De Duikreflex Profielwerkstuk Jolieke van Welie Roosmarijn van der Bilt 6 Atheneum Vak: Biologie Profiel: Natuur en Gezondheid 11 december 2009 S.G. Cambium Zaltbommel
Voorwoord Het afgelopen jaar hebben we ons druk beziggehouden met het profielwerkstuk. Het begon allemaal met brainstormen en het bepalen van het uiteindelijke onderwerp. Hierna hebben we ons verdiept in de theoretische achtergronden en de laatste twee weken van het schooljaar 2008-2009 hebben we ons onderzoek uitgevoerd. Na hard werken hebben we nu ook het verslag af en kunnen wij met trots zeggen dat u op het punt staat om ons profielwerkstuk over de duikreflex te gaan lezen. Vooraf willen we graag een aantal mensen bedanken die hebben meegewerkt aan ons profielwerkstuk. Als eerste onze begeleidster mevrouw C.M. Marree, die ons tijdens het gehele proces heeft geholpen. Verder willen we alle leerlingen van het S.G. Cambium in Zaltbommel bedanken die tijdens de laatste twee weken van het schooljaar proefpersoon bij ons onderzoek zijn geweest. We hopen dat u ons profielwerkstuk met plezier zal lezen. Roosmarijn van der Bilt Jolieke van Welie 2
Inhoud INLEIDING... 6 THEORETISCHE ACHTERGROND... 7 1. DUIKREFLEX... 7 1.1 INTRODUCTIE VAN DE DUIKRELFEX... 7 1.2 GESCHIEDENIS VAN DE DUIKREFLEX... 7 1.3 DE DUIKREFLEX IN ONS DAGELIJKS LEVEN... 7 2. WERKING VAN HET ZENUWSTELSEL... 8 2.1 ZINTUIGCELLEN... 8 2.2 INDELING NAAR LIGGING... 8 2.3 INDELING NAAR PRIKKELSOORT... 8 2.4 WERKING VAN SENSOREN... 8 2.5 ZENUWCELLEN... 9 2.5 IMPULS... 10 2.6 ZENUWSTELSEL... 10 2.7 AUTONOME ZENUWSTELSEL... 10 2.8 REGELKRING... 11 2.9 REFLEXEN... 11 2.10 VERLOOP VAN EEN REFLEX... 11 3. HART WERKING... 12 4. WERKING VAN DE DUIKREFLEX... 13 4.1 ONTSTAAN VAN DE DUIKREFLEX... 13 4.2 DE HUID... 13 4.3 HET GEZICHT... 15 ONDERZOEK DUIKREFLEX... 16 1. BEKENDE FEITEN MET BETREKKING TOT DE DUIKREFLEX... 16 1.1 INVLOED VAN DE DUIKREFLEX OP DE HARTSLAG... 16 1.2 DELEN VAN LICHAAM DIE DE DUIKRELFEX OPROEPEN... 16 1.3 INVLOED VAN ADEMEN OP DE DUIKREFLEX... 16 1.4 LEEFTIJD... 17 1.5 TEMPERATUUR... 17 2. EFFECTEN VAN DUIKEN OP JE LICHAAM... 18 2.1 DE DUIKREFLEX... 18 2.2 BLOEDVATVERNAUWING... 18 2.3 BLOOD SHIFT... 19 SAMENVATTING... 20 3
EIGEN ONDERZOEK... 22 HOOFDVRAGEN... 22 TESTEN VAN GEGEVENS UIT DE LITERATUUR... 22 THEORIE BIJ EIGEN ONDERZOEK... 23 1. MEETAPPARATUUR... 23 1.1 HARTSLAG... 23 1.2 BESCHRIJVING WERKING HARTSLAGMETER... 23 2. STATISTISCHE TOETSEN... 24 2.1 DE TEKENTOETS... 24 2.2 DE T-TOETS... 24 TESTEN VAN GEGEVENS UIT DE LITERATUUR... 25 1. LEEFTIJD EN DE DUIKREFLEX... 25 1.1 HYPOTHESE... 25 1.2 WERKWIJZE... 25 1.3 RESULTATEN... 26 1.4 NABESPREKING... 26 2. INVLOED VAN HET KOUD MAKEN VAN HET GEZICHT OP DE DUIKREFLEX... 27 2.1 HYPOTHESE... 27 2.2 WERKWIJZE... 27 2.3 RESULTATEN... 28 2.4 NABESPREKING... 28 HOOFDONDERZOEK... 29 1. KOELEN VAN VERSCHILLENDE DELEN VAN HET GEZICHT... 29 1.1 HYPOTHESE... 29 1.2 WERKWIJZE... 30 1.3 RESULTATEN... 32 1.4 STATISTISCHE VERWERKING... 33 1.5 NABESPREKING... 33 2. INVLOED VAN VERSCHILLENDE TEMPERATUREN OP DE DUIKREFLEX... 34 2.1 HYPOTHESE... 34 2.2 WERKWIJZE... 34 2.3 RESULTATEN... 35 2.4 STATISTISCHE VERWERKING... 36 2.5 NABESPREKING... 37 3. ALGEMENE NABESPREKING... 38 3.1 CONCLUSIE... 38 4
BIJLAGE... 41 TESTEN VAN GEGEVENS UIT DE LITERATUUR... 41 1. LEEFTIJD EN DE DUIKREFLEX... 41 TABEL 1... 41 2. INVLOED VAN HET KOUD MAKEN VAN HET GEZICHT OP DE DUIKREFLEX... 42 HOOFDONDERZOEK... 43 1. VERSCHILLENDE DELEN VAN HET GEZICHT KOUD MAKEN... 43 TABEL 3... 43 TABEL 4... 44 TABEL 5... 45 2. INVLOED VAN VERSCHILLENDE TEMPERATUREN OP DE DUIKREFLEX... 46 TABEL 6... 46 TABEL 7... 47 TABEL 8... 48 TABEL 9... 49 UITWERKINGEN STATISTISCHE TOETSEN... 50 1.1 TEKENTOETS... 50 1.2 T TOETS... 51 2. INVLOED VAN VERSCHILLENDE TEMPERATUREN OP DE DUIKREFLEX... 53 2.1 TEKENTOETS... 53 2.2 T TOETS... 55 BRONNEN... 57 5
Inleiding Na veel en lang nadenken over een onderwerp voor ons profielwerkstuk kwamen we bij de duikreflex terecht. Een reflex waar nog niet veel over bekend is en waarvan veel mensen het bestaan vaak niet eens weten. is een aangeboren reflex die aanwezig is bij alle zoogdieren waaronder de mens. Deze duikreflex ontstaat tijdens het duiken in water en heeft een afname van de frequentie van de hartslag tot gevolg. Van onze begeleidster Mevrouw C.M. Marree kregen we een artikel dat ging over de duikreflex bij baby s: Sudden infant death triggered by dive reflex 1. In dit artikel werd er gesproken over een mogelijk verband tussen de duikreflex en de wiegendood. Met de wiegendood wordt het plotseling overlijden van gezonde baby s in de leeftijd van drie weken tot een jaar bedoeld. Na de dood kan bij deze baby s geen doodsoorzaak worden vastgesteld. Volgens dit artikel zou de duikreflex een mogelijke doodsoorzaak kunnen zijn. Na het lezen van dit artikel kwamen bij ons veel vragen over de duikreflex naar boven. Zo vroegen we ons af of de duikreflex alleen optreedt tijdens het duiken of ook in andere situaties. Ook vroegen we ons af bij prikkeling van welke lichaamsdelen de duikreflex het sterkst aanwezig is. Met deze vragen zijn we begonnen aan ons profielwerkstuk. Als eerst hebben we ons verder verdiept in de duikreflex. We zullen eerst gaan bespreken hoe de duikreflex ontstaat. Omdat de duikreflex een spontane activiteit van het lichaam is, als gevolg van een prikkel, en een afname van de hartslag tot gevolg heeft zullen we ook de werking van het zenuwstelsel en het hart bespreken. Als laatste zullen we kijken naar wat voor onderzoeken er al zijn gedaan en welke informatie er al over de duikreflex bekend is. Hierna gaan we verder met ons eigen onderzoek. We zullen vertellen wat we hebben onderzocht en hoe we dit hebben gedaan. 1 Matturri, L. & Ottaviani, G. & Lavezzi, A.M. (27 juli 2004). Suddant Infant death triggered by dive reflex. Institue of Pathology, University of Milan. 6
