ปอดของคุณถูกออกแบบอย่างน่ามหัศจรรย์
คุณมีชีวิตอยู่รอดได้โดยปราศจากอาหารเป็นเวลาหลายสัปดาห์. คุณสามารถมีชีวิตอยู่ได้โดยขาดน้ำเป็นเวลาหลายวัน. แต่ถ้าคุณกลั้นหายใจ ความอึดอัดอย่างรุนแรงจะเกิดขึ้นเพียงแค่ไม่กี่วินาทีหลังจากนั้น. และการขาดออกซิเจนเพียงแค่สี่นาทีอาจเป็นเหตุให้สมองรับความเสียหายและถึงแก่ความตายได้. ใช่แล้ว ออกซิเจนคือสิ่งจำเป็นหลักของร่างกายมนุษย์!
คุณคงไม่อาจควบคุมคุณภาพอากาศที่คุณหายใจเข้าไปได้เท่าไรนัก. กระนั้น คุณก็ต้องการอากาศ และคุณต้องการเดี๋ยวนี้! คุณอยู่รอดได้อย่างไรเมื่ออากาศเย็นเกินไปหรือร้อนเกินไป หรือแห้งเกินไป หรือสกปรกเกินไป? คุณกรองออกซิเจนที่ค้ำจุนชีวิตจากอากาศเช่นนั้นได้อย่างไร และออกซิเจนเข้าไปถึงทุกส่วนของร่างกายของคุณได้อย่างไร? คุณกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซชนิดหนึ่ง ออกจากร่างกายคุณได้อย่างไร? ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นได้โดยปอดของคุณซึ่งได้รับการออกแบบอย่างน่ามหัศจรรย์.
ชำเลืองดูปอด
ปอดของคุณคืออวัยวะหลักสองข้างสำหรับหายใจ. ตั้งอยู่อย่างเหมาะข้างในกรงกระดูกซี่โครงอยู่ทั้งสองข้างของหัวใจ. ปอดด้านขวาของคุณมีสามส่วน หรือสามลอน ส่วนปอดด้านซ้ายมีสองลอน. แต่ละลอนค่อนข้างอิสระจากลอนอื่น ๆ. เนื่องด้วยเหตุนี้ ศัลยแพทย์สามารถตัดลอนที่ติดเชื้อโรคออกไปได้โดยไม่สูญเสียการใช้ประโยชน์จากลอนอื่น ๆ. เมื่อมองอย่างผิวเผินครั้งแรก เนื้อเยื่อปอดอาจดูคล้ายฟองน้ำ.
ด้านล่างของปอดเป็นกะบังลม กล้ามเนื้ออันทรงพลังแผ่นหนึ่งซึ่งแยกช่องอกออกจากช่องท้อง. กะบังลมเป็นกล้ามเนื้อที่สำคัญที่สุดของการหายใจ ช่วยให้การพองขึ้นหรือแฟบลงของปอดเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ. จากกะบังลม ปอดของคุณกินเนื้อที่ขึ้นไปจนจรดส่วนฐานของคอ. เยื่อบาง ๆ ห่อหุ้มปอดแต่ละข้าง. เยื่อนี้ หรือเยื่อหุ้มปอด จะบุอยู่ด้านในของผนังอกด้วย. ช่องว่างระหว่างเยื่อหุ้มปอดสองชั้นนี้บรรจุด้วยของเหลวสำหรับหล่อลื่น. ของเหลวนี้ทำให้ปอดและกรงกระดูกซี่โครงสามารถเคลื่อนไปมาได้อย่างง่ายดายโดยปราศจากการเสียดสีระหว่างหายใจ.
นักวิทยาศาสตร์ได้ทำการแยกแยะแล้วว่าเซลล์ในปอดมีแบบต่าง ๆ กัน 25 ถึง 30 ชนิด. กล้ามเนื้อหลายชนิดและประสาท กระดูกและกระดูกอ่อน เส้นโลหิต ของเหลว ฮอร์โมน และสารเคมี เหล่านี้ทั้งหมดมีบทบาทสำคัญในการทำงานของปอด. แม้ว่านักวิทยาศาสตร์ยังคงไม่เข้าใจเต็มที่เกี่ยวกับปอดในหลายเรื่องก็ตาม ขอให้เราทำความคุ้นเคยกับลักษณะบางอย่างอันเป็นที่เข้าใจได้.
