Почему человек икает: неожиданный эволюционный «привет» от древних рыб, застрявший в нашей нервной системе

Икота является одним из самых распространенных и одновременно наименее изученных явлений человеческого тела. Долгое время медицина рассматривала ее как случайный спазм диафрагмы. Однако современные исследования эволюционных биологов и нейробиологов показывают, что икота представляет собой не сбой, а сохранение древнего механизма дыхания, унаследованного от рыб и земноводных.

Что такое икота?

Икота представляет собой сложный нейронный рефлекс, состоящий из двух одновременных действий: резкого сокращения диафрагмы — мышцы, разделяющей грудную и брюшную полости, что имитирует глубокий вдох, и мгновенного захлопывания голосовой щели — складок в гортани, перекрывающего поток воздуха и создающего характерный звук.

В нормальном процессе дыхания эти два действия синхронизированы. При вдохе щель открыта, при выдохе она закрывается для создания давления. При икоте эта координация нарушается, и оба действия происходят одновременно.

Возникает вопрос: зачем организму нужен такой рефлекс, который не выполняет очевидной полезной функции? Ответ, который предлагают эволюционные биологи, заключается в том, что этот механизм не был создан для современных млекопитающих

Древние рыбы и происхождение голосовой щели

Около 370 миллионов лет назад в девонском периоде предки современных позвоночных, кистеперые и двоякодышащие рыбы, обитали в теплых мелководных водоемах с низким содержанием кислорода. В таких условиях жаберное дыхание становилось недостаточным.

Эти рыбы научились подплывать к поверхности и заглатывать атмосферный воздух в специальные выросты пищевода, прообразы современных легких. Однако возникала проблема, как заглотнуть воздух, не допустив попадания воды в дыхательные пути.

Решением стало формирование голосовой щели, клапана, который закрывался при заглатывании воздуха, предотвращая попадание воды. Нейронная цепь, управляющая координацией мышц глотки и закрытием этого клапана, сформировалась в стволе мозга, наиболее древнем отделе центральной нервной системы.

Когда рыбы вышли на сушу и дали начало первым земноводным, им потребовалось постоянно дышать атмосферным воздухом. Однако у амфибий отсутствует диафрагма. Они дышат, набирая воздух в ротовую полость и проталкивая его в легкие с помощью мышц горла.

Для реализации этого механизма дыхания нервная система земноводных использует ту же нейронную цепь, которая сформировалась у рыб. Рефлекс заглатывания воздуха с одновременным закрытием голосовой щели стал основным способом дыхания амфибий.

Спустя сотни миллионов лет, когда от рептилий отделилась ветвь млекопитающих, возникла диафрагма. Млекопитающие начали дышать за счет расширения грудной клетки, что принципиально изменило механику дыхания. Казалось бы, древний механизм дыхания земноводных стал ненужным и должен был быть утрачен в ходе эволюции. Однако эволюция редко полностью удаляет старые структуры. Нейронная цепь, отвечающая за дыхание земноводных, оказалась глубоко интегрированной в ствол мозга. Поскольку она не препятствовала работе новой диафрагмальной системы дыхания, она сохранилась в латентном состоянии.

Почему срабатывает древний рефлекс у современных людей

Древняя нейронная цепь расположена в стволе мозга в непосредственной близости от блуждающего и диафрагмального нервов. При раздражении этих нервов в результате переедания, употребления газированных напитков, переохлаждения, стресса или других факторов нервный импульс может распространиться на латентную древнюю цепь. Мозг активирует сохраненную программу, резкое сокращение диафрагмы и закрытие голосовой щели. Результатом становится икота.

Наиболее убедительное подтверждение этой теории связано с внутриутробным развитием человека. Плод находится в околоплодных водах и не использует легкие для дыхания. Однако диафрагма плода регулярно сокращается. Если бы это было хаотичным сокращением, амниотическая жидкость проникала бы в неразвернутые легкие эмбриона.

Этого не происходит потому, что во время внутриутробной икоты голосовая щель плода плотно закрыта. Древний рефлекс работает как насос. Диафрагма сокращается, выталкивая жидкость, а закрытая голосовая щель предотвращает ее обратное поступление. Это обеспечивает тренировку дыхательных мышц и очистку дыхательных путей перед первым вдохом атмосферного воздуха после рождения.

После рождения и первого вдоха потребность в этом механизме исчезает. Нейронная цепь переходит в латентное состояние (как было сказано выше), периодически активируясь при раздражении соответствующих нервов.