Theoretische achtergrond 1. Duikreflex 1.1 Introductie van de duikreflex Tijdens het duiken in water veranderen er bij de mens verschillen dingen in het lichaam. Zo stopt de mens met ademen en neemt de hartslag af. Deze vertraging van de hartslag bij het duiken wordt de duikreflex genoemd. is een aangeboren reflex die aanwezig is bij alle zoogdieren. wordt ook wel onderwater reflex genoemd, het zorgt er namelijk voor dat zoogdieren langer onder water kunnen blijven. Bij zoogdieren die in het water leven zoals zeehonden, dolfijnen en otters is de duikreflex het sterkst aanwezig. Bij andere zoogdieren, bijvoorbeeld de mens, is de duikreflex wel aanwezig maar in veel mindere mate. zorgt er bij zoogdieren voor dat ze met dezelfde hoeveelheid zuurstof langer onderwater kunnen overleven dan boven water. 1.2 Geschiedenis van de duikreflex Rond 1900 is de duikreflex voor het eerst waargenomen bij zeezoogdieren. Men dacht in deze tijd dan ook dat de duikreflex niet bij mensen voorkwam maar alleen bij zoogdieren die in de zee leefden. Rond 1950 is de reflex ook bij mensen en andere land zoogdieren zoals varkens ontdekt. 1.3 in ons dagelijks leven Voor de mens heeft de duikreflex in het dagelijkse leven eigenlijk geen toegevoegde waarde. Het duurde daardoor ook lang voordat men ontdekte dat de duikreflex bij de mens aanwezig is. is nog wel erg belangrijk bij baby s en freedivers. Bij baby s zorgt de duikreflex ervoor dat als ze onderwater komen ze direct stoppen met ademhalen. Met freediving wordt de sport bedoeld waarin mensen zonder behulp van zuurstof flessen naar extreme dieptes duiken, het wereld record ligt op 214 meter 2. Bij freediving speelt de duikreflex een enorm belangrijke rol. Door de aanwezigheid van de duikreflex kan de duiker langer zonder zuurstof onder water blijven en dus ook dieper duiken. Bron 1: freediving 2 Gevestigd door Herbert Nitsch in 2007. Discipline: No limits. 7
2. Werking van het zenuwstelsel 2.1 Zintuigcellen Zintuigcellen zijn gespecialiseerde cellen die gevoelig zijn voor een bepaalde verandering. Deze veranderingen kunnen zich binnen of buiten het lichaam afspelen. Als de zintuigcellen een verandering opmerken geven ze deze door aan het zenuwstelsel. Al de informatie die wordt doorgegeven aan het zenuwstelsel wordt sensoriek genoemd. Het sensorisch systeem heeft de taak om de inwendige en uitwendige prikkels te ontvangen en deze door te geven aan het zenuwstelsel. Een sensor of zintuigcel wordt hierdoor ook wel receptor genoemd. Als de informatie is aangekomen in het centrale zenuwstelsel kunnen we hier op reageren, dat gebeurt bewust of onbewust. 2.2 Indeling naar ligging De zintuigcellen of anders gezegd, de sensoren kunnen op twee manieren worden ingedeeld. Op basis van hun ligging of op basis van de soort prikkel waar ze op reageren. Als je de sensoren indeelt op basis van hun ligging kun je drie verschillende groepen onderscheiden. De exterosensoren staan in contact met de buitenwereld waar de prikkels vandaan komen. De sensoren liggen in de ogen, de oren, de neus, de tong en in de huid. De propriosensoren zijn aanwezig in de spieren en gewrichten. Ze geven informatie over het bewegingsapparaat. De interosensoren liggen onder andere in de wand van holle organen zoals de longen. Ook liggen deze sensoren in de bloedvaten. 2.3 Indeling naar prikkelsoort Je kunt vijf type zintuigcellen onderscheiden als je uitgaat van de aard van de prikkel. De chemosensoren, mechanosensoren, thermosensoren, elektromagnetische sensoren en pijnsensoren. De chemosensoren zijn gevoelig voor een verandering van de chemische samenstelling rondom de cellen. De prikkels worden veroorzaakt door bijvoorbeeld reukstoffen en smaakstoffen. Mechanosensoren worden geprikkeld door een verandering van de eigen celvorm. Deze celvervorming treedt op onder invloed van mechanische krachten zoals druk en trilling. Tastzintuigen en drukzintuigen in de huid zijn voorbeelden van mechanosensoren. Thermosensoren zijn gevoelig voor temperatuursveranderingen. De koude en warmte sensoren liggen in de huid. Elektromagnetische sensoren worden geprikkeld door licht, een vorm van elektromagnetische straling. Deze sensoren komen alleen voor in je ogen. Pijnsensoren waarschuwen voor een beschadiging of voor een dreigende beschadiging van henzelf of van hun directe omgeving. Deze sensoren liggen in de huid en in de wand van de holle organen. 2.4 Werking van sensoren Inwendige of uitwendige prikkels worden door sensoren waargenomen. Deze sensoren zetten de prikkels om in impulsen, elektrische stroompjes waar het zenuwstelsel op reageert. De prikkel moet wel sterk genoeg zijn om te worden omgezet in een impuls. De sterkte van de prikkel die nodig is om een impuls te veroorzaken heet de prikkeldrempel. Is de prikkel groter dan deze prikkeldrempel dan wordt hij omgezet in een impuls en overgedragen op een neuron. De impulsen gaan vervolgens naar het centrale zenuwstelsel, dat bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. 8
2.5 Zenuwcellen Zenuwcellen ofwel neuronen zorgen voor het opvangen en het vervoeren van impulsen. Hoewel er verschillende typen neuronen zijn, is hun bouw ongeveer hetzelfde. Een neuron heeft een cellichaam met korte celuitlopers, de dendrieten. Dendrieten vervoeren de impulsen naar het cellichaam toe. Aan een neuron zit ook een celuitloper die de impulsen juist wegvoert van de cel naar andere neuronen of spieren. Deze celuitloper wordt de neuriet genoemd. Er zijn drie verschillende soorten zenuwcellen met alledrie een andere functie. De sensorische zenuwcellen vervoeren de impulsen van de sensoren naar het centrale zenuwstelsel, de hersenen en het ruggenmerg. De sensorische zenuwcellen bevatten vaak lange dendrieten en een lange neuriet. Motorische zenuwcellen vervoeren de impulsen van het centrale zenuwstelsel naar de rest van het lichaam. De motorische zenuwcellen verbinden het centrale zenuwstelsel met de spieren en klieren. Deze zenuwcellen hebben een groot cellichaam, korte dendrieten en een lange neuriet met aan het eind vertakkingen. Schakelcellen zijn aan beide uiteinden verbonden met andere zenuwcellen. Ze geven impulsen van de ene zenuwcel over aan de andere zenuwcel. De dendrieten en neurieten zijn vaak kort. De schakelcellen bevinden zich vooral in het ruggenmerg en de hersenen, het centrale zenuwstelsel. Bron 2 a. sensorische zenuwcel b. motorische zenuwcel c. schakelcel 9
