Контроль за респирацией

Основной ритм дыхания контролируется дыхательным центром, находящемся в продолговатом мозге. Этот ритм модифицируется сигналами от сенсорных рецепторов и других отделов мозга.

Контроль за дыханием базируется на основных принципах гомеостаза. Изменения напряжения кислорода, углекислого газа, рН артериальной крови регистрируется соответствующими хеморецепторами, изменяется работа дыхательного центра и дыхательных мышц, что приводит к корректировке вентиляции и восстанавливаются газовые параметры крови.

Инспираторный центр

Основной ритм дыхания контролируется дыхательными центрами, локализованными в продолговатом мозге и мосте ствола мозга. Инспираторный центр (дорсальная инспираторная группа) обеспечивает автоматическую инициацию вдоха.

Рис.25. Инспираторный центр, локализованный в продолговатом мозге и мосте

Инспираторный центр посылает нервные импульсы по диафрагмальному нерву к диафрагме и по межреберным нервам к наружным межреберным мышцам. Нормальный ритм дыхания в покое 12-15 в минуту.

Рис. 26. Импульсы, идущие от инспираторного центра к дыхательным мышцам

Другие центры, контролирующие дыхание

Экспираторный центр в продолговатом мозге проявляет свою работу только при форсированном выдохе, стимулируя внутренние межреберные мышцы и мышцы живота.

Другие дыхательные центры в мосте модифицируют вдох, позволяя осуществлять плавный переход между вдохом м выдохом. Их точная роль не вполне ясна.

Локализация хеморецепторов

Основной дыхательный ритм модифицируется входящими влияниями с центральных и периферических хеморецепторов. Они отвечают на изменения рСО2, рН, рО2 артериальной крови, которые являются наиболее важными характеристиками эффективности вентиляции.

Центральные хеморецепторырасположены в продолговатом мозге и реагируют на рН, которая в свою очередь, ассоциирована с уровнем СО2 в цереброспинальной жидкости IV желудочка. Хеморецепторы непосредственно связаны с дыхательным центром.

		Мост

	Центральные хеморецепторы
		Продолговатый мозг

Рис. 27. Расположение центральных хеморецепторов

Периферические хеморецепторырасположены в тельцах дуги аорты и каротидного синуса. Они оценивают рСО2, рН, рО2 артериальной крови. Информация с периферических хеморецепторов передается в дыхательный центр по блуждающему и языкоглоточному нервам.

Рис. 28. Периферические хеморецепторы

Эффект напряжения углекислого газа

СО2 – это наиболее важный фактор, контролирующий глубину и частоту дыхания. Показаны реакции, происходящие в цереброспинальной жидкости IV желудочка. Когда уровень СО2 увеличивается, образуются ионы водорода, которые снижают рН. Центральные хеморецепторы реагируют на изменения рН, вызванные сдвигами рСО2 крови.

При увеличении напряжения углекислого газа в крови дыхание усилится.

	Цереброспи-нальная жидкость 4 желудочка

Рис. 29. Действие центральных хеморецепторов

Эффект напряжения кислорода

Периферические хеморецепторы также измеряют рО2 артериальной крови. Вместе с тем, рО2 артериальной крови должно снизиться ниже 60 мм рт ст, для ответа хеморецепторов. Значительные изменения рО2 вызывают лишь небольшие изменения количества О2, связанного кровью.

Тем не менее, на очень больших высотах, альвеолярная рО2 может упасть до 40 мм рт ст, что может вызвать значительное снижение насыщение О2 и повышение вентиляции.

Гипервентиляция — дыхание значительно превышает нормальную глубину и частоту, необходимую для газообмена в состоянии покоя.

Гиповентиляция — дыхание значительно ниже нормальной глубины и частоты, необходимых для газообмена в состоянии покоя.

Другие факторы, влияющие на вентиляцию

ñ Сознательный контроль.

ñ Боль и эмоции.

ñ Раздражение легких.

ñ Перерастяжение легких.

