Istnieje wiele podobieństw i różnic pomiędzy ćwiczeniami oddechowymi oferowanymi przez różne metody. WHM, OXYGEN ADVANTAGE czy BREATHEOLOGY, to współczesne metody, których twórcy chętnie korzystają z wyników badań naukowych oraz wielowiekowych tradycji. Dlatego warto tutaj wspomnieć o stanowiących częstą inspirację technikach PRANAYAMY – starożytnej sztuki oddychania i witalizowania organizmu, rozwijanej w Indiach przez praktyków Jogi. W XX i XXI wieku, największym propagatorem tej metody był B.K.S Iyengar. Metoda wielką wagę przykłada do kontroli i regulacji procesu wydychania i wstrzymywania powietrza. Dzieli cały proces oddychania na cztery fazy – wdech, wstrzymanie, wydech, wstrzymanie. Łączy również proces fizjologiczny oddychania z aspektem duchowym i stanem umysłu. Każda z metod, oferuje znaczne korzyści pod względem zdrowia czy poprawy wydolności lub wyników sportowych. Skąd zatem biorą się tak znaczące różnice metodologiczne i jak definiują prawidłowe oddychanie współczesna nauka i fizjologia oddychania? Poniżej przyjrzymy się wielu pozytywnym skutkom wstrzymywania oddechu po wydechu. Zbadamy również istotę hiperwentylacji i wstrzymywania oddechu z perspektywy wyników sportowych.
Techniki oddychania. WHM vs. OXYGEN ADVANTAGE
Technika oddychania, którą propaguje Wim Hof polega na wykonaniu 30 dużych oddechów przez usta przed wstrzymaniem oddechu. Poprzez intensywne ćwiczenia oddechowe generuje przerywaną hipoksyczną reakcję hipokapniczną (niski poziom tlenu, niski poziom dwutlenku węgla). W trzecim cyklu hiperwentylacji, po którym następuje wstrzymanie oddechu, wysycenie krwi tlenem może spaść nawet do 45%. W tym samym czasie poziom dwutlenku węgla może spaść z normalnego 40 mmHg do 13 mmHg. Zdarza się, że kiedy SaO2 (saturacja krwi tlenem) spadnie poniżej 60%, adepci metody mogą doświadczać niedotlenienia a nawet omdleń. Jednak ich relacje są pozytywne a odczucia graniczą z ekstazą.
Dla odmiany, w ćwiczeniach Simulate Altitude Training z Oxygen Advantage® celem jest normalne oddychanie, a następnie wstrzymanie oddechu po wydechu. Technika Oxygen Advantage® generuje przerywaną hipoksyczną reakcję hiperkapniczną (niski poziom tlenu, wysoki poziom dwutlenku węgla). Podczas ćwiczeń na wstrzymanym oddechu nasycenie krwi tlenem zwykle spada do około 85%, co wskazuje na ciężką hipoksję, podczas gdy poziom dwutlenku węgla wzrośnie z normalnych 40 mmHg do ponad 50 mmHg.
Ćwiczenia na wstrzymanie oddechu w obu technikach zaburzają homeostazę i są stresorem dla organizmu, powodując, że dostosowuje się on do możliwej poprawy funkcjonowania odporności. Przez lata, ćwiczenia na wstrzymanym oddechu okazały się bardzo skuteczne w przypadku chorób układu oddechowego, w tym astmy. W artykule Koxsa na temat metody Wima Hofa stwierdza się: „Badanie to może mieć ważne implikacje w leczeniu różnych stanów związanych z nadmiernym lub uporczywym stanem zapalnym, zwłaszcza chorobami autoimmunologicznymi”.
Fizjologia oddychania człowieka.
Wim Hof wyjaśnia, że wykonywanie głębokich, dużych wdechów przed wstrzymaniem oddechu jest korzystne. „W pełni ładuje organizm poprzez pozbycie się dwutlenku węgla, pozwalając większej ilości tlenu na swobodne przemieszczanie się i wypełnienie każdej komórki oraz podwyższenie poziomu pH”. Aby rzucić trochę światła na to wyjaśnienie, ważne jest zbadanie fizjologii oddychania.
