Cómo aumentar la eficiencia de los pulmones.

Como lo hacen los pájaros .

El aire pasa en un solo sentido a través del pulmón y puede extraer casi todo el oxígeno en una sola pasada.

Una representación esquemática del intercambiador de gases respiratorios de corriente cruzada en los pulmones de las aves. El aire sale de los alvéolos unidireccionalmente (de derecha a izquierda en el diagrama) a través de los parabronquios. Los capilares pulmonares rodean los parabronquios de la manera que se muestra (la sangre fluye desde debajo del parabronquio hacia arriba en el diagrama). La sangre o el aire con un alto contenido de oxígeno se muestran en rojo; el aire o la sangre pobres en oxígeno se muestran en varios tonos de azul púrpura.

Ruta de salida

Imagine un estacionamiento de automóviles con una entrada de un solo carril. Puede admitir un automóvil o permitir que un automóvil salga. Si tiene un volumen alto, puede admitir un montón de autos a la vez, luego permitir que salgan un montón de autos.

Ahora abres otro carril. Los autos pueden salir todo el tiempo y entrar todo el tiempo. Puede tener un flujo constante de cada uno. Es más eficiente porque nunca necesita detenerse y retroceder el tráfico.

Haz lo mismo con el pulmón. Abre una ruta de salida. Este será un agujero en algún lugar en la parte inferior del pulmón (que podría configurarse mejor como un intestino con este esquema: un tubo lleno de aire rico en alvéolos). Imagino esto justo alrededor del xifoides. El aire rico en oxígeno entra continuamente por la entrada y sale continuamente por la salida. La mecánica de la respiración será diferente y podría parecerse más a nuestro tracto digestivo, otro sistema con entrada y salida. El tracto digestivo funciona usando ondas peristálticas y puedo imaginar un tracto respiratorio con una entrada y una salida haciendo lo mismo, quizás con muchas cámaras pequeñas con válvulas a lo largo del camino que se abren y cierran en secuencia.

Aquí afirmo que duplicará la eficiencia al no tener que invertir el flujo regularmente.

Una de las formas más rápidas de aumentar la eficiencia del sistema cardiovascular es tomar EPO/usar dopaje sanguíneo. Entonces, parece que los pulmones y el corazón ya son lo suficientemente grandes como para utilizar más capacidad de transporte de oxígeno de la que ya tiene nuestra sangre. Debería estar buscando aumentar la eficiencia de la sangre . Cuanto más oxígeno pueda transportar su sangre, más se extraerá del aire en los pulmones. Y cuanto más oxígeno haya en la sangre, más oxígeno bombeará su corazón a sus músculos sin necesidad de cambiar la cantidad de sangre que se bombea.

Vea aquí, desde los años 90 en adelante: Tour de Francia

En resumen, mejore la sangre , no los órganos .

Algunos puntos:

• Tener huesos huecos no hace que los huesos de las aves sean más frágiles, los hace más ligeros (y necesitas algún otro lugar para poner la "fábrica" ​​de eritrocitos, pero eso es otra cuestión). Un tubo es mucho más fuerte que una barra del mismo peso y material.
• Si necesitas un sistema respiratorio más eficiente copia el sistema cetáceo. Pueden almacenar oxígeno en el tejido muscular e intercambiarlo de manera muy eficiente con un solo acto de respiración (ver, por ejemplo ).
• En general, el tamaño de la caja torácica no es una limitación real, el estado pulmonar sí lo es: un ser humano "normal" tiene una "capacidad vital" (diferencia de volumen entre los pulmones llenos y vacíos) con un promedio de alrededor de 5 litros, pero la respiración normal usa alrededor de 3 litros. (o menos) y los deportistas pueden mover más de 7 litros en un solo acto respiratorio. Los pulmones gravemente discapacitados (como los de los fumadores empedernidos desde hace mucho tiempo) pueden tener una "capacidad vital" inferior a un litro y las personas aún sobreviven con solo "inconvenientes marginales" (es decir, usar un ascensor en lugar de escaleras;))

Parece que no quieres cambiar mucho la fisiología humana, por lo que lo más fácil sería aumentar la eficiencia de los cuerpos. Como dijiste, solo absorbemos el 6% del oxígeno que respiramos, así que busquemos los cuellos de botella.

Los cuellos de botella potenciales son:

• Vías respiratorias : la cantidad de aire que podemos respirar.
• Sangre - La cantidad de aire que nuestra sangre puede absorber.
• Pulmones : la cantidad de aire que nuestros pulmones pueden poner en nuestra sangre.
• Cuerpo - La cantidad de aire que nuestro cuerpo necesita para funcionar.

