Главная задача регуляции дыхания: обеспечить, чтобы потребление кислорода, поставка его тканям за счет внешнего дыхания были адекватны функциональным потребностям организма.
Самый эффективный способ регуляции дыхания в целом – это регуляция внешнего дыхания.
Интенсивность внешнего дыхания зависит от варьирования его частоты и глубины. При этом изменяется доставка кислорода организму и выведение из него углекислого газа.
В регуляции дыхания можно выделить 4 группы механизмов:
1. Обеспечение организации дыхательного акта (последовательность вдоха и выдоха).
2. Перестройка дыхания в соответствии с потребностями организма – изменение частоты и глубины дыхания.
3. Изменение перфузии легких в соответствии с потребностями организма.
4. Изменение проводимости воздухоносных путей.
ПОДРОБНЕЕ
1.Механизмы организации дыхательного акта.
Чередование вдоха и выдоха организуется благодаря деятельности дыхательного центра.
Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов, объединенных общей функцией организации и регуляции дыхания, расположенных в разных «этажах» центральной нервной системы.
|
|
Выделяют 4 «этажа» ЦНС, в которых располагаются структуры, ответственные за организацию дыхательного акта:
-спинной мозг;
-продолговатый мозг;
-варолиев мост;
-высшие отделы ЦНС (гипоталамус, лимбическая система, кора больших полушарий).
1ый «этаж» дыхательного центра. Спинной мозг.
Содержит нервные центры, в которые входят мотонейроны, иннервирующие дыхательную мускулатуру. Они не обладают автоматией.
2ой «этаж» дыхательного центра.
Дыхательный центр продолговатого мозга (собственно дыхательный центр) обеспечивает последовательную смену вдоха и выдоха.
Состоит из нервных клеток (дыхательных нейронов). Это – парное образование.
В составе дыхательного центра часть нейронов ответственна за вдох и называются инспираторными нейронами, другая часть нейронов ответственна за выдох и называются экспираторными нейронами.
Эти нейроны и формируют непроизвольный генератор ритма дыхания, обеспечивающий автоматию дыхательного центра.
Работа непроизвольного генератора ритма дыхания может быть представлена в следующем виде.
Одна из этих групп инспираторных нейронов способна периодически 14-18 раз в минуту, спонтанно генерировать залп импульсов.
Такая спонтанная электрическая активность и является началом нового дыхательного цикла, инициатором развития процесса вдоха.
Эти изменения электрической активности инспираторных нейронов инициируют возникновение залпа электрической активности одной из групп экспираторными нейронами, что обеспечивает начало развития выдоха.
|
|
Это инициирует электрическую активность других групп экспираторных нейронов, что обеспечивает необходимую длительность выдоха.
Сигналы от инспираторных и экспираторных нейронов транслируются на мотонейроны, иннервирующие основную и вспомогательную дыхательную мускулатуру, а так же мышцы глотки и гортани.
Между инспираторными и экспираторными нейронами – реципрокные взаимоотношения, которые обеспечивают чередование процессов вдоха и выдоха.
Собственно дыхательный центр связан проводящими путями с вышерасположенными нервными центрами, ответственными за регуляцию дыхания.
3ий «этаж» дыхательного центра.
В верхней части варолиевого моста расположен пневмотаксический центр. Он способствует переключению вдоха на выдох.
Возбуждение пневмотаксического центра приводит к выключению фазы вдоха, так как нейроны этого центра находятся в реципрокных отношениях с инспираторными нейронами дыхательного центра, и более раннему появлению фазы выдоха.
В нижней трети моста имеется группа нейронов, определяемая как апнейстический центр. Он находится в реципрокных отношениях с пневмотаксическим центром.
В обычных условиях апнейстический центр находится в заторможенном состоянии вследствие влияния пневмотаксического центра.
При возбуждении апнейстический центр, взаимодействуя с инспираторными нейронами - генераторами ритма дыхания, способен вызвать остановку дыхания на вдохе. Кроме того он вызывает удлинение фазы выдоха и, как следствие, углубление дыхания.
Роль периферии в функционировании 2 и 3 этажа дыхательного центра, в организации дыхательного акта.
Импульсация с периферии, прежде всего от легких, способна изменять состояние дыхательного центра, при чем влияние это может замыкаться как непосредственно на собственный дыхательный центр, так и на пневмотаксический центр.
4ый «этаж» дыхательного центра.
Высшие отделы ЦНС.
Гипоталамус.
Он участвует в регуляции дыхания во время простых поведенческих актов:
- при общей защитной реакции организма (боль, физическая работа);
- как высший центр терморегуляции, при гипертермии наблюдается учащение дыхания без изменения его глубины (значительно увеличивается вентиляция Объема Мертвого Пространства, что увеличивает теплоотдачу).
Лимбическая система.
Она участвует в регуляции дыхания при эмоциях (смех и плач - это видоизмененные дыхательные движения).
Кора больших полушарий.
Участвует в регуляции дыхания и принимает участие:
-в выработке условных дыхательных рефлексов. Условные рефлексы позволяют заранее приспособить интенсивность дыхания к предстоящей нагрузке. Происходит опережающее приспособление аппарата дыхания к будущим затратам энергии;
-в приспособлении дыхания к изменяющимся условиям окружающей среды (глотание, пение, речь, ныряние, произвольное апное и гиперпное).
Дыхание – единственная функция внутренних органов, подверженная сознательной регуляции без предварительной тренировки, так как эта висцеральная функция реализуется через соматическую мускулатуру.