2.5 Impuls Een impuls, een elektrisch stroompje die in een zintuigcel ontstaat, wordt overgedragen op een sensorische zenuwcel. De impulsen worden via de dendrieten naar het cellichaam toe vervoerd. Vanaf het cellichaam wordt de impuls verder vervoerd langs de neuriet. De neuriet draagt de impuls over op een schakelcel in het centrale zenuwstelsel. Dit gebeurt op een speciale contactplaats de synaps. Een zenuwcel heeft dus drie verschillende taken namelijk de impulsopvang, de impulsgeleiding en de impulsoverdracht. Het receptief gedeelte zorgt voor de impulsopvang. Dit gedeelte bestaat uit de dendrieten en het cellichaam. Het conductief gedeelte zorgt voor de impulsgeleiding. Deze impulsgeleiding vindt plaats in de neuriet. Het transmissief gedeelte zorgt voor de impulsoverdracht. Deze impulsoverdracht gebeurt door de synaps. De impulsen worden altijd overgedragen van de neuriet naar een andere cel, nooit andersom. 2.6 Zenuwstelsel Als je kijkt naar de ligging kun je het zenuwstelsel in twee gebieden verdelen namelijk het centrale zenuwstelsel en het perifere zenuwstelsel. Het centrale zenuwstelsel bestaat uit de hersenen en het ruggenmerg. Het perifere zenuwstelsel bestaat uit de zenuwen die de organen met de hersenen en het ruggenmerg verbinden. Je kunt het zenuwstelsel ook indelen op functie, namelijk in het animale zenuwstelsel en het autonome zenuwstelsel. Het animale zenuwstelsel zorgt voor de bewuste handelingen in verband met de gebeurtenissen om je heen. Het autonome zenuwstelsel zorgt voor de onbewuste handelingen zoals de handhaving van het inwendige milieu. 2.7 Autonome zenuwstelsel Het autonome zenuwstelsel bestuurt de organen en weefsels die zorgen voor het inwendige milieu. Het bestaat uit twee delen namelijk het parasympathische zenuwstelsel en het orthosympathische zenuwstelsel. Het orthosympathische zenuwstelsel is actief als je zelf ook actief bent. Het stimuleert de hartactiviteit en de ademhaling. Het parasympathische zenuwstelsel is actief als je zelf niet actief bent. Het stimuleert de spijsvertering en remt de hartactiviteit en de ademhaling. Elk orgaan in het lichaam is verbonden met uitlopers van orthosympatische en parasympathische zenuwcellen. Bron 3: ligging van het zenuwstelsel 10
2.8 Regelkring Een regelkring zorgt voor de werking van het inwendige milieu. Dit gebeurt in een aantal stappen. Zintuigcellen vangen veranderingen in of buiten het lichaam op en geven dit als impulsen door aan het centrale zenuwstelsel. Het centrale zenuwstelsel vergelijkt de doorgegeven verandering met de normale waarde. Een verschil kan ervoor zorgen dat er signalen worden uitgezonden naar verschillende uitvoerders zoals spieren en klieren. Zintuigcellen geven de nieuwe waarde door aan het centrale zenuwstelsel. Het centrale zenuwstelsel vergelijkt opnieuw en corrigeert zonodig. 2.9 Reflexen Een reflex is een automatische reactie van een orgaan of spier op een prikkel. Een reflex verloopt erg snel omdat de sensorische informatie niet eerst naar de hersenen wordt gestuurd. Bij een reflex worden de sensorische impulsen in het ruggenmerg of in het verlengde merg overgeschakeld op motorische zenuwcellen, hiertussen zit minimaal één schakelcel. De impulsen gaan bij een reflex dus niet eerst naar de hersenen. De meeste reflexen gebeuren onwillekeurig, dus buiten onze wil om. Reflexen die verlopen buiten ons bewustzijn, zijn de reflexen van het autonome zenuwstelsel. Deze reflexen hebben vaak betrekking op de hartspier, de speekselklieren en op glad spierweefsel. We worden ons over het algemeen niet bewust van de reflexen van het autonome zenuwstelsel. Er worden hierbij dus geen impulsen naar de grote hersenen gestuurd. Van andere reflexen zijn we ons vaak wel degelijk bewust. Een voorbeeld hiervan is de terugtrekreflex, als je deze reflex van tevoren verwacht zou je hem namelijk geheel kunnen onderdrukken. 2.10 Verloop van een reflex Reflexen verlopen via een reflexboog. De reflexboog is de weg die de impuls aflegt vanaf de plaats van de prikkel tot de plaats van de handeling. De onderdelen van een reflexboog zijn de zintuigcel, de sensorische zenuwcel, de schakelcel in het ruggenmerg of in de hersenstam, de motorische zenuwcel en als laatste de spier of kliercel. Deze reflexboog geldt alleen voor de reflexen van het animale zenuwstelsel, de reflexen waar we ons dus bewust van zijn. Reflexen maken snelle reacties van delen van het lichaam mogelijk, dit kan zijn om beschadiging te voorkomen. Alle reflexen kunnen worden onderverdeeld in twee soorten namelijk de ruggenmergreflexen en de hersenstamreflexen. De ruggenmergreflexen zijn reflexen waarbij de ledematen betrokken zijn. Deze reflexen verlopen via het ruggenmerg. De hersenstamreflexen betreffen de reflexen van het hoofd en de nek zoals de slikreflex en de niesreflex. 11
3. Hart werking De regeling van ons hartslag verloopt via het autonome zenuwstelsel. We zijn hier ons dus niet bewust van. De hartspier zorgt voor zijn eigen besturing en wordt niet bestuurd door het zenuwstelsel. De besturing van het hart gebeurt via twee zenuwknopen namelijk de sinusknoop en de atriumventrikelknoop. De sinusknoop ligt in de wand van de rechterboezem tussen de onderste en bovenste holle ader. De sinusknoop vormt impulsen die snel naar de wand van beide boezems gaan waardoor deze samentrekken. Na het samentrekken van de boezems moeten ook de kamers samentrekken. Dit gebeurt onder invloed van de atriumventrikelknoop. Deze zenuwknoop ligt op de grens van de rechterboezem en rechterkamer. De impulsen van de sinusknoop bereiken ook de AV-knoop 3. De AV-knoop zorgt ervoor dat de impulsen verder worden geleidt naar de kamers. Dit gebeurt door de bundel van His 4. Wanneer de impulsen de hartspiercellen van de kamers bereiken zullen de kamers samentrekken. Na het samentrekken van de kamers is het hart even in rust. Dit wordt de hartpauze genoemd. Hierna begint de hartcyclus 5 weer met een impuls vanuit de sinusknoop. Hoewel de sinusknoop autonoom werkt, kan het zenuwstelsel wel invloed uitoefenen op de impulsfrequentie. Bron 4: Het hart met de ligging van de zenuwknopen. 3 Atriumventrikelknoop 4 Bundel gespecialiseerde vezels in het harttussenschot. 5 De hartcyclus bestaat uit drie fasen. De hartpauze, boezemsamentrekking en de kamersamentrekking. 12
