Narcosi

–
livello medio
.
ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: XXI SECOLO
AREA: DIDATTICA
parole chiave: narcosi
.

Narcosi
La respirazione di gas compressi determina un effetto narcotico riducendo l’efficienza del processo di trasmissione degli impulsi nervosi.

Si tratta di un delicato e complesso meccanismo con il quale cellule specializzate del nostro organismo, i neuroni, trasmettono ed integrano gli stimoli nervosi sotto forma di segnali elettrici. La trasmissione di questi segnali ci consente di agire, utilizzare i nostri sensi, riconoscere un volto o una voce, percepire il dolore e provare emozioni, avere un pensiero razionale. 

Sebbene sia certo che l’azoto sia il principale responsabile della narcosi, esso non è il solo colpevole: anche ossigeno e anidride carbonica hanno un ruolo, pur non essendo la causa determinante della narcosi. Essi agiscono acuendone gli effetti o rendendo particolarmente critica una situazione di narcosi già in atto.

Lo studio dell’ebbrezza degli alti fondali
Nel 1937 due studiosi, Shilling e Willgrube, della Marina Statunitense (U.S. Navy) fornirono i primi riscontri oggettivi e quantitativi dell’effetto narcotico dell’azoto, effettuando esperimenti su subacquei in immersione che respiravano aria compressa a profondità variabili tra 30 e 90 metri.   

Per la maggior parte dei sommozzatori sotto esame la narcosi si manifestava maggiormente al crescere della profondità e, salvo alcune eccezioni, risultarono maggiormente colpiti quelli con minore esperienza e resistenza alla fatica.

Ci vollero diversi anni, sino alla fine degli anni trenta, per identificare con certezza nell’azoto iperbarico il principale responsabile della narcosi, grazie al contributo dei ricercatori  Behnke,  Motley e Thomson, della marina degli Stati Uniti d’America. Inizialmente si pensava che i gas narcotici esercitassero una azione di tipo chimico sull’organismo, successivamente scartata in base al fatto che gas con caratteristiche chimico-fisiche molto diverse tra loro erano in grado di causare un effetto narcotico di simile entità.  Meyer e Overtone formularono all’inizio del 1900 un’ipotesi esplicativa, detta “ipotesi di Meyer-Overtone”, che stabiliva che più un gas si scioglie facilmente nei grassi, maggiore la sua capacità di generare narcosi.

In termini numerici, la correlazione può essere espressa in base al cosiddetto potenziale narcotico relativo di un gas, ovvero il rapporto tra la solubilità nei grassi per quel gas e per l’azoto, (che vale 0,067):

Il potenziale narcotico dell’azoto, vista la definizione, è uguale a 1

Se un gas ha un potenziale narcotico superiore ad 1 vuol dire che è teoricamente più narcotico dell’azoto.

Per esempio, l’elio ha un potenziale narcotico relativo pari a 0,22; questo vuol dire che ha un effetto narcotico pari solo al 22% di quello dell’azoto, e quindi teoricamente dovrebbe essere respirato ad una pressione parziale più di 4 volte superiore a quella dell’azoto per dare lo stesso effetto narcotico, (esattamente pari a 1/0,22 volte).  

Il potenziale narcotico relativo è però un dato teorico, quindi l’effettiva capacità narcotica di un gas va stabilita in base alla reale entità dei sintomi associati alla sua respirazione.  L’ossigeno è invece un gas  sulla cui capacità di generare narcosi non vi è ancora certezza.  Il fatto che sia uno dei gas più attivi esistenti in natura rende estremamente complesso isolarne sperimentalmente gli effetti narcotici ed averne un riscontro oggettivo.   Il potenziale narcotico che teoricamente gli compete lo vedrebbe addirittura più narcotico dell’azoto, senza che ci sia un riscontro sperimentale in merito.

