri potapljanju z zrakom
7. Pri globljih potopih kontroliraj dozo z uporabo mešanic kisika in manj narkotičnega inertnega plina / ustrezno menjaj mešanice

Kljub vsemu pa je narkoza pri potapljanju fiziološko dejstvo, na katerega je potrebno skrbno računati. V okviru tega so pomembne tehnike kontrole narkoze:

1. Izkušnje
2. predpriprava na globoke potope s treningom postopnega povečevanja globine
3. Avtogeni trening: dihalne vaje, vaje koncentracije, vaje motivacije
4. Uporaba manj narkotičnih inertnih plinov v posebej pripravljenih plinskih mešanicah
5. Uporaba antidepresivnih zdravil (le nekaj redkih, ki niso v nasprotju s potapljanjem). Sprejemljive: aspirin, karbohol, frenquil, deriden, fenacetin

Kot je moč videti, je ena izmed metod preprečevanja in hkrati kontrole stopnje narkoze uporaba plinskih mešanic, ki niso zrak. V teh mešanicah dušik nadomestimo z drugim manj narkotičnim inertnim plinom (npr. helijem) ali pa zmanjšamo njegov odstotek v dihalnem mediju. V tem smislu so najširše uporabo doživele 3 mešanice plinov:

1. Nitrox (EANx), kjer odstotek dušika zmanjšamo na račun dviga odstotka kisika
2. Heliox, mešanica kisika in helija
3. Trimix, mešanica kisika, helija in dušika

Razlaga namena in uporabe omenjenih mešanic zahteva svoj prostor, tako, da bom o tej temi pisal posebej.

Ena izmed tehnik kontrole narkoze je tudi uporaba antidepresivov, vendar tovrstno početje pri rekreativnem potapljanju načeloma odsvetujem, saj nima nikakršnega smisla. Razlike se opazijo šele na večjih globinah in zahtevnejših tehničnih profilih, po izkušnjah pa tudi efekti ponavadi niso dovolj dolgotrajni.

Kot sem že omenil, je potrebno narkozo pri potapljanju jemati z vso dolžno resnostjo. Zato nikar ne mislite, da boste z obiskovanjem tečaja joge in nekajdnevnimi postopno globljimi profili lahko dosegli fiziološko toleranco in mentalno zmožnost kontrole. Tovrstna fiziološka in psihološka preparacija zahteva obilo napora, samokontrole in časa, z marsikaterim potapljačem, ki se odloči za tovrsten korak pa lahko ugotovim, da ta proces tudi večinoma vodi v popolno rekonstitucijo osnovnih življenskih principov.

VI. Praksa

Vsemu povedanemu navkljub pa še vedno ostaja nerešeno vprašanje kontrole stopnje narkoze pri dejanskih potopih. Prepričan sem, da večina inštruktorjev potapljanja ne izpostavi niti enega praktičnega mehanizma, s katerimi bi sopotapljača medsebojno mogla preverjati stopnjo narkoze in skladno s tem tudi ukrepati. Na potapljaškem tečaju se inštruktorji tako večinoma omejijo na priporočila glede maksimalne globine in nasvetom, da se je ob prvih znakih/simptomih dušikove narkoze potrebno dvigniti v plitvejšo vodo.

Če ste le malce podrobneje pregledali znake/simptome dušikove narkoze, lahko ugotovite, da boste ob njenem nastopu pravzaprav najboljše volje, ko pa ne boste več, bo ponavadi že prepozno. Tudi sopotapljač večinoma ne bo opazil naprednega stanja narkoze, dokler znaki ne bodo tako očitni, da bo prizadeti potapljač že v neposredni življenjski nevarnosti. Menim, da je znanje, ki ga potapljač pridobi na osnovnem potapljaškem tečaju preveč okrnjeno, zato vam v nadaljevanju predstavljam metodo, ki jo s svojimi sopotapljači uporabljam sam in se je v letih prakse izkazala za dovolj preprosto in zanesljivo tudi v pogojih povišanega stresa:

1. Pred potopom se sopotapljača dogovorita, da bosta na približno 5 minut preverjala stopnjo narkoze.
2. Sopotapljača se dogovorita, katero verzijo testa bosta uporabljala: verzijo, ki vključuje eno spremenljivko, dve ali tri. Načeloma je v pogojih rekreativnega potapljanja smiseln test, ki vključuje preverjanje dveh spremenljivk.
3. Izvedba testa je preprosta:

• Potapljač A pokaže potapljaču B s prsti roke število od 1-10 (Za število 1 se uporablja kazalec in ne palec!).
• Potapljač B odgovori potapljaču A tako, da mu pokaže število prstov, ki je za 1 število večje od prejšnjega števila. (Na ta način se preverja ena sama spremenljivka.)
• Če test vključuje preverjanje dveh spremenljivk, se na znak odgovori poleg znaka ˝število+1˝ še tako, da se dlan roke obrne tako, da iztegnjeni prsti gledajo obratno glede na pokazane. Če tako npr. potapljač A kaže znak s tremi prsti, kjer so konice prstov usmerjene proti površini (gor), je odgovor potapljača B znak štirih prstov, kjer konice prstov gledajo proti dnu (dol).
• Test z več spremenljivkami se izvaja tako, da se ob pokazanem znaku izvede še matematična operacija, ponavadi prištevanja/odštevanja. Testi z več kot dvema spremenljivkama nimajo praktične vrednosti med potopom, ker postanejo sami sebi namen.
• V primeru, da potapljač B ne odgovori na znak, ga potapljač A ponovi. Če ni odgovora, potapljač A s potapljačem B vzpostavi fizični kontakt, mu signalizira z znakom ˝OK?˝ in po odgovoru ponovi znak za preverjanje stopnje narkoze. Če v prvem in/ali v drugem primeru ne dobi takojšnjega odgovora, asistira potapljaču B v plitvejšo globino, dokler le-ta ni v popolnosti odziven.
• Posebno pravilo: Če potapljač A pokaže 10 prstov, je pravilen odgovor potapljača B znak z iztegnjenim sredincem (˝fuck off˝). (Pri tem je potrebno posebej poudariti, da omenjeni znak sodi v okvir filozofije organizacije PADI, ki zagovarja stališče ˝Diving is fun˝ .)

Uporabo opisane metode vam priporočam, lahko jo seveda tudi modificirate po lastnih željah. Kljub navidezni preprostosti pa se v njej odražata dve resni dejstvi: metoda z dvema spremenljivkama preverja večopravilnost, hkrati pa izpostavlja dva izmed namenov in smislov potapljanja s sopotapljačem: varnost in zabavo. Ravno narkoza inertnih plinov je zaradi svoje nespecifičnosti glede osebe in časa, v katerem lahko nastopi, stanje, kjer se v popolnosti izpostavi vrednost sopotapljača. Nikar ne zanemarjajte tega dejstva. Tudi na svojih številnih potopih nisem bil nikoli sam in priznam, da sem se na skorajda vseh izjemno dobro zabaval. Ali, kot je nekoč malce hudomušno vprašala moja dolgoletna sopotapljačica: ˝Ali se Horvatova metoda progresivne inverzne digitalne manipulacije uporablja med ali po potopu ?˝

Veliko lepih in varnih potopov,

Dean Horvat

[Nazaj]

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