4. Werking van de duikreflex 4.1 Ontstaan van de duikreflex Bij de duikreflex is sprake van een reflex in het autonome zenuwstelsel. We zijn er ons niet bewust van. Het parasympathisch deel van het autonome zenuwstelsel is hierbij actief. De hartslag wordt namelijk geremd. Doordat het lichaam in aanraking komt met het water worden de thermosensoren, de koude en warmte zintuigen, in de huid geprikkeld. De impuls die door de zintuigcellen aan de sensorische zenuwcel wordt afgegeven gaat naar de schakelcellen in de hersenstam. Deze impuls zorgt ervoor dat er een remmende invloed naar de sinusknoop gaat. Hierdoor zal de sinusknoop minder impulsen afgeven aan het hart waardoor de hartslag zal dalen. 4.2 De huid 4.2.1 Opbouw van de huid De huid bestaat uit drie lagen. Het buitenste deel heet de opperhuid, hieronder ligt de lederhuid en het onderste deel van de huid wordt het onderhuids bindweefsel genoemd. In de huid liggen de zintuigen waarmee je iets kunt voelen, dat voelen kan op verschillende manieren. In je huid liggen dan ook verschillende soorten zintuigen. De warmtezintuigen worden geprikkeld bij het verwarmen van de huid. Ze liggen diep in de lederhuid vooral in de handen en het gezicht. De warmtezintuigen liggen ook in het slijmvlies van de neusholte, de mondholte en de slokdarm. De koudezintuigen worden geprikkeld bij het afkoelen van de huid. Ze liggen vlak onder de opperhuid, dus oppervlakkiger dan de warmtezintuigen. We treffen ze ook aan in het hoornvlies van het oog en in het slijmvlies van de mond en de keelwand. Samen worden de koude- en warmtezintuigen ook wel thermoreceptoren genoemd. Naast de thermoreceptoren zijn er in de huid ook drukzintuigen en tastzintuigen aanwezig. De drukzintuigen reageren wanneer er op je huid gedrukt wordt, ze liggen diep in de huid. De tastzintuigen reageren op een lichte aanraking van je huid. Met de tastzintuigen kun je waarnemen hoe voorwerpen aanvoelen zoals glad, ruw, hard en zacht. Bron 5: Opbouw van de huid 13
4.2.2 Temperatuur van de huid De temperatuur van de huid ligt ongeveer rond de 30 C. Deze temperatuur verandert vaak. Dit kan bijvoorbeeld door inspanning of door veel blootstelling aan de zon. Het kan dus voorkomen dat je lichaam te warm wordt. Het lichaam zal als reactie hierop minder warmte gaan produceren en proberen om actief 6 warmte te verliezen. Het actief verliezen van warmte gebeurt door te transpireren en door bloedvatverwijding in de huid. Hoe sterk de koude- en warmtezintuigen reageren, hangt dus ook af van de temperatuur van je huid. In de grafiek hieronder is te zien dat de prikkeldrempel van de koudezintuigen ligt rond de 37 C. Komt de huid in aanraking met voorwerpen of dingen die een lagere temperatuur hebben dan 37 C dan zullen de koude zintuigen geprikkeld worden. De prikkeldrempel van de warmtezintuigen ligt rond de 35 C. Komt de huid in aanraking met voorwerpen of dingen die een hogere temperatuur hebben dan 35 C dan zullen de warmtezintuigen geprikkeld worden. Bron 6: prikkelbaarheid van de thermosensoren 6 Met het actief verliezen van warmte wordt bedoeld dat dit proces energie kost. 14
4.3 Het gezicht Het gezicht is de voorkant van het hoofd. Het gezicht kan verdeeld worden in verschillende onderdelen namelijk het voorhoofd, de wenkbrauwen, de ogen, de neus, de mond, de kin, de wangen en de oren. 4.3.1 Het voorhoofd Het voorhoofd is het deel van het gezicht dat zich bij mensen tussen de haarlijn, de wenkbrauwen en de slapen bevindt. De huid van het voorhoofd is in vergelijking met andere delen van het lichaam vrij dun. Dit komt doordat in de huid van het voorhoofd geen onderhuids bindweefsel aanwezig is. In het onderhuids bindweefsel zit vet opgeslagen, dit ontbreekt bij het voorhoofd. De huid van je voorhoofd bestaat dus alleen uit de opperhuid en de lederhuid. Het vetweefsel dient vooral als een isolatielaag bij zowel kou als hitte. 4.3.2 De wangen De wangen zijn het gedeelte van het gezicht onder de ogen en tussen de neus en de oren. De wangen bestaan uit de opperhuid, lederhuid en het onderhuids bindweefsel. Vooral in het onderhuids bindweefsel is in de wangen sprake van vetopslag. Dit vet in het onderhuids bindweefsel zorgt voor isolatie bij kou en bij hitte. 4.3.3 Gebied rond de mond Het gebied van het gezicht dat bestaat uit de huid rond de mond en de kin bestaat net zoals bij de wangen uit de opperhuid, lederhuid en onderhuids bindweefsel. De kin is het onderste gedeelte van het gezicht waaronder ook de onderkaak valt. In dit deel van het gezicht is minder onderhuids bindweefsel aanwezig dan bij de wangen. 15
Onderzoek duikreflex 1. Bekende feiten met betrekking tot de duikreflex 1.1 Invloed van de duikreflex op de hartslag Zodra de mens onder water duikt vertraagt de frequentie van de hartslag 7 met 10 tot 30 procent ten opzichte van de normale rusthartslag, bij de meeste mensen is de daling van de hartslag zo rond de 13 slagen per minuut. Bij getrainde duikers is de verlaging van de hartslag nog hoger en kan deze zelfs oplopen tot een daling van 40 tot 50 procent ten opzichte van de normale rusthartslag. 1.2 Delen van lichaam die de duikreflex oproepen Uit eerder onderzoek van de duikreflex bij de mens is gebleken dat je voor het oproepen van de duikreflex niet met je hele lichaam onderwater hoeft. Bij alleen het onderdompelen van je hoofd treedt al een duikreflex op. De sensoren die de duikreflex veroorzaken zijn dus vooral in het gezicht aanwezig. 1.3 Invloed van ademen op de duikreflex Het inhouden van de adem is geen oorzaak voor het ontstaan van de duikreflex. Als je zonder te duiken je adem inhoudt zal er geen duikreflex optreden. is dan ook een gevolg van het duiken en niet van het stoppen met ademen. Een eerder onderzoek naar de duikreflex bij mensen is the triggering of the human diving response 8. Hierbij werd onderzocht wat het verschil was tussen het afnemen van het aantal minuut bij wel en niet ademen en bij het onderdompelen van verschillende delen van het lichaam. Uit de resultaten is gebleken dat bij eupnea, hierbij heb je een rustige ademhaling zoals bij normale omstandigheden, de duikreflex alleen optreedt bij het onderdompelen van het gezicht in water. Bij apnea, een ademstilstand waarin je de ademhaling voor een periode langer dan tien seconde onderbreekt, is sprake van een duikreflex bij het onderdompelen van je arm, het gezicht en de arm en het gezicht. Uit dit onderzoek is dus gebleken dat de duikreflex het sterkst optreedt bij een ademstilstand en onderdompeling van je gezicht. Het stoppen met ademen is dus geen oorzaak van het ontstaan van de duikreflex maar het versterkt de duikreflex wel. Bron 7: resultaten van het onderzoek the triggering of the human diving response. 7 Hartslag in aantal slagen per minuut 8 Onderzoek uit 1991, Erika Schagatay, Johan Andersson en Boris Holm. Department of Animal Physiology, University of Lund, Sweden 16