Tlen jest przenoszony we krwi na dwa sposoby:
- 98% O2 jest przenoszone przez białka wewnątrz czerwonych krwinek zwane hemoglobiną (Hb).
- 2% O2 jest przenoszone rozpuszczone bezpośrednio we krwi.
Podczas normalnego, zdrowego oddychania, krew tętnicza jest w zasadzie w pełni nasycona tlenem (między 95% a 99%). Dlatego „duże oddychanie” doprowadzi więcej tlenu do płuc i zwiększy ciśnienie parcjalne O2 we krwi, ale nie zwiększy nasycenia krwi tlenem. Natomiast wywołuje następujące reakcje:
- zwiększa ciśnienie parcjalne O2 we krwi,
- zwiększa ilość O2 rozpuszczonego we krwi (we krwi przenoszone jest do 2% tlenu rozpuszczonego),
- nie zwiększa nasycenia krwi tlenem (98% O2 przenoszonego przez Hb),
- obniża poziom dwutlenku węgla we krwi.
Zasadowica oddechowa.
Niski poziom CO2 we krwi powoduje wzrost pH (zasadowica oddechowa), co z kolei zwiększa powinowactwo Hb do O2. Innymi słowy, więź między krwią a O2 staje się silniejsza i przez to mniej O2 jest dostarczane do tkanek. Dodatkowo, utrata dwutlenku węgla powoduje zwężenie naczyń krwionośnych, co z kolei powoduje zmniejszenie przepływu krwi w całym organizmie. Dlatego, być może warto zadać pytanie, jaki wpływ ma ciężkie oddychanie na dostarczanie tlenu do tkanek i narządów, w tym serca i mózgu? Czym właściwie jest nasycenie tlenem(SaO2) i jak się ma do prawidłowego dotlenienia naszych mięśni?
Nasycenie tlenem (SaO2) to odsetek czerwonych krwinek przenoszących tlen (cząsteczek hemoglobiny) zawierających tlen we krwi. W okresach spoczynku standardowa objętość oddechowa zdrowej osoby wynosi od czterech do sześciu litrów powietrza na minutę, co skutkuje prawie całkowitym nasyceniem tlenem od 95 do 99 procent. Ponieważ tlen nieustannie dyfunduje(przenika) z krwi do komórek, 100-procentowe nasycenie nie zawsze jest możliwe. Nasycenie tlenem na poziomie 100 procent sugerowałoby, że wiązanie między krwinkami czerwonymi a cząsteczkami tlenu jest zbyt silne. To zmniejsza zdolność komórek krwi do dostarczania tlenu do mięśni, narządów i tkanek. Potrzebujemy krwi, aby uwalniać tlen, a nie go zatrzymywać. Jak zobaczymy później, gazem odpowiedzialnym za uwalnianie tlenu z czerwonych krwinek jest dwutlenek węgla. Ciało ludzkie faktycznie przenosi nadwyżkę tlenu we krwi – 75% wydycha się podczas odpoczynku, a aż 25% wydycha podczas wysiłku fizycznego. Zwiększenie nasycenia tlenem do 100 procent nie przynosi żadnych dodatkowych korzyści.
Rola dwutlenku węgla a fizjologia oddychania.
Do normalnego, zdrowego funkcjonowania organizm potrzebuje określonej ilości zarówno tlenu, jak i dwutlenku węgla. Powszechnie uznaje się, że tlen jest gazem niezbędnym do życia, ale wiele osób jest zaskoczonych, słysząc, że dwutlenek węgla to nie tylko gaz odpadowy. Jeśli chodzi o oddychanie, oba gazy pracują “ręka w rękę”.
Wykonanie dużych wdechów i wydechów przez usta obniży zatem stężenie dwutlenku węgla w płucach i krwi. Dwutlenek węgla pełni szereg funkcji życiowych w organizmie człowieka, w tym:
- wyładowanie (rozładunek) tlenu z krwi do wykorzystania przez komórki,
- rozszerzenie mięśni gładkich ścian dróg oddechowych i naczyń krwionośnych,
- regulacja pH krwi.
