Все по-голям брой хора изпробват предизвикателства с изкачване на високопланински върхове или спускане под вода на голяма дълбочина. При някои професии – астрономи, строители се налага да работят на големи височини или дълбоко под водата (водолази, изследователи). При тях се продължителен престой при т. нар. специални условия, като в началото организмът опитва да компенсира с ответна реакция на адаптация. Съответно се наблюдават не само функционални, но и структурни промени в организма.


Човешкият организъм е отворена система, която съществува само свързана с околната среда. В клетките на всички тъкани и органи протичат метаболитни процеси, които изискват непрекъсната доставка на кислород, а белият дроб може да бъде определен като първата „метаболитна машина”, която влиза в директен контакт с външната среда.


Според метаболитните нужди на организма (физическа работа или покой) в белия дроб на ниво алвеоларно-капилярна мембрана се осъществява газова обмяна на кислород и въглероден диоксид. Промяната се дължи на степента на белодробна вентилация. Така при изкачване на височина белодробната вентилация нараства. Това от една страна се дължи на повишен енергоразход, а от друга – на хипобарното налягане - ниските стойности на парциалното налягане на кислорода.



Съставът на въздуха включва основно азот – 78%, а в по-малки количества и кислород – 21%, въглероден диоксид, аргон и други газообразни примеси. Налягането, което упражнява въздухът върху земната повърхност се нарича атмосферно или барометрично. На височината на морското равнище налягането на въздуха е 760мм живак или една атмосфера – нормобарно налягане.


С изкачване на високи местности барометричното налягане намалява и става хипобарно. На такива височини и парциалното налягане на кислорода спада.


Резултатът от дишане на въздух с понижено налягане на кислород води до спадане на количеството му в кръвта и съответно намалено снабдяване на клетките – развива се кислородна недостатъчност.


За да компенсира промените в организма се възбуждат периферни химиорецептори, което води до повишаване на вентилацията. Обикновено този отговор се развива при достигане на височина поне 3000 метра.


Поради нарушеното насищане на кръвта с кислород и засилената вентилация се води до силно намаляване на налягането на въглеродния диоксид в кръвта – развива се респираторна алкалоза, която понижава афинитета на хемоглобина към молекулите кислород и допълнително се намалява насищането на кръвта с него.


Хемоглобиновата концентрация започва да се увеличава постепенно, тъй като хипоксията води до стимулация продукцията на еритропоетин и съответно производството на еритроцити. Хемоглобинът може да достигне стойности до 200 г/л, но тези промени водят до увеличение вискозитета на кръвта и нейната съсирваемост. Така се увеличава и вероятността от настъпване на инфаркти и венозна тромбемболия.


Намаленото количество на кислород потиска и фукциите на централната нервна система. Инцидентите в условия на екстремни височини се дължат и на неправилна преценка, поради понижена мозъчна функция. Но след завръщане в нормобарни условия мозъчната функция се подобрява, макар и в някои случаи да остават трайни изменения. Характерно е, че при хипобарни условия често се нарушава и съня –чести събуждания, предизвиквани от внезапно спиране на дишането, сънуване на кошмари и други. Субективно нарушенията на съня се възприемат като най-потискащите последствия от високопланинско изкачване.


Установено е, че при намалено парциално налягане на кислорода, работещите на височина над 4000 метра допускат значително повече аритметични грешки, показват намалено внимание и обща умствена работа.


При височина 1500 метра нощното виждане се влошава, а при 5000 метра намалява на 50%.