Осознанный контроль

Ирритантные рецепторы воздухоносных путей

Эмоциональный компонент

Гипервентиляция легких

Рис. 30. Факторы, влияющие на вентиляцию

Сознательный контроль

Посылая сигналы из коры больших полушарий к дыхательным мышцам, мы можем сознательно изменить частоту и глубину дыхания, когда мы сдерживаем дыхание, говорим или смеемся.

Боль и эмоции

Боль и сильные эмоции, такие как страх и волнение, действуют через гипоталамус, стимулируют или ингибируют дыхательный центр. Смех и плач также значительно изменяют вентиляцию.

Раздражение легких

Пыль, курение, раздражающие пары, избыток слизи и другие раздражители стимулируют рецепторы дыхательных путей. Это инициирует защитные рефлексы, такие как кашель и чихание, которые удаляют раздражители из воздухоносных путей.

Перерастяжение легких

Рецепторы растяжения висцеральной плевры и дыхательных путей при очень глубоком вдохе посылают ингибиторные сигналы в инспираторный центр, защищая против избыточного растяжения легких. Это явление известно как рефлекс Геринга-Брейера.

Физические упражнения и вентиляция

Вентиляция повышается при интенсивных упражнениях, при этом глубина дыхания повышается больше, чем частота. Это указывает на то, что рСО2 и рО2 не играют значительной роли в изменении дыхания при физической нагрузке.

Факторы, вызывающие повышенную вентиляцию, главным образом включают:

ñ Условнорефлекторный компонент – сигнал от моторной части коры.

ñ Рецепторы мышц и суставов – повышение температуры.

ñ Выброс адреналина и норадреналина – изменения рН вследствие накопления молочной кислоты.

Рис. 31. Влияние физической нагрузки на вентиляцию легких

Условнорефлекторный компонент – сигнал от моторной части коры.

Вентиляция повышается в первые секунды выполнения физических упражнений, и даже перед началом упражнений, по условнорефлекторному механизму. Кроме того, двигательная зона коры больших полушарий, стимулирующая мышцы, также стимулирует дыхательный центр.

Рецепторы мышц и суставов — повышение температуры

Сигналы от проприорецепторов движущихся мышц и суставов стимулируют дыхательный центр. Аналогичное действие оказывает повышение температуры.

Выброс адреналина, изменение рН, вследствие накопления молочной кислоты

Циркулирующие адреналин и норадреналин, секретируемые мозговым веществом надпочечников, стимулируют дыхательный центр. Другим стимулом может быть молочная кислота, образующаяся при физических упражнениях.

Рис. 32. Выброс катехоламинов надпочечниками

Список литературы.

1. Агаджанян Н.А., Смирнов В.М. Нормальная физиология: Учебник для студентов медицинских вузов. - М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2007. - 520 с.: ил.

2. Гистология, цитология и эмбриология: Учебник / Под ред. Ю.И. Афанасьева , Н.А. Юриной . - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Медицина», 1999. - 744 с.: ил.

3. Логинов А.В. Физиология с основами анатомии человека. - М.: Медицина, 1983. - 496 с., ил.

4. Нормальная физиология. В 3 т.: учеб. пособие для студ. высш. учеб. Заведений / под ред. В.Н. Яковлева. Т. 2. Частная физиология. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 288 с.

5. Нормальная физиология; Курс физиологии функциональных систем / Под ред. К.В. Судакова. - М.: Медицинское информационное агентство, 1999. - 718 с.

6. Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И. Анатомия человека. - 12-е изд., перераб. и доп. - Спб.: Издательский дом СпбМАПО, 2004. - 720 с., ил.

7. Сидельников Р.Д. Атлас анатомии человека. В 3-х томах. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во «Медицина», 1972. - 2 том.

8. Физиология человека: Учебник. В 2 томах. Для студентов мед. вузов / под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. Т. 1 - М.: Медицина, 2001. - 448 с.: ил.

9. Физиология человека. Учебное пособие / под ред. Б.И. Ткаченко. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 496 с.

10. Физиология челюстно-лицевой области: Учебник / Под ред. С.М. Будылиной, В.П. Дегтярева. - М.: Медицина, 2000. - 352 с.: ил.