Kiedy wdychamy świeże powietrze do płuc, tlen przechodzi z płuc do krwi, gdzie jest wychwytywany i przenoszony przez naczynia krwionośne przez cząsteczkę zwaną hemoglobiną. Ta bogata w tlen krew jest następnie pompowana przez serce w całym ciele. Dzięki temu tlen może zostać uwolniony do komórek w celu przekształcenia go w energię. Jednak aby uwolnić tlen z krwi, hemoglobina wymaga katalizatora, który wiąże się z obecnością dwutlenku węgla (CO2).
Ćwiczenia fizyczne.
Ćwiczenia fizyczne są doskonałym przykładem takich warunków a fizjologia oddychania i wysiłku nie pozostawia złudzeń. Kiedy poruszamy naszymi mięśniami, organizm potrzebuje więcej tlenu, aby dać nam energię i pracować z większą intensywnością. Podczas ćwiczeń temperatura ciała wzrasta, a komórki wytwarzają dwutlenek węgla. Umożliwia to uwolnienie dodatkowego tlenu z krwi do mięśni i narządów. John West, autor Respiratory Physiology, mówi nam, że „ćwiczący mięsień jest gorący i wytwarza dwutlenek węgla, a czerpie korzyści ze zwiększonego uwalniania O2 z naczyń włosowatych”. Im lepiej możemy zasilić nasze mięśnie tlenem podczas aktywności, tym dłużej i ciężej mogą pracować.
Stężenie dwutlenku węgla we krwi zależy od naszego oddechu. Nawyk oddychania ponad zapotrzebowanie organizmu powoduje wydychanie zbyt dużej ilości dwutlenku węgla z płuc. To z kolei powoduje zmniejszenie stężenia CO2 we krwi i komórkach. Gdy poziom dwutlenku węgla jest niewystarczający, przepływ tlenu z krwi do mięśni i narządów jest ograniczony. Prowadzi to do słabego natlenienia organizmu.
Efekt Bohra a fizjologia oddychania.
Niezbędną obecność dwutlenku węgla w procesie uwalniania tlenu odkrył w 1904 roku fizjolog Christian Bohr. Efekty jego przełomowego odkrycia wykorzystał Otto Fritz Mayerhof w swoich badaniach na temat “Ścisłego związku pomiędzy zużyciem tlenu, a metabolizmem kwasu mlekowego w mięśniu”(1923 roku Nagroda Nobla). Zgodnie z efektem Bohra, gdy we krwi występuje podwyższone ciśnienie dwutlenku węgla, pH spada, a tlen jest łatwiej uwalniany. I odwrotnie, gdy poziom dwutlenku węgla jest niski, cząsteczki hemoglobiny są mniej zdolne do uwalniania tlenu z krwi. Sposób, w jaki oddychamy, determinuje ilość dwutlenku węgla obecnego we krwi, a tym samym stopień dotlenienia naszego organizmu. W świetle efektu Bohra, wykonanie dużych wdechów przez usta obniży stężenie dwutlenku węgla we krwi, ograniczając tym samym uwalnianie tlenu z krwi do komórek.
Rozszerzenie mięśni gładkich w ścianach naczyń krwionośnych.
Zbyt intensywne oddychanie może również powodować zmniejszenie przepływu krwi do tkanek i narządów, w tym serca i mózgu. Dla zdecydowanej większości ludzi wystarczy już kilkanaście dużych oddechów, aby zmniejszyć krążenie krwi w całym ciele, w tym w mózgu, co może powodować zawroty głowy i uczucie oszołomienia. Doświadczy tego wiele osób, które dokonują hiperwentylacji przed zastosowaniem technik wstrzymywania oddechu. Ogólnie przepływ krwi do mózgu zmniejsza się proporcjonalnie do każdego zmniejszenia stężenia dwutlenku węgla.
Badanie dr. Daniela M. Gibbsa, które zostało opublikowane w American Journal of Psychiatry w celu oceny zwężenia tętnic wywołanego nadmiernym oddychaniem, wykazało, że średnica naczyń krwionośnych zmniejszyła się u niektórych osób nawet o 50%. Ze wzoru [pi] r do kwadratu, który mierzy powierzchnię koła, przepływ krwi zmniejsza się czterokrotnie. To pokazuje, jak radykalnie nadmierne oddychanie może wpłynąć na przepływ krwi.