Mejorar las vías respiratorias

Mientras que el primero es el menos probable, es obvio que respiramos más rápido o más profundo cuando estamos en un estado en el que necesitamos más aire. Una solución sería vías respiratorias más rápidas o más grandes (también tendemos a usar la boca para respirar en lugar de nuestras pequeñas fosas nasales). Otro problema al que nos enfrentamos es que no podemos inhalar y exhalar al mismo tiempo, lo que reduce la eficiencia potencial en un 50 %. Otros aquí han identificado esto y afirmaron que funcionaría si tuviera un orificio de entrada y salida, pero tenga en cuenta que el aire también debe entrar y salir continuamente. Eso solo funcionaría con un sistema de válvula de 2 cámaras similar a un corazón.

mejorar la sangre

Todo esto no tiene sentido si nuestra sangre no puede absorber suficiente oxígeno. Dado que los buceadores extremos hiperventilan antes de una inmersión para llenar su sangre con más oxígeno, parece que este no es el caso; por otro lado, los atletas prueban este ángulo cuando se dopan. Algunas de las cosas que hacen para aumentar la cantidad de oxígeno que puede transportar nuestra sangre son aumentar la cantidad de glóbulos rojos. Supongo que algunos otros elementos podrían ser más eficientes para transportar oxígeno. Esto también puede cambiar el color de la sangre. Los crustáceos, por ejemplo, tienen sangre azul a base de cobre en lugar de sangre roja a base de hierro.

mejorar los pulmones

Como dije, los buzos hiperventilan para aumentar el oxígeno en la sangre. Esto implica que el cuello de botella es el pulmón. Si bien sugiere que el tamaño del pulmón debe aumentar, en realidad no es así. Lo que es más importante es aumentar el área de superficie del pulmón. Sus pulmones pueden construirse como persianas, como un enfriador de CPU/disipador de calor con aletas, o similares a las branquias de los peces, que están hechas para respirar en ambientes con poco oxígeno. Las últimas dos opciones funcionarían mejor con flujo de aire, similar a las primeras sugerencias. Dado que sus humanos tienen doble corazón y su sangre fluiría más rápido, es probable que esto se convierta en un cuello de botella aún mayor de lo que ya es.

mejorar los cuerpos

Nuestros cuerpos pueden volverse más eficientes y requieren menos aire para funcionar de la misma manera. Si alguna vez has intentado ponerte en forma, es posible que hayas notado que al principio te quedarás sin aliento después de una carrera corta. Sin embargo, una vez que haya entrenado por un tiempo, puede correr por un tiempo hasta que finalmente se quede sin aliento. Sus humanos de doble corazón podrían tener un mejor físico de todos modos y por lo tanto no quedarse sin aliento tan rápido.

Considere la bioquímica de esta raza.

¡Las respuestas anteriores son todas muy buenas! Sin embargo, aunque esto no se aplica específicamente a los pulmones, también podría considerar las moléculas que están involucradas en el transporte de oxígeno. Esto funciona si estaba buscando una opción que involucre bioquímica, en lugar de cambiar aún más la anatomía de su nueva raza. Para ello, es posible que desee considerar la proteína hemoglobina , que se une al oxígeno y luego lo transporta a las células. Como ha mencionado, la mioglobina es otra proteína importante y es un actor clave en los mamíferos buceadores, aunque creo que las moléculas que se unen alostéricamente a la hemoglobina son una mejor opción.

En particular, un ejemplo aplicable a la vida real es el 2,3-bisfosfoglicerato (2,3-BPG). Esta es la molécula que hace que las poblaciones que viven en altitudes más altas sean más eficientes en el transporte de oxígeno. En definitiva, esta molécula disminuye la afinidad por el oxígeno de la hemoglobina, por lo que se libera más fácilmente cuando llega a las células. Dado que el oxígeno en sí mismo es un regulador alostérico de la hemoglobina, a medida que se libera más oxígeno de una proteína de hemoglobina, ¡también se querrá liberar más! Las poblaciones a nivel del mar tienen concentraciones de alrededor de 5 mM en la sangre, mientras que las poblaciones en altitudes más altas pueden tener concentraciones de alrededor de 8 mM.

También puede investigar un poco sobre las otras moléculas que están involucradas en la regulación de la hemoglobina, como los protones de hidrógeno y el dióxido de carbono (la acidez de la sangre cerca de los músculos es más alta que en los pulmones, y esto da como resultado que el oxígeno se desvincule de la hemoglobina). para que pueda ser utilizado por nuestras células).

En conclusión: esto es probablemente algo que quizás desee 'agregar' a una de las otras opciones provistas, ya que hay un límite de cuánto puede jugar con los niveles de estas moléculas en nuestra sangre. Si aumentara diez veces la concentración de BPG, ¡entonces el oxígeno ni siquiera se uniría a la barrera pulmonar-sanguínea!

Solo algunas preguntas ¿Es esto realmente solo una raza diferente de humanos? Si está tratando de basar su creación en la realidad, definitivamente ha considerado la plausibilidad de tener una raza diferente de humanos con dos corazones. ¿Pueden aparearse con humanos de un solo corazón? ¿Cuál sería el resultado? ¿Podría ser de hecho otra especie, estrechamente relacionada con los humanos?