“ต้นไม้” แห่งทางเดินอากาศ
ระบบทางเดินหายใจของคุณโดยหลักแล้วเป็นท่อและทางผ่านที่เชื่อมโยงกันเป็นขั้น ๆ. ก่อนที่อากาศจะถึงปอดของคุณ มันต้องเดินทางไกลพอสมควร. ประการแรก อากาศจะไหลผ่านมาจากจมูกและปากของคุณเข้าไปในคอหอย หรือลำคอ. คอหอยถูกใช้ทั้งสำหรับกลืนอาหารและหายใจ. เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารและเครื่องดื่มเข้าไปในทางเดินอากาศ ฝาปิดเปิดเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ฝาปิดกล่องเสียง (epiglottis) จะปิดกั้นช่องเข้าสู่ทางเดินอากาศเมื่อคุณกลืนอาหาร.
แล้วอากาศจะผ่านกล่องเสียงซึ่งเป็นที่ตั้งของเส้นเสียงของคุณ. ถัดจากนั้นก็คือ หลอดคอ (trachea) มีความยาวเกือบ 11.5 ซม. เสริมด้วยกระดูกอ่อนรูปตัวซีประมาณ 20 ชิ้นตลอดความยาวของมัน. แล้วหลอดคอจะแยกออกเป็นสองสาขาแต่ละสาขายาว 2.5 ซม. ซึ่งเรียกว่าหลอดลม (main bronchi). หลอดลมอันหนึ่งจะเข้าไปยังปอดด้านซ้าย ส่วนอีกอันหนึ่งเข้าไปยังปอดด้านขวา. ภายในปอด หลอดลมเหล่านี้จะแบ่งออกเป็นอีกหลายสาขา.
การแตกสาขานี้เกิดขึ้นครั้งแล้วครั้งเล่าภายในปอดจนกระทั่งเกิดเป็นโครงสร้างหนึ่งคล้ายต้นไม้ มีลำต้น กิ่ง และก้าน. แน่นอน ในแต่ละสาขาทางเดินอากาศจะค่อย ๆ เล็กลง. แล้วอากาศจะเข้าไปยังก้านเล็ก ๆ หรือเครือข่ายเส้นเลือดฝอย (bronchioles) ซึ่งแต่ละเส้นมีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 1 ม.ม. บรองคิโอเลสนำอากาศต่อไปยังท่อที่เล็กลงอีกซึ่งส่งอากาศเข้าไปในถุงลมเล็ก ๆ ประมาณ 300 ล้านถุงที่มีชื่อว่า อัลวีโอลิ. ถุงลมเหล่านี้ถูกจัดเรียงไว้เป็นพวงคล้ายกับพวงองุ่นที่ห้อยอยู่หรือลูกบอลลูนเล็ก ๆ. ที่นี่แหละคือที่ซึ่งระบบทางเดินอากาศที่มีลักษณะคล้ายต้นไม้สิ้นสุดลง และอากาศได้มาถึงที่หมายของมัน.
ทางเข้าสุดท้าย
เมื่ออากาศมาถึงทางเข้าสุดท้าย อากาศที่คุณหายใจเข้าไป ถูกบรรจุอยู่ภายในผนังบาง ๆ ของอัลวีโอลิ. วัดความหนาได้เพียง 0.5 ไมครอน. กระดาษที่ใช้ในวารสารนี้หนาประมาณ 150 เท่าของผนังอัลวีโอลิ!
แต่ละถุงของอัลวีโอลิขนาดจิ๋วเหล่านี้ถูกหุ้มด้วยใยของเส้นโลหิตฝอย (pulmonary capillaries). เส้นโลหิตเหล่านี้เล็กจนกระทั่งเซลล์เม็ดเลือดแดงเพียงเซลล์เดียวเท่านั้นผ่านได้ในแต่ละครั้ง! และผนังของเส้นโลหิตก็บางมากจนกระทั่งคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดสามารถซึมผ่านไปยังอัลวีโอลิได้. ในทางกลับกันออกซิเจนก็ไปในทิศทางตรงกันข้ามคือ ออกมาจากอัลวีโอลิเพื่อที่จะถูกดูดซึมโดยเซลล์เม็ดเลือดแดง.