Regulacja pH krwi a fizjologia oddychania.
Oprócz określenia, ile tlenu jest uwalniane do tkanek i komórek, dwutlenek węgla odgrywa również kluczową rolę w regulacji pH krwi: kwaśności lub zasadowości krwi. Prawidłowe pH krwi wynosi 7,365 i ten poziom musi pozostawać w ściśle określonym zakresie, w przeciwnym razie organizm jest zmuszony do kompensacji. Utrzymanie prawidłowego pH krwi jest niezbędne dla naszego przetrwania. Jeśli pH jest zbyt kwaśne i spada poniżej 6,8 lub zbyt zasadowe i wzrasta powyżej 7,8, wynik może być śmiertelny. Dzieje się tak, ponieważ poziom pH bezpośrednio wpływa na zdolność naszych narządów wewnętrznych i metabolizm do funkcjonowania.
Dowody naukowe wyraźnie pokazują, że dwutlenek węgla jest niezbędnym elementem nie tylko w regulacji naszego oddychania, optymalizacji przepływu krwi, uwalnianiu tlenu do mięśni, ale także w utrzymywaniu prawidłowego poziomu pH. Krótko mówiąc, związek naszego organizmu z dwutlenkiem węgla decyduje o tym, jak zdrowi możemy być, wpływając na prawie każdy aspekt funkcjonowania naszego organizmu. Dzięki lepszemu oddychaniu dwutlenek węgla zapewnia harmonijną współpracę wszystkich zazębiających się części naszego systemu, co pozwala nam osiągnąć maksymalny potencjał w zakresie wyników sportowych, wytrzymałości i siły.
Dlaczego czas wstrzymania oddechu poprawia się po dużych oddechach?
W wywiadzie z Joe Roganem, Wim Hof wyjaśnia, co dzieje się po 30 dużych oddechach, „W pewnym momencie, kiedy pH osiąga bardzo wysoki poziom, jesteś tak naładowany, że możesz pozostać bez powietrza w płucach przez kilka minut. Będziesz wstrzymywać oddech znacznie dłużej niż zwykle, ponieważ zmieniliśmy chemię twojego ciała. Dwutlenek węgla wyszedł, podniósł się O2, wypełnił wszystkie komórki i wzrosło pH”.
Rzeczywiście – czas wstrzymania oddechu wydłuży się, jeśli wykonasz 30 dużych oddechów bezpośrednio przed wstrzymaniem oddechu. Wynika to przede wszystkim ze zmniejszenia stężenia dwutlenku węgla. Jednak podstawowym bodźcem do oddychania nie jest tlen, ale dwutlenek węgla. Ciało oddycha, aby pozbyć się nadmiaru dwutlenku węgla. Jednocześnie ważne jest, aby organizm utrzymywał wystarczający poziom dwutlenku węgla do normalnego funkcjonowania. Biorąc duże oddechy, dwutlenek węgla zmniejsza się w płucach i krwi. Zubożając dwutlenek węgla („alarm” potrzeby oddechu nie następuje), można wstrzymać oddech na dłuższe okresy. Kiedy poziom dwutlenku węgla ponownie wzrośnie, organizm powróci do oddychania. Z tego powodu nigdy nie wykonuj hiperwentylacji przed wejściem do wody. Alarm, aby oddychać jest wyłączony. Nie odczuwasz wtedy potrzeby oddychania. Może to spowodować spadek poziomu tlenu tak nisko, że może wystąpić podwodne omdlenie i utonięcie.
Negatywne skutki oddychania przez usta.
Dr Maurice Cottle, założyciel Amerykańskiego Towarzystwa Rynologicznego w 1954 r., Stwierdził, że nos spełnia co najmniej trzydzieści funkcji, z których wszystkie są ważnymi uzupełnieniami ról pełnionych przez płuca, serce i inne narządy.
