Дыхательный центр
1) В продолговатом мозге находится бульбарный дыхательный центр (в ретикулярной формации в области дна IV желудочка, который состоит из отдела вдоха (инспираторный) и отдела выдоха (экспираторный).
2) Варолиев мост регулирует продолжительность фаз вдоха и выдоха и паузы между ними. Здесь находится центр пневмотаксиса - переключение фаз вдоха и выдоха.
3) Спинной мозг получает импульсы от продолговатого, которые идут к диафрагме и межрёберным мышцам.
4) Гипоталамус регулирует дыхание при физической работе; осуществляет связь дыхания с обменом веществ и терморегуляцией в организме.
5) Лимбическая система связывает дыхание с вегетативной регуляцией органов и с эмоциями.
6) Кора больших полушарий регулирует дыхание во время разговора, дублирует автоматию дыхательного центра и др.
Рефлекторная регуляция дыхания
1.Влияние с хеморецепторов на дыхательный центр
Хеморецепторы реагируют на РО2, РСО2 и рН крови и других жидкостей.
1) Центральные – располагаются в