เซลล์เม็ดเลือดแดงแต่ละเซลล์ (corpuscles) เดินแถวเรียงเดี่ยว อยู่ในเส้นโลหิตฝอยเป็นเวลาประมาณ 3 ส่วน 4 ของวินาที. เป็นเวลามากพอที่คาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนจะแลกเปลี่ยนที่กัน. การเคลื่อนที่ของก๊าซนี้เป็นตามกระบวนการที่เรียกว่า การแผ่ซ่าน. เลือดที่ได้รับออกซิเจนแล้วจะผ่านไปยังเส้นเลือดที่ใหญ่กว่าในปอด จนในที่สุดเข้าไปยังหัวใจด้านซ้าย จากที่นี่เลือดถูกสูบไปทั่วร่างกายในฐานะเป็นเชื้อเพลิงแห่งชีวิต. สรุปเรื่อง ต้องใช้เวลาประมาณหนึ่งนาที สำหรับเลือดทั้งหมดในร่างกายของคุณจะผ่านระบบที่ได้รับการออกแบบอย่างสลับซับซ้อนนี้!
บัดนี้เมื่ออากาศเดินทางถึงจุดหมายปลายทางแล้ว มันบรรทุกคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากปอดได้อย่างไร? มีความจำเป็นไหมที่จะมีทางเดินอากาศอีกชุดหนึ่งเพื่อใช้หายใจออก? “ต้นไม้” แห่งท่ออากาศในปอดของคุณนี้ถูกออกแบบอย่างมหัศจรรย์เพื่อใช้ทั้งสำหรับอากาศเข้าและอากาศออก. น่าสนใจ เมื่อคุณกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากปอดของคุณโดยการหายใจออก คุณสามารถทำให้เส้นเสียงของคุณสั่นด้วย จึงเป็นการสร้างเสียงซึ่งจำเป็นในการพูด.
การควบคุมคุณภาพ
เมื่ออากาศที่คุณหายใจผ่านจมูกและปาก มันจะถูกควบคุมโดยสถานีควบคุมคุณภาพ. เมื่ออากาศเย็นเกินไป จะถูกทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วจนได้อุณหภูมิพอเหมาะ. เมื่ออากาศร้อนเกินไปจะถูกทำให้เย็นลง. เกิดอะไรขึ้นเมื่ออากาศแห้งเกินไป? ผนังจมูก โพรงจมูก ลำคอ และทางผ่านอื่น ๆ ของคุณถูกเคลือบด้วยของเหลวชนิดหนึ่งเรียกว่า เมือก. เมื่อคุณสูดอากาศแห้งเข้าไป ความชื้นในเมือกจะระเหยเข้าไปในอากาศ. เมื่ออากาศไปถึงจุดสุดปลายในปอดของคุณ มันมีความชื้นสัมพัทธ์เกือบร้อยละ 100. น่าสนใจ เมื่อคุณหายใจออก อากาศจะคืนความชื้นแก่เมือกมากกว่าครึ่งหนึ่ง.
ระบบควบคุมคุณภาพนี้รวมถึงตัวกรองอากาศอันสลับซับซ้อนด้วย ระหว่างช่วงหนึ่งวันอากาศผ่านเข้าปอดประมาณ 9,500 ลิตร. บ่อยครั้งอากาศจะเต็มไปด้วยตัวนำเชื้อโรค อณูพิษ ควัน หรือสิ่งเจือปนอื่น ๆ. อย่างไรก็ตาม ระบบทางเดินหายใจของคุณถูกออกแบบมาเพื่อกำจัดส่วนใหญ่ของสิ่งแปลกปลอมเหล่านี้.
ในตอนแรก ขนและเยื่อบุที่มีเมือกในจมูกของคุณจะทำหน้าที่จับอนุภาคใหญ่ ๆ ของฝุ่นละออง. ต่อจากนั้นคุณมีสิ่งที่มีรูปร่างคล้ายขนจำนวนล้าน ๆ เล็กมากจนมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า ซึ่งงอกอยู่ตามผนังทางเดินอากาศของคุณ. สิ่งเหล่านี้เรียกว่า ซิเลีย. คล้ายกับใบพายพวกนี้จะโบกไปมาในอัตราประมาณ 16 ครั้งต่อวินาที ผลักดันเอาเมือกที่สกปรกออกจากปอด. ปอดของคุณยังได้รับประโยชน์จากการบริการของเซลล์พิเศษที่เรียกว่าแอลวีโอลาร์ แมกโครเฟจ ซึ่งออกแบบมาเพื่อฆ่าแบคทีเรียและดักอนุภาคที่เป็นอันตราย.
ฉะนั้น อากาศที่คุณหายใจเข้าไปจึงถูกปรับและกรองก่อนไปถึงเนื้อเยื่ออันบอบบางที่สุดของปอด. ที่จริงแล้ว เป็นการออกแบบอันน่ามหัศจรรย์!