Oddychanie przez nos:
- poprawia pobór i dostarczanie tlenu przez tętnice,
- poprawia perfuzję wentylacji (wymianę gazową w płucach),
- działa jako ochrona przed zwężeniem dróg oddechowych, w tym astmą wysiłkową.
Z drugiej strony oddychanie przez usta jest uważane za nieprawidłowy i nieefektywny sposób oddychania i może powodować zaburzenia równowagi funkcjonalnej, posturalnej i biomechanicznej. Wszystkie mogą być szkodliwe dla naszego zdrowia i wyników sportowych.
Jedną z głównych wad oddychania przez usta jest to, że powoduje on większy ruch górnej części klatki piersiowej i mniejszy ruch przepony. Korzyści płynące z oddychania za pomocą przepony są liczne i obejmują aktywację odpowiedzi relaksacyjnej organizmu wraz z bardziej wydajnym transferem tlenu z płuc do krwi (wentylacja/perfuzja). Ponadto oddychanie przeponowe pomaga zapobiegać gromadzeniu się wolnych rodników w organizmie. Wolne rodniki to cząsteczki powstające w wyniku metabolizmu podczas rozpadu tlenu. Pewna ilość wolnych rodników jest normalna, ale ich nadmiar nie jest idealny, ponieważ atakują one inne komórki i uszkadzają tkanki.
Fizjologia oddychania to bardzo pragmatyczna nauka. W jednym z badań, naukowcy odkryli, że sportowcy, którzy wykonywali godzinny relaks i oddychanie przeponowe, doświadczyli wielu korzyści:
- spowolnienia akcji serca,
- zwiększonego poziomu insuliny,
- obniżonej glikemii,
- wyższego poziomu przeciwutleniaczy,
- zmniejszonej produkcji wolnych rodników.
Oprócz promowania zrelaksowanego oddychania, oddychanie przeponowe może również ułatwić niższy poziom stresu oksydacyjnego, który jak wskazują naukowcy, może chronić sportowców przed długoterminowymi niekorzystnymi skutkami wolnych rodników.
Referencje:
- Magarian GJ, Middaugh DA, Linz DH. Hyperventilation syndrome: a diagnosis begging for recognition. West J Med.1983 ;(May; 138(5)):733–736
- Gibbs, D. M. (1992). Hyperventilation-induced cerebral ischemia in panic disorder and effects of nimodipine. American Journal of Psychiatry, 149, 1589–1591.
- Casiday Rachel, Frey Regina. Blood, Sweat, and Buffers: pH Regulation During Exercise Acid-Base Equilibria Experiment. http://www.chemistry.wustl.edu/~edudev/LabTutorials/Buffer/Buffer.html (accessed 20th August 2012).
- Timmons B.H., Ley R. Behavioral and Psychological Approaches to Breathing Disorders. 1st ed. . Springer; 1994
- Trevisan ME,Boufleur J,Soares JC, Haygert CJ, Ries LG, Corrêa EC. Diaphragmatic amplitude and accessory inspiratory muscleactivity in nasal and mouth breathing adults: a cross-sectional study. Journal of electromyography and kinesiology 2015 Jun;25(3):463-8.
- Trevisan ME,Boufleur J,Soares JC, Haygert CJ, Ries LG, Corrêa EC. Diaphragmatic amplitude and accessory inspiratory muscleactivity in nasal and mouth breathing adults: a cross-sectional study. Journal of electromyography and kinesiology 2015 Jun;25(3):463-8.
- Sánchez Crespo A, Hallberg J, O. Lundberg J, Lindahl S, Jacobsson H, Weitzberg E, Nyrén S. Nasal nitric oxide and regulation of human pulmonary blood flow in the upright position. J Appl Physiol 108: 181–188, 2010.
- Martarelli D,Cocchioni M,Scuri S, Pompei P. Diaphragmatic breathing reduces exercise-induced oxidative stress. Evid Based Complement Alternat Med. 2011:932430.
Dowiedz się więcej:
Tekst powstał na podstawie artykułu twórcy metody OXYGEN ADVANTAGE – Patricka McKeowna pt.: “What is the difference between The Oxygen Advantage and Wim Hof Metod”
Dodaj komentarz