26. Процесс дыхания и его регуляция.

Воздух попадает в организм через нос или рот. Сначала воздух попадает в трахею, затем он поступает через левый или правый бронхи в каждое из легких. Легкие разделены на отделы, которые называются легочными долями, две доли - в левом легком, три – в правом. Дыхательные пути делятся на небольшие трубки, которые затем соединяются с крошечными воздушными мешочками, которые называются альвеолами. Эта система называется трахеобронхиальным деревом, т.к. имеет сходство с деревом.  Другая часть дыхательной системы связана с системой кровообращения. Венозная кровь возвращается в правую часть сердца, а затем выталкивается через легочную артерию. Эта артерия делится на две артерии для правого и левого легких, а затем они начинают делиться на маленькие артерии. Эти артерии делятся на крошечные трубки, которые называются капиллярами. Очень мелкие капилляры расположены рядом с альвеолами. Они настолько маленькие, что только один эритроцит может пройти через них. В этом месте происходит газообмен между кровью и воздухом. После прохождения через альвеолы, капилляры соединяются и формируют легочные вены, которые несут кровь обратно к левой части сердца. В процессе дыхание выделяют: вдох и выдох.  Вдох - это активный процесс, т.к. в процесс вдоха требуется большая сократительная работа мышц. Наиболее важная мышца при вдохе - это диафрагма. Диафрагма - это мышца, которая разделяет грудную и брюшную полость. Во время сокращения диафрагма опускается вниз, выдвигая брюшную полость вперед. В результате этого сокращения, увеличивается размер грудной клетки. При усиленной физической нагрузке или при заболеваниях легких в процессе дыхания начинают участвовать другие мышцы, например, мышцы шеи и межреберные мышцы.  Выдох - это пассивных процесс, при котором не происходит сокращения мышц. Во время выдоха воздух из легких «выходит» через нос или рот.  Как происходит газообмен?  Когда клетки организма расходуют энергию, выделяется углекислый газ. Эритроциты, наполненные кислородом, отдают его клеткам тела, а затем «подхватывают» углекислый газ. Затем эритроциты, лишенные кислорода, попадают в кровеносные сосуды легких, и там  выделяют углекислый газ. Капиллярная сеть несет насыщенную кислородом кровь в левую часть сердца, через которую она проникает ко всем тканям организма. На этом цикл кровообращения замыкается.  Что еще происходит во время дыхания?  Воздух, поступающий в легкие, должен быть влажным и теплым. Проходя через дыхательные пути, воздух согревается и очищается. Волоски в носу и микроскопические волоски в дыхательных путях, которые называются ресничками, помогают очистить воздух от загрязнений. Реснички помогают избавиться от грязи, попадающей из окружающей среды. Затем скопившаяся грязь удаляется при чихании или покашливании. Таким образом, воздух, достигающий альвеол, чистый.

Регуляция дыхания. Ритмические дыхательные движения совершаются во сне и при бодрствовании, не требуя участия нашего сознания. В то же время мы можем в широких пределах произвольно менять частоту и глубину дыхания, задержать дыхание на какое-то время, но не можем произвольно навсегда прекратить дышать, так как независимо от нашей воли дыхательные движения вновь возникнут, и через некоторое время устанавливается нормальный ритм дыхания.

Задачи управления дыханием и мишень регуляции. Мишень и исполнитель регуляторных влияний — дыхательные мышцы. Одна из главных задач регуляции дыхания — это организация сокращения дыхательных мышц с определенно силой, частотой и продолжительностью так, чтобы возникали ритмические дыхательные движения с частотой 16 в одну минуту, чтобы вдох плавно переходил в выдох и при каждом дыхательном цикле обменивалась 1\7 объема альвеолярного воздуха, поддерживая постоянство его состава. Это механизм рефлекторной саморегуляции дыхательного ритма. В результате в артериальной крови поддерживается нормальный уровень напряжения кислорода и углекислого газа. Потребление клетками кислорода и выделение углекислого газа широко меняется в процессе жизнедеятельности организма. Несмотря на это напряжение, соотношение кислорода и углекислого газа в артериальной крови остается на достаточно постоянном уровне. Это достигается управлением легочной вентиляцией — изменением частоты и глубины дыхания. Дыхание осуществляется в разных условиях окружающей среды, например, в высокогорных районах. Существуют и защитные дыхательные рефлексы. Все эти многочисленные задачи выполняются системой регуляции дыхания, включающей и механизм саморегуляции дыхательного ритма.

Система регуляции дыхания состоит из трех основных элементов. Это, во-первых, рецепторы, воспринимающие информацию и передающие дальше. Это, во-вторых, центральный регулятор, или дыхательный центр, получающий эту информацию. Наконец, это эффекторы — дыхательные мышцы, непрерывно осуществляющие вентиляцию легких.