ระบบอัตโนมัติ
ไม่เหมือนกับอาหารและน้ำ ออกซิเจนสามารถสูดได้รอบกายโดยที่คุณไม่ต้องออกความพยายามอย่างจงใจ. ปอดในสภาพปกติทั้งสองข้างจะดูดซับเอาออกซิเจนจากอากาศโดยอัตโนมัติที่อัตราการหายใจประมาณ 14 ครั้งต่อนาที. แม้ระหว่างหลับปอดของคุณยังทำงานต่อไปปราศจากการควบคุมแห่งสติของคุณ.
คุณยังมีทางเลือกที่จะขัดจังหวะระบบอัตโนมัตินี้ชั่วคราว. ด้วยเหตุนี้ คุณสามารถจงใจบังคับการหายใจของคุณได้ในขอบเขตที่จำกัด ถ้าคุณประสงค์จะทำเช่นนั้น. ก็ คุณอยากจะให้กลไกแห่งการหายใจยังทำงานต่อไปอย่างอัตโนมัติไหมในขณะที่คุณดำน้ำ? ที่อัตราการหายใจ 14 ครั้งต่อนาที คุณจะมีเวลาพอไหมที่จะหนีจากห้องอันเต็มไปด้วยควันระหว่างไฟไหม้ถ้าคุณไม่สามารถกลั้นหายใจได้? แน่นอน ระบบอัตโนมัตินี้ไม่อาจถูกขัดจังหวะเป็นเวลานาน ๆ. หลังจากไม่กี่นาทีเป็นอย่างมาก ปอดของคุณจะกลับไปยังระบบอัตโนมัติอีกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้.
แต่อะไรกระตุ้นกล้ามเนื้อ เพื่อทำให้ปอดของคุณพองตัวหรือหดตัวระหว่างการทำงานอย่างอัตโนมัตินี้? ศูนย์ควบคุมตั้งอยู่ในก้านสมอง. ที่นี่ตัวรับสัญญาณพิเศษจะคอยตรวจระดับคาร์บอนไดออกไซด์ในร่างกาย. เมื่อคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มขึ้น ข่าวสารจะถูกส่งผ่านไปตามระบบประสาท ซึ่งกระตุ้นกล้ามเนื้อที่ใช้ในการหายใจ.
วิธีนี้ให้ความยืดหยุ่นอย่างดีพิเศษแก่ระบบทางเดินหายใจของคุณ. ปอดของคุณสามารถแม้กระทั่งปรับตัวกับการเปลี่ยนแปลงอย่างฉับพลันในกิจกรรมของคุณ. ยกตัวอย่าง ระหว่างการออกกำลังกายอย่างหนัก ร่างกายของคุณอาจใช้ออกซิเจนมากขึ้นประมาณ 25 เท่า และผลิตคาร์บอนไดออกไซด์มากขึ้น 25 เท่าเมื่อเทียบกับตอนพักผ่อน. อย่างไรก็ตาม ปอดของคุณจะปรับความถี่และความลึกในการหายใจของคุณแทบในชั่วพริบตาเพื่อให้เข้ากับการเปลี่ยนแปลงความต้องการออกซิเจนของคุณ.
มีสิ่งควบคุมอันสลับซับซ้อนอื่นอีกซึ่งทำให้ปอดของคุณสามารถทำงานได้อย่างเหมาะสม. ตัวอย่างเช่น กล้ามเนื้อบางชนิดที่ใช้ในการหายใจถูกใช้ในหน้าที่อื่นด้วย เช่น การกลืนและการพูด. สมรรถนะเหล่านี้ถูกรักษาให้สมดุลจนแทบจะไม่ขัดจังหวะการหายใจของคุณ. และทั้งหมดนี้ดำเนินไปโดยคุณไม่ต้องจงใจออกความพยายาม. ใช่แล้ว เป็นไปอย่างอัตโนมัติ!
แน่นอน โรคภัยหลายอย่างอาจเกิดกับปอดของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อภูมิต้านทานของคุณต่ำ. โรคบางอย่างที่ระบุได้ก็มีโรคหืด หลอดลมอักเสบ ถุงลมโป่งพอง มะเร็งปอด น้ำท่วมปอด เยื่อหุ้มปอดอักเสบ ปอดอักเสบ วัณโรคและการติดเชื้อแบคทีเรีย ไวรัสและรา.