1.4 Leeftijd is daarnaast ook nog afhankelijk van de leeftijd. Bij baby s blijkt, vooral vlak na de geboorte, de duikreflex zeer sterk aanwezig te zijn. Hoe ouder de baby s worden hoe sterker de duikreflex afneemt. blijft waarschijnlijk altijd in een kleine mate aanwezig in ons lichaam. 1.5 Temperatuur Ook is de duikreflex afhankelijk van de temperatuur van het water waarin het gezicht of het lichaam wordt ondergedompeld. Er is gebleken dat een lagere temperatuur van het water, waarin men het gezicht onderdompelt, zorgt voor een hogere afname van de hartslag en dus voor een sterker effect van de duikreflex. Dit komt doordat de duikreflex wordt veroorzaakt door de prikkeling van de koudezintuigen in de huid. Bij een lagere temperatuur worden deze koudezintuigen sterker geprikkeld, er zullen meer impulsen worden afgegeven, dan bij een warmere temperatuur. 17
2. Effecten van duiken op je lichaam 2.1 Wanneer een zoogdier onderwater duikt, is het eerste effect van het duiken het optreden van de duikreflex. zorgt dan voor een daling van de hartslag. Als het gezicht in contact komt met koud water daalt de hartslag van de meeste zoogdieren met ongeveer 10 tot 25 procent. Bij zeehonden is de duikreflex veel sterker aanwezig en kan de hartslag dalen van 125 slagen per minuut naar 10 slagen per minuut tijdens een duik. Dit betekent dat ze een hartslag hebben die gelijk is aan 8% ten opzichte van de hartslag in rust. De hartslag is dus met 92% gedaald. Bij walvissen kan de hartslag zelfs dalen naar 4 slagen per minuut. Maar als je kijkt naar de waarde van hun rusthartslag ligt deze rond de 16 slagen per minuut. Bij de walsvis is de hartslag ook met ongeveer 25% van de normale rusthartslag gedaald. Door een daling van het aantal minuut gaat het hart dus minder snel kloppen. Dit zorgt ervoor dat het bloed minder snel rond wordt gepompt. Als het bloed minder snel wordt rondgepompt zal het langer duren voordat al het aanwezige zuurstof uit het bloed is opgenomen door de cellen. Het lichaam kan bij een verlaging van de hartslag dus langer onderwater blijven. 2.2 Bloedvatvernauwing is dus het eerste effect van het duiken op je lichaam. Als je verder gaat met duiken zullen er ook andere veranderingen in je lichaam optreden. Een ander effect dat optreedt tijdens het duiken naar extreme dieptes is bloedvatvernauwing. Door de druk van het water die op het lichaam werkt treedt bloedvatvernauwing in verschillende delen van het lichaam op. Vooral in de armen en benen zullen de bloedvaten vernauwen waardoor daar minder bloed naar toe zal stromen. Als eerste zal er minder bloed stromen naar de vingers en de tenen. Hierna naar de handen en voeten en tenslotte zal er minder bloed naar de hele armen en benen stromen. Dit heeft tot gevolg dat alleen de hersens, het hart en de belangrijke vitale organen, zoals de nieren, longen en lever, nog van bloed met zuurstof worden voorzien. Ondanks het zuurstof tekort blijft er spierarbeid mogelijk. Dit komt namelijk doordat er sprake is van anaërobe afbraak van glucose in de spiercellen, de melkzuurgisting. Bij deze omzetting komt zonder zuurstof energie vrij. Ook komt er melkzuur vrij wat bij een te hoog gehalte in de spieren kan leiden tot pijn en vermoeidheid. 18
2.3 Blood shift Eén van de laatste effecten van het duiken op je lichaam is een verdeling van het bloed, de blood shift. Dit komt alleen voor bij het duiken naar extreme dieptes. Tijdens deze verdeling van het bloed is het mogelijk voor de weefselvloeistof om vrij door de borstholte te stromen. Hierdoor worden de organen tegen de grote druk van het water beschermd en wordt voorkomen dat de organen in elkaar worden geduwd. De longblaasjes nemen ook een deel van de weefselvloeistof op. Dit heeft als gevolg dat de longblaasjes groter worden en de inhoud van de longen kleiner zal worden. Het restvolume 9 van de longen zal hierdoor afnemen. Zonder deze aanpassing van de longen zouden ze bij het duiken naar een diepte van meer dan 30 meter veel schade oplopen. Door de hoge druk van het water op extreme dieptes zouden de longen ineengeduwd kunnen worden (zie bron 8). De weefselvloeistof verdwijnt weer uit de longblaasjes als de druk op het lichaam vermindert. Dit laatste effect van het duiken, de blood shift, is waargenomen bij verschillende mensen. Een voorbeeld hiervan is oud wereldkampioen freediven Martin Štěpánek. Bron 8: Invloed van de waterdruk op de longen. 9 De hoeveelheid lucht die na een diepe uitademing in de longen overblijft. 19
Samenvatting is een reflex die aanwezig is bij alle zoogdieren tijdens het duiken. De reflex heeft een daling van de hartslag tot gevolg en is bij het ene zoogdier sterker aanwezig dan bij het andere. wordt veroorzaakt door het autonome zenuwstelsel. Het gebeurt onbewust zonder dat we het zelf merken en er invloed op kunnen uitoefenen. Wanneer we met ons hoofd onderwater gaan, worden de koude zintuigen in de huid van ons gezicht geprikkeld. Deze prikkels worden omgezet in impulsen die uiteindelijk ervoor zorgen dat er een remmende invloed uitgaat naar de sinusknoop en de hartslag wordt vertraagd. Ondanks dat pas kort geleden, rond 1950, de duikreflex bij mensen is vastgesteld en de reflex nog niet erg bekend is zijn er toch al een aantal onderzoeken naar gedaan. Het belangrijkste wat uit deze onderzoeken naar voren is gekomen is dat de duikreflex wordt veroorzaakt door prikkeling van de koudezintuigen in het gezicht. Bij lagere temperaturen zullen de koudezintuigen in het gezicht sterker geprikkeld worden waardoor er meer impulsen worden afgegeven. zal bij lagere temperaturen dus sterker optreden dan bij hogere temperaturen. Verder is uit deze onderzoeken gebleken dat het inhouden van de adem geen oorzaak is van het ontstaan van de duikreflex maar de reflex wel kan versterken. Ook is bekend dat de leeftijd invloed heeft op de duikreflex. Bij jongere mensen is de reflex in sterkere mate aanwezig dan bij ouderen. 20
Onderzoek 21