Дыхательный центр — это совокупность нейронов, расположенных в центральной нервной системе, начиная от спинного мозга и включая кору больших полушарий. Здесь происходит обработка информации и отсюда посылаются команды, обеспечивающие координированную ритмическую деятельность мышц в целях приспособления дыхания к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды организма. Разные отделы центральной нервной системы вносят различный вклад в организацию работы дыхательного центра, главный жизненно важный отдел которого расположен в продолговатом мозге и состоит из двух отделов — центра вдоха и центра выдоха. Нейроны этого отдела дыхательного центра обладают автоматией, то есть, они периодически возбуждаются или приходят в состояние ритмической активности. Нервные импульсы от нейронов центра вдоха передаются по специальным нисходящим внутрицентральным путям в спинной мозг, где в передних рогах соответствующих грудных сегментов расположены нейроны, аксоны которых идут к дыхательным мышцам и образуют диафрагмальные и межреберные нервы. Импульсы, идущие по этим нервам, вызывают возбуждение и сокращение дыхательных мышц — происходит вдох. В нормальных условиях выдох осуществляется пассивно, без участия мышц выдоха. Поэтому организация нормального выдоха заключается не в возбуждении нейронов спинного мозга, иннервирующих мышцы выдоха, а в прекращении возбуждения нейронов центра вдоха. При возбуждении нейронов центра вдоха, нервные импульсы из него поступают не только в спинной мозг, но и по сложным нейронным цепям идут к другим структурам центральной нервной системы и в первую очередь к пневмотаксическому центр центру, расположенному в верхних отделах варолиева моста.

Пневмотаксический центр регулирует работу центров вдоха и выдоха. В упрощенном виде механизм работы пневмотаксического центра можно представить следующим образом. При возбуждении центра вдоха нервные импульсы передаются и к центру выдоха — частично по прямым путям, но в основном через пневмотаксический центр, который усиливает и передает возбуждение вновь к центру вдоха через специальные тормозные структуры прекращая процесс возбуждения нейронов центра вдоха. Возбуждение центра вдоха приводит не только к возбуждению и сокращению дыхательных мышц, но и запускает механизм собственного выключения. Дыхательные мышцы, не получая приказа к сокращению, расслабляются и происходит выдох. Вышерасположенные отделы центральной нервной системы, включая и кору больших полушарий головного мозга, обеспечивают участие главных структур дыхательного центра в поведенческих реакциях, изменяют дыхание при речи, пении и т.п. 27. Строение и функции органов дыхания

К органам дыхания относятся: носовая полость, глотка. гортань, трахея, бронхи и легкие. Носовая полость делится костно-хрящевой перегородкой на две половины. Ее внутреннюю поверхность образуют три извилистых хода. По ним воздух, поступающий через ноздри, проходит в носоглотку. Многочисленные железы, расположенные в слизистой оболочке, выделяют слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух. Обширное кровоснабжение слизистой оболочки согревает воздух. На влажной поверхности слизистой оболочки задерживаются находящиеся во вдыхаемом воздухе пылинки и микробы, обезвреживаемые слизью и лейкоцитами.

Слизистая оболочка дыхательных путей выстлана мерцательным эпителием, чьи клетки имеют на внешней стороне поверхности тончайшие выросты — реснички, способные сокращаться. Сокращение ресничек совершается ритмически и направлено в сторону выхода из носовой полости. При этом слизь и прилипшие к ней пылинки и микробы выносятся наружу из носовой полости. Таким образом, воздух, проходя через носовую полость, согревается и очищается от пыли и некоторых микробов. Этого не происходит, когда воздух проникает в организм через ротовую полость. Вот почему следует дышать через нос, а не через рот. Через носоглотку воздух попадает в гортань.

Гортань имеет вид воронки, стенки которой образованы несколькими хрящами. Вход в гортань во время проглатывания пиши закрывается надгортанником, щитовидным хрящом, который легко можно прощупать снаружи. Гортань служит для проведения воздуха из глотки в трахею.

Органы дыхания

Трахея, или дыхательное горло — это трубка длиной около 10 см и диаметром 15–18 мм, стенки которой состоят из хрящевых полуколец, соединенных между собой связками. Задняя стенка перепончатая, содержит гладкие мышечные волокна, прилегает к пищеводу. Трахея делится на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкое и в них разветвляются, образуя так называемое бронхиальное дерево

На конечных бронхиальных веточках находятся мельчайшие легочные пузырьки — альвеолы, диаметром 0,15–0,25 мм и глубиной 0,06–0,3 мм, заполненные воздухом. Стенки альвеол выстланы однослойным плоским эпителием, покрытым плотной пленкой вещества, препятствующего их спадению. Альвеолы пронизаны густой сетью кровеносных сосудов — капилляров. Через их стенки происходит газообмен.

Легкие покрыты оболочкой — легочной плеврой, которая переходит в пристеночную плевру, выстилающую внутреннюю стенку грудной полости. Узкое пространство между легочной и пристеночной плеврой образует плевральную щель, заполненную плевральной жидкостью. Ее роль — облегчать скольжение плевры при дыхательных движениях.