แต่โรคเหล่านี้ไม่ใช่เป็นผลจากความผิดพลาดหรือการออกแบบปอดอย่างไม่สมบูรณ์. โรคปอดส่วนใหญ่เป็นผลจากการสูดดมมลพิษ ฝุ่นละออง และไอระเหยที่ถ่ายเทสู่สภาพแวดล้อมโดยมนุษย์. คนนับล้าน ๆ ในทุกวันนี้ทนทุกข์กับมะเร็งในปอด หลอดลมอักเสบ และถุงลมโป่งพอง เนื่องจากการสูบบุหรี่และการใช้ระบบหายใจของตนอย่างผิด ๆ ในรูปแบบอื่น.
อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาพการณ์ปกติ ปอดของคุณโดดเด่นในฐานะเป็นการออกแบบอย่างน่าประหลาดมหัศจรรย์ และเป็นอนุสาวรีย์อันมีชีวิตอยู่ แด่นักออกแบบองค์ยิ่งใหญ่ พระยะโฮวาเจ้า! ที่จริงแล้ว เราเป็นดังที่ผู้ประพันธ์บทเพลงสรรเสริญได้เขียนไว้ว่า ‘ถูกสร้างมาอย่างน่าพึงกลัว น่าประหลาด.’—บทเพลงสรรเสริญ 139:14.
[กรอบหน้า 20]
เกิดขึ้นเพราะอะไร?
การจาม: การพ่นอากาศออกอย่างรุนแรงและไม่ตั้งใจผ่านทางปากและจมูก. ปลายเส้นประสาทในจมูกทำให้คุณจามเพื่อจะกำจัดอนุภาคที่ก่อความระคายเคืองในจมูกของคุณ. อากาศเย็นอาจทำให้จามได้ด้วย. การจามอาจทำให้เกิดความเร็วลม 166 กม. ต่อชั่วโมง ขับดันเมือกและจุลินทรีย์ขนาดจิ๋วออกถึง 100,000 ละออง. ด้วยเหตุนี้ ถ้าคุณไม่ปิดปากและจมูกอย่างมิดชิด การจามของคุณอาจเป็นอันตรายต่อผู้อื่น.
การไอ: การขับไล่อากาศออกอย่างฉับพลัน การกำจัดสารซึ่งเป็นอันตรายออกจากปอดเมื่อเยื่อบุระบบทางเดินหายใจเกิดการระคายเคือง. การไออาจเป็นความพยายามโดยเจตนาเพื่อทำให้ลำคอและหลอดลมโล่ง. เช่นเดียวกับการจาม การไอสามารถแพร่เชื้ออันก่อให้เกิดโรคได้.
การสะอึก: การนำอากาศเข้าไปอย่างทันทีทันใดและไม่ตั้งใจอันเนื่องจากการหดและเกร็งของกะบังลม. การหดตัวอย่างฉับพลันนี้ อาจเนื่องจากการระคายเคืองของอวัยวะที่อยู่ใกล้กะบังลม. การหดจะดูดอากาศเข้าไปยังปอดผ่านกล่องเสียง. เมื่ออากาศถูกดูดเข้าไปในกล่องเสียง มันจะชนฝาปิดกล่องเสียงซึ่งทำให้เส้นเสียงสั่น. ทำให้เกิดเสียงสะอึก.
การกรน: เสียงครอก ๆ ที่เกิดขึ้นระหว่างนอนหลับ มักเกิดจากการหายใจผ่านทางปาก. เนื้อเยื่ออ่อนนุ่มในเพดานปากใกล้ลำคอเกิดการสั่นเมื่ออากาศผ่าน. ริมฝีปาก แก้ม และรูจมูกอาจสั่นไปด้วย. ถ้าคุณนอนหงาย ปากคุณมีแนวโน้มจะอ้าออก และลิ้นจะกั้นทางผ่านของอากาศไว้. การนอนตะแคงข้างอาจทำให้หยุดกรน.
การหาว: การสูดอากาศเข้าลึก ๆ โดยไม่ตั้งใจเชื่อกันว่าเป็นการตอบรับการสะสมคาร์บอนไดออกไซด์ในปอด. มีการอ้างว่าการหาวเป็นเหมือนนิสัยที่ติดต่อกันได้ เนื่องจากถูกกระตุ้นให้หาวเมื่อเห็นหรือได้ยินการหาวของผู้อื่น. นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้.
[แผนภูมิหน้า 23]
(รายละเอียดดูจากวารสาร)
คอหอย
หลอดคอ
หลอดลม
ปอดขวา
โพรงจมูก
ฝาปิดกล่องเสียง
กล่องเสียง
เส้นเสียง
ปอดซ้าย
ส่วนต่าง ๆ ของลำคอ
เส้นโลหิตฝอย
อัลวีโอลี