Ma perché se un gas è maggiormente solubile nei grassi ha generalmente maggiore effetto narcotico? Cosa lega le due cose?  Quali altri fattori entrano in gioco a modificare in parte questa corrispondenza?
Quando l’azoto si scioglie nei tessuti in quantità maggiori del normale, ovvero quando è respirato a pressioni parziali maggiori di 0,79 bar, giunge anche alle membrane lipidiche che rivestono le cellule nervose, i neuroni, comprimendole, diffondendosi al loro interno e deformandole, in pratica facendole aumentare di volume. Questo effetto è causa di una disorganizzazione della membrana, alterando la permeabilità dei canali ionici che regolano il delicato meccanismo di trasmissione dell’impulso nervoso. Naturalmente questa capacità del gas di diffondersi all’interno delle membrane è direttamente proporzionale alla solubilità nei grassi di ciascun gas, e questo giustifica in parte l’ipotesi di Meyer-Overtone: più solubilità di un gas significa maggiore alterazione del funzionamento  delle membrane lipidiche.

La solubilità nei grassi non è però l’unico aspetto da considerare
Per alcuni gas, come ad esempio l’idrogeno, si riscontra sperimentalmente una narcoticità inferiore a quella che corrisponde al potenziale narcotico relativo. In parole semplici, se il peso molecolare del gas, è minore minore sarà l’effetto narcotico.  Questo perché i  gas che hanno un minore peso molecolare hanno anche molecole di minor volume, che quando penetrano nella membrana di fatto causano una deformazione minore, ovviamente a parità di concentrazione. Per questo l’idrogeno, a causa del suo bassissimo peso molecolare, è un gas meno narcotico dell’elio pur essendo più solubile di esso nei grassi.  Ma i gas inerti influenzano anche l’azione dei neurotrasmettitori, le molecole che garantiscono il passaggio dell’impulso nervoso da un neurone all’altro.

Membrana lipidica normale e deformata per assorbimento di azoto

In particolare, l’azione dell’azoto può inibire parzialmente i recettori dei neurotrasmettitori eccitatori e stimolare la ricezione di quelli inibitori, con il conseguente rallentamento delle capacità mentali. Alla fine il risultato della alterazione di questi complessi equilibri biochimici è la narcosi, una subdola “ubriacatura” che ci costringe a restare sempre concentrati e vigili, per evitare di correre rischi eccessivi in immersione.  

L’azoto ha dei complici che, pur non essendo la causa principale della narcosi, fanno di tutto per contribuire ad aggravarne gli effetti. 
Il primo è l’ossigeno, che di per se è un ottimo candidato (vedi tabella delle solubilità nei grassi) per essere un gas narcotico ed è causa indiretta dell’aumento della concentrazione di anidride carbonica. Come ricorderete la CO₂ è un fattore notevolmente aggravante della  narcosi. Alcuni dei sintomi sembrano principalmente, se non esclusivamente, da imputare all’eccesso di CO₂, come il calo di concentrazione e la riduzione di destrezza manuale.

Gli elementi di disagio, che contribuiscono a creare un malessere psicologico capace di creare ansia, stress e, ancor peggio, il panico, sono fattori aggravanti e scatenanti della narcosi.

Questi stati ansiosi sono capaci di accorciare e rendere più affannoso il respiro, causando un maggiore accumulo di anidride carbonica e quindi l’aggravamento dei sintomi, specialmente a profondità impegnative. Tra i principali fattori predisponenti alla sindrome narcotica ci sono quindi tutte le situazioni di limitata efficienza fisica o psichica. C’è chi sostiene che con l’esperienza e la forza di volontà, si possa controllare e gestire la narcosi da gas compressi.  In realtà la narcosi non può essere gestita, ma soltanto evitata. 

L’esperienza e la preparazione sono certamente utili, ma indirettamente, consentendo una gestione dell’immersione priva di ansia e di apprensione (fattori innescanti della narcosi) ma non c’è alcun tipo di allenamento in grado di farci acquisire maggiore resistenza alla sindrome di per sè.

Luca Cicali 

.
Alcune delle foto presenti in questo blog possono essere state prese dal web, citandone ove possibile gli autori e/o le fonti. Se qualcuno desiderasse specificarne l’autore o rimuoverle, può scrivere a infoocean4future@gmail.com e provvederemo immediatamente alla correzione dell’articolo

PAGINA PRINCIPALE

Luca Cicali

ingegnere elettronico e manager d’azienda, è un grande appassionato di subacquea ma non è un professionista del settore. E’ autore di Oltre la curva, un testo di subacquea diventato in breve un best seller per tutti gli appassionati.