EDITAR Aquí hay un gráfico que muestra la unión de oxígeno a la hemoglobina frente a la presión parcial de oxígeno para la sangre con y sin BPG. Aunque esto puede ser difícil de entender sin que se lo hayan enseñado, hay muchos recursos que explican el papel del BPG en la sangre.

También tenga en cuenta que no sería demasiado descabellado decir que la hemoglobina en su nueva raza ha cambiado de tal manera que es más eficiente en el transporte de oxígeno. En retrospectiva , definitivamente creo que esa es probablemente la mejor opción si no quieres tener que cambiar la anatomía de tu nueva raza más que el corazón adicional.

Para agregar un poco a la línea de pensamiento de 'respiración de yoga', con miras a la mecánica física subyacente:

Si, digamos, 2 litros de aire entran en sus pulmones, entonces necesariamente 2 litros del volumen del resto de su cuerpo deben ser desplazados, de alguna manera, a algún lugar. Hay un cierto grado de flexibilidad en cómo hacer esto, y algunas formas son mejores que otras, y algunas formas son más fáciles de aprender que otras. Los primeros tienden a aparecer en prácticas que deliberadamente enseñan a respirar, los últimos aparecen como hábitos respiratorios típicos de las personas.

Ahora, si nuestros 2 litros de volumen corporal que rodean inmediatamente los pulmones tienen que salir para permitir que los pulmones se expandan, entonces 2 litros de volumen corporal que rodean eso tiene que ir a alguna parte. Y así continúa desde los propios pulmones hasta las extremidades del cuerpo, o al menos hasta que cesa este 'una parte del cuerpo dando paso a otra'.

Ahora, por supuesto, el trabajo físico realizado para llevar el aire a los pulmones es, técnicamente, realizado por la presión del aire fuera de su cuerpo empujando el aire hacia adentro, debido a una disminución en la presión en los pulmones, causada por el volumen de los pulmones. en expansión. Para inhalar, el cuerpo debe trabajar para aumentar el volumen de los pulmones. Parte de hacer esta acción física de manera eficiente, desde una perspectiva de ingeniería, es distribuir la carga de trabajo alrededor del cuerpo. Otra parte es minimizar las pérdidas mecánicas debido a que una parte del cuerpo trabaja innecesariamente contra los esfuerzos de otra. La otra es hacer esto para que entre y salga una cantidad óptima de aire para la cantidad de oxígeno que su cuerpo necesita.

Cuando escuchas a los maestros de yoga (y tal vez de tai chi) dar la instrucción aparentemente loca de 'respirar en tus pies' o algo así, lo que se quiere decir es, en cierto sentido, esta respiración 'mecánicamente eficiente' descrita anteriormente. Pero para hacer esto realmente , es necesario entender cómo hacerlo en términos de sensaciones corporales e instrucciones que el cerebro puede dar deliberadamente a los músculos, de ahí el punto de vista muy subjetivo. Si realmente haces esto, (según mi experiencia), puedes sentir como si estuvieras respirando en todo tu cuerpo, y para hacer esto deliberadamente, respiras como si sintierasestás respirando en todo tu cuerpo. (Con años de práctica, las cosas deliberadas gradualmente se vuelven instintivas y automáticas, por supuesto, razón por la cual la palabra 'deliberada' es importante aquí).

Gran parte del yoga y el tai chi se describen en términos de cómo se ven las cosas cuando las haces correctamente, en lugar de los términos que un ingeniero o un especialista en biomecánica pensarían al comprender y explicar las cosas (ya que generalmente se refieren a un cuerpo que no es el mismo ) . propias, mientras que las prácticas de yoga y tai chi consisten en gran medida en enseñarte lo que haces con tu cuerpo y tu mente).

Pero para concluir, si piensa en la mecánica involucrada con la respiración, dada una pieza preexistente de aparato de respiración (por lo que no puede cambiar, por ejemplo, pulmones humanos por pulmones de pájaro), pensar como el anterior puede surgir con bastante facilidad, y a partir de ahí las conexiones con cosas como el yoga y el tai chi comienzan a hacerse evidentes.

Una idea específica: separar la respiración de la comida.

Como humanos tenemos que dejar de respirar por un momento para beber o tragar. Hablando en términos evolutivos, probablemente sea para hacer el mejor uso de un sistema complejo de la boca para hablar y masticar en lugar de duplicar cosas.

Si los seres tuvieran orificios para comer separados de los que respiran, entonces la eficiencia aumenta y la multitarea se vuelve más posible.

La desventaja es que la nariz humana depende del movimiento del aire para oler las cosas, y no tener ningún movimiento de aire impactaría en el sentido del gusto.

En el lado positivo, no hay peligro de atragantarse con la comida o inhalar vómito en los pulmones debido a la partición de los sistemas.

Para aumentar la eficiencia de los pulmones, intente respirar usando su diafragma. Comúnmente llamada respiración de yoga, se toma empujando los músculos del estómago para llenar los pulmones. Esto generalmente aumenta la capacidad pulmonar en un 20-25% de la ingesta.

Sostenga más tiempo para pasar más oxígeno a través de su sangre, exhale lentamente.