Eigen onderzoek Hoofdvragen Op welk deel van het gezicht is de reactie van de duikreflex het sterkst? Bij welke temperaturen is de duikreflex nog aanwezig? Het doel van ons onderzoek is om antwoord te vinden op twee vragen. Als eerst gaan we onderzoeken of er bij koeling van verschillende delen van het gezicht een duikreflex ontstaat en bij koeling van welk deel de duikreflex het sterkst optreedt. Hierna zullen we gaan onderzoeken tot welke temperatuur de duikreflex nog aanwezig is. Testen van gegevens uit de literatuur Treedt de duikreflex nog op bij mensen in de leeftijdscategorie 14 tot en met 18 jaar? Treedt de duikreflex op zonder onderdompeling maar alleen bij het koelen van het gezicht? Voordat we kunnen beginnen met de onderzoeken die horen bij onze hoofdvragen moeten we nog een aantal dingen met betrekking tot de duikreflex uitzoeken. Zo is gebleken uit de literatuur dat de duikreflex naarmate je ouder wordt minder sterk aanwezig is. De proefpersonen waarmee we de proeven willen uitvoeren, zullen allemaal bij ons op school zitten in de 4 e, 5 e of 6 e klas. We willen dus weten of de duikreflex nog meetbaar aanwezig is bij mensen in de leeftijd van 14 tot 18 jaar. In de literatuur is ook bekend dat de duikreflex optreedt bij alleen het onderdompelen van je gezicht in water. Voor het beantwoorden van onze hoofdvragen is het dus ook belangrijk om te weten of de duikreflex optreedt bij alleen koeling van het gezicht. Het is hierbij de bedoeling dat de proefpersoon niet met het hoofd onderwater gaat maar dat het hele gezicht met drie coldpacks wordt gekoeld. 22
Theorie bij eigen onderzoek 1. Meetapparatuur 1.1 Hartslag Bij ons onderzoek hebben we gekeken naar de afname van het aantal minuut. Dit was voor ons een maat voor de sterkte van de duikreflex. Hoe hoger de afname van het aantal minuut is des te sterker is de duikreflex aanwezig. De mens heeft een normale rusthartslag van ongeveer 60 tot 100 slagen per minuut. De gemiddelde rusthartslag ligt zo ongeveer rond de 70 slagen per minuut. 1.2 Beschrijving werking hartslagmeter Wij hebben voor ons onderzoek de hartslag van onze proefpersonen verschillende keren gemeten. Dit deden wij met een hartslagmeter 10. De proefpersonen kregen een band om hun borst en een bijbehorend horloge om de pols. De borstband meet een elektrische spanning op de huid die wordt veroorzaakt door het kloppen van het hart. De borstband zendt dit daarna draadloos door naar een ontvanger, dit is het horloge. Op het horloge kan dan de hartslag van de proefpersoon worden afgelezen. Het is belangrijk dat er een vochtig contact ontstaat tussen de borstband en de huid. De borstband kan dus niet over de kleding gedragen worden. De borstband moet ook constant contact houden met de huid. Wij hebben de borstband aan de achterkant vochtig gemaakt met kraanwater. Als we met meer dan één proefpersoon werkten was het daarnaast ook belangrijk dat deze proefpersonen niet te dicht bij elkaar zaten. Het kon anders gebeuren dat het signaal van de borstband van proefpersoon 1 werd ontvangen op het horloge van proefpersoon 2. 1.3 Meten van de hartslag Zodra we de hartslagmeter bij de proefpersoon hadden bevestigd, begonnen we met het meten van zijn rusthartslag. Dit deden we door drie keer om de twee minuten de hartslag, die door de hartslag meter werd aangegeven, te noteren. Als na deze drie metingen de hartslag niet constant bleef wachtten we totdat dit wel het geval was. Zodra de hartslag na drie metingen constant was begonnen we met de proef. Bron 9: De gebruikte hartslagmeter van Lifetec 10 Merk: Lifetec 23
2. Statistische toetsen Bij het verwerken van de resultaten van ons onderzoek hebben we gebruik gemaakt van twee statistische toetsen namelijk de Tekentoets en de T-toets. 2.1 De Tekentoets De tekentoets is een verdelingsvrije toets. Deze toets wordt vaak gebruikt bij het vergelijken van een steekproef met gepaarde waarnemingen. Er wordt getoetst of de niveaus van de metingen verschillen. De toets telt hoe vaak er sprake is van een toename bij de tweede meting of een afname. Er wordt dus alleen naar het verschil in teken (+/-) bij beide metingen gekeken. Dit verklaart ook de naam. De toetsingsgrootheid is het aantal plustekens. Dit stappenplan hebben wij gevolgd bij het uitvoeren van de tekentoets: Wij hebben de probleemstelling in woorden geformuleerd en beide leden van de gepaarde waarneming aangeduid met een letter (x,y) We hebben de nulhypothese en de alternatieve hypothese geformuleerd. We hebben toetsingsgrootheid T bepaald. Dit zijn alle positieve waarden die uit de som y-x komen. We hebben de eenzijdige onbetrouwbaarheidsdrempel α is 0,005 gekozen. Door te kijken naar de toetsingsgrootheid en α is 0,005 konden we uit de tabel aflezen wat het kritieke gebied was. Als T lager was dan het kritieke gebied werd de nulhypothese verworpen en toonden wij een systematisch verschil aan. 2.2 De T-toets De T-toets is een parametrische statistische toets die gebruikt kan worden om na te gaan of het gemiddelde van een normaal verdeelde grootheid afwijkt van een bepaalde waarde of om aan te tonen dat er een verschil is tussen de gemiddelden van twee groepen. Met behulp van deze toets kun je een betrouwbaarheidsinterval bepalen. In de grafische rekenmachine voeren we de afname het aantal hartslagen in. Via var-stat berekenen we zo het gemiddelde en de standaard afwijking. Deze vullen we in, in de formule van de t toets Dit is de formule van de T-toets: We hebben voor de tekentoets gekozen omdat we zo konden aantonen dat onze resultaten niet door toeval zijn ontstaan maar dat we een systematisch verschil aangetoond hebben. Om onze resultaten nog zorgvuldiger te testen hebben we ook de T-toets gedaan. Hierbij konden we zijn of we ook tussen de verschillende proeven een significant verschil hebben kunnen aantonen. 24
Testen van gegevens uit de literatuur 1. Leeftijd en de duikreflex Onderzoeksvraag: Treedt de duikreflex nog op bij mensen in de leeftijdscategorie 14 tot en met 18 jaar? 1.1 Hypothese Wij denken dat de duikreflex nog steeds optreedt bij mensen in de leeftijd van 14 tot 18 jaar. Verantwoording: Bij baby s is de duikreflex het sterkst aanwezig. Naarmate de leeftijd vordert neemt de sterkte van de duikreflex af. Maar waarschijnlijk blijft de duikreflex altijd wel in een kleine mate in de mens aanwezig. Voorspelling: Als onze hypothese waar is dan zal het resultaat van het experiment zijn dat tijdens onderdompeling van het hoofd, voor ongeveer 10 seconden, het aantal minuut zal afnemen. 1.2 Werkwijze Materiaal Bak water met temperatuur van 10 C Hartslagmeter Stopwatch 10 proefpersonen Thermometer Pen Papier Proefopstelling Onderdompelen van het gezicht in water. Methode Als eerst hebben we de hartslagmeter omgedaan en de hartslag van de proefpersoon in rust gemeten zoals staat aangegeven op bladzijde 23. De proefpersoon dompelde zijn hoofd gedurende tien seconde onder in het koude water. Zodra de proefpersoon uit het water kwam keken we naar de hartslag die de hartslagmeter aangaf en noteerden deze waarde. Na deze proef lieten we de proefpersoon weer even tot rust komen zodat de hartslag weer een constante waarde aannam. Zodra dit het geval was, hebben we de proef herhaald ter controle. 25
1.3 Resultaten Tabel 1: resultaten bij leeftijd en de duikreflex. Meetresultaten: bijlage bladzijde 41, tabel 1. Aantal proefpersonen Gemiddelde leeftijd van de proefpersonen Gemiddelde afname van het aantal minuut Gemiddelde procentuele afname van het aantal minuut 10 17 12,3 17,04 1.4 Nabespreking Uit onze resultaten blijkt dat de duikreflex nog steeds optreedt bij mensen in de leeftijd van 14 tot 18 jaar. Bij de resultaten zien we dat bij het testen van 10 proefpersonen met een gemiddelde leeftijd van 17 jaar, gemiddeld een afname van 12,3 minuut hebben. Deze afname is gemiddeld gelijk aan 17,04% van hun rusthartslag. Doordat we met deze proef hebben aangetoond dat de duikreflex bij onderdompeling in een bak met koud water van 10 C nog optreedt, kunnen we met proefpersonen van deze leeftijden de andere proeven uitvoeren. 26
2. Invloed van het koud maken van het gezicht op de duikreflex Onderzoeksvraag: Treedt de duikreflex op zonder onderdompeling maar alleen bij het koud maken van het gezicht? 2.1 Hypothese Wij denken dat de duikreflex ook optreedt bij alleen koeling van het gezicht. Verantwoording: wordt veroorzaakt door prikkeling van de koudezintuigen in de huid. Als het hoofd onder water gaat in koud water zullen deze koudezintuigen in het gezicht worden geprikkeld. Maar ook als het gezicht in aanraking komt met een koud voorwerp zullen de koudezintuigen worden geprikkeld en de duikreflex optreden. Uit vooronderzoek is gebleken dat de duikreflex het sterkst optreedt als de adem tijdens de onderdompeling van het gezicht wordt ingehouden. Maar uit ditzelfde onderzoek is gebleken dat er ook een duikreflex optreedt als er tijdens de onderdompeling van het gezicht wordt geademd, zoals het duiken met een snorkel. Het wel of niet ademen heeft dus geen invloed op het wel of niet optreden van de duikreflex. Voorspelling: Als onze hypothese waar is dan zal het resultaat van het experiment zijn dat bij koeling van het gezicht met coldpacks het aantal minuut bij de proefpersoon zullen afnemen. 2.2 Werkwijze Materiaal Bak water met temperatuur van 10 C 2 Coldpacks Hartslagmeter Stopwatch 30 proefpersonen Thermometer Pen Papier Methode Als eerst hebben we de hartslagmeter omgedaan en de hartslag van de proefpersoon in rust gemeten zoals staat aangegeven op bladzijde 23. We haalden de coldpacks uit de bak met water van 10 C en controleerden met een thermometer of de coldpacks ook echt 10 C waren. Als dit het geval was, hielden we de twee coldpacks tegen het gezicht, zie proefopstelling op bladzijde 28. Één coldpack hielden we tegen de rechterkant van het gezicht. Het andere coldpack hielden we tegen de linkerkant van het gezicht. Gedurende tien seconden hielden we de coldpacks tegen het gezicht en keken we hoe de hartslag veranderde. Deze hartslag daling of misschien toename noteerden we. Na deze proef lieten we de proefpersoon weer even tot rust komen zodat de hartslag weer een constante waarde aannam. Zodra dit het geval was, hebben we de proef herhaald ter controle. 27
Proefopstelling Koelen van heel het gezicht met twee coldpacks. 2.3 Resultaten Tabel 1: resultaten bij invloed van het koud maken van het gezicht op de duikreflex. Meetresultaten: bijlage bladzijde 42, tabel 2. Aantal proefpersonen Gemiddelde afname van het aantal minuut Gemiddelde procentuele afname van het aantal minuut 30 13 19,01 2.4 Nabespreking Uit onze resultaten is gebleken dat het aantal minuut bij koeling van het gezicht is afgenomen met 13 slagen. Dit is gelijk aan een afname van 19% van de rusthartslag. Met onze proef hebben we dus kunnen aantonen dat koeling van het gezicht voldoende is voor het ontstaan van de duikreflex. Er is een systematische hartslagverlaging aangetoond met deze waarnemingen. Er is een kans van minder dan 0,5% dat de resultaten door toeval zijn ontstaan. Onderdompeling van het gezicht in water is dus niet per se nodig. 28
Hoofdonderzoek 1. Koelen van verschillende delen van het gezicht. Onderzoeksvraag: Bij koeling van welk deel van het gezicht is de reactie van de duikreflex het sterkst? 1.1 Hypothese Wij denken dat de reactie van de duikreflex het sterkst optreedt bij koeling van het voorhoofd. Verantwoording: Door het koud maken van je gezicht worden de thermosensoren in de huid van het gezicht geprikkeld. Bij een lage temperatuur worden de koudezintuigen in de huid geprikkeld en bij een hogere temperatuur de warmtezintuigen. Deze koudezintuigen en warmtezintuigen liggen verspreid over heel het gezicht en in het slijmvlies van de neusholte, mondholte en de slokdarm. Als de koudezintuigen, die in de huid aanwezig zijn, worden geprikkeld zal er een duikreflex optreden. Als er meer koudezintuigen worden geprikkeld of als de koudezintuigen sterker worden geprikkeld, zoals bij lagere temperaturen, zal de duikreflex en dus de afname van de hartslag groter zijn. Er is niet precies bekend hoeveel zintuigcellen waar in het gezicht aanwezig zijn. Maar wel is bekend dat de zintuigcellen regelmatig verspreid zijn over het gezicht. Het gebied in het gezicht met de grootste oppervlakte zal dus ook de meeste zintuigcellen bevatten. Doordat de oppervlakte van de huid van het voorhoofd het grootst is zullen hier de meeste zintuigcellen aanwezig zijn. Koeling van het voorhoofd zal dus leiden tot een prikkeling van meer koudezintuigen waardoor er meer impulsen zullen ontstaan die voor een duikreflex zorgen. Voorspelling: Als onze hypothese waar is dan zal het resultaat van het experiment zijn dat de gemiddelde afname van het aantal minuut bij koeling van het voorhoofd het grootst is. 29
1.2 Werkwijze Materiaal: Hartslagmeter Stopwatch Bak met koud water van ongeveer 10 C 30 proefpersonen Pen Papier Thermometer 3 Coldpacks IJsklontjes Proefopstelling: Indeling van het gezicht in verschillende zones zie volgende bladzijde, pagina 30. Koelen van het voorhoofd Koelen van de wangen Koelen van de kin/rond de mond Methode Als eerst hebben we de hartslagmeter omgedaan en de hartslag van de proefpersoon in rust gemeten zoals staat aangegeven op bladzijde 23. We begonnen met het koelen van het voorhoofd. Het coldpack hielden we op het voorhoofd gedrukt zodat de koude zintuigen in het gezicht geprikkeld konden worden. Na ongeveer tien seconden haalden we het coldpack van het voorhoofd af en keken we naar de hartslag die de hartslagmeter aangaf. Deze hartslag noteerden we. Na deze proef lieten we de proefpersoon weer even tot rust komen zodat de hartslag weer een constante waarde aannam. Zodra dit het geval was begonnen we met het koelen van de wangen. Dit deden we op dezelfde wijze als bij het voorhoofd alleen nu maakten we gebruik van twee coldpacks. Als laatste koelden we de kin en het gebied rond de mond. 30
Bron 9: Indeling van het gezicht in verschillende gebieden Gebied 1: Kin / rond de mond Gebied 2: Wangen Gebied 3: Voorhoofd 31
1.3 Resultaten Tabel 3: resultaten bij koelen van verschillende delen van het gezicht. Meetresultaten: Voorhoofd, bijlage bladzijde 43, tabel 3. Wangen, bijlage bladzijde 44, tabel 4. Kin / rond de mond, bijlage bladzijde 45, tabel 5. Onderzocht gebied in het gezicht Gemiddelde afname van het aantal hartslagen per minuut Procentuele afname van het aantal hartslagen per minuut Voorhoofd 12,8 16,64 Wangen 12 15,62 Kans dat de gevonden resultaten op toeval berusten. Gekeken is naar de gemiddelde afname van het aantal minuut. Er is een kans van minder dan 0,5% dat de resultaten door toeval zijn ontstaan. * Er is een kans van minder dan 0,5% dat de resultaten door toeval zijn ontstaan. * Kin / rond de mond 9,9 12,35 Er is een kans van minder dan 0,5% dat de resultaten door toeval zijn ontstaan. * * Hiermee is aangetoond dat alle resultaten significant zijn. De kans dat ze op toeval berusten is dus erg klein. Grafiek 1 Bij de resultaten van koelen van verschillende delen van het gezicht. Afname van het aantal minuut bij verschillende gebieden in het gezicht Afname van het aantal minuut 14 12 10 8 6 4 2 0 1 Gebieden in het gezicht Voorhoofd Wangen Rond de mond 32
1.4 Statistische verwerking Berekeningen van de statistische toetsen: Tekentoets, bijlage bladzijde 50, paragraaf 1.1. T-toets, bijlage bladzijde 51, paragraaf 1.2. T toets Is er een significant verschil aangetoond in de afname van de hartslag per minuut tussen twee onderzochte gebieden in het gezicht. Gebieden in het gezicht die met elkaar vergeleken worden Voorhoofd en wang Mond en wang Significant verschil in de afname van het aantal minuut tussen de twee gebieden Niet significant, kans op toeval meer dan 10% Niet significant, kans op toeval meer dan 10% Mond en voorhoofd Significant, kans op toeval ligt tussen de 10% en 5% 1.5 Nabespreking Uit onze meetresultaten is gebleken dat de afname van het aantal minuut het hoogst is bij koeling van het voorhoofd. Het verschil hierbij met de afname van het aantal minuut bij de wangen is echter klein. Uit de T-toets blijkt dat het verschil in afname tussen het voorhoofd en de wangen en tussen de mond en wangen niet significant is. Het is daarom moeilijk te zeggen of de hartslagverlaging daadwerkelijk het sterkst optreed bij het voorhoofd. Wel hebben we een significant verschil kunnen aantonen tussen de hartslagverlaging die is opgetreden bij de mond en het voorhoofd. Doordat tussen de mond en het voorhoofd een significant verschil is aangetoond kunnen we zeggen dat de duikreflex sterker is opgetreden bij koeling van het voorhoofd dan bij koeling van het gebied rond de mond. De resultaten van ons onderzoek kloppen met onze hypothese. In de hypothese hadden we namelijk voorspeld dat de afname van de hartslag, in slagen per minuut, het hoogst zou zijn bij koeling van het voorhoofd. Als we naar onze resultaten kijken zien we dat dit inderdaad het geval is. Bij koeling van het voorhoofd zijn dus de meeste koude zintuigen geprikkeld. Dit heeft tot gevolg dat de hartslag het sterkst daalt. 33
2. Invloed van verschillende temperaturen op de duikreflex Onderzoeksvraag: Bij welke temperaturen is de duikreflex nog aanwezig? 2.1 Hypothese Wij denken dat de duikreflex nog aanwezig zal zijn bij een temperatuur van het water die ervoor zorgt dat de koudezintuigen in de huid worden geprikkeld, ongeveer 35 C. Bij een temperatuur hoger dan 35 C denken wij dat de duikreflex niet meer zal optreden. Verantwoording: treedt op bij een prikkeling van de koude zintuigen. Deze worden geprikkeld als de huid in aanraking komt met iets wat koud aan voelt. De huid heeft normaal een temperatuur rond de 30 C. Als de huid dus in contact komt met iets dat kouder is dan 35 C zullen de koude zintuigen worden geprikkeld. Als de huid in contact komt met iets wat warmer is dan 35 C zullen de warmte zintuigen worden geprikkeld zoals aangegeven is in bron 6 op bladzijde 14. treedt dus alleen op bij prikkeling van de koude zintuigen en niet bij prikkeling van de warmte zintuigen. Als de huid in aanraking komt met iets dat een gelijke temperatuur of een hogere temperatuur heeft dan de temperatuur van de huid op dat moment zal de duikreflex niet optreden. Voorspelling: Als onze hypothese waar is dan zal het resultaat van het experiment zijn dat er nog steeds een afname van het aantal minuut is bij een temperatuur van 30 C, bij het experiment met water van 40 C zal er geen afname van de hartslag optreden. 2.2 Werkwijze Materiaal Hartslagmeter Stopwatch Bak water met een temperatuur van 10 C Bak water met een temperatuur van 20 C Bak water met een temperatuur van 30 C Bak water met een temperatuur van 40 C 30 proefpersonen Pen Papier Thermometers 3 Coldpacks IJsklontjes Warm water kraan Proefopstelling: Koelen van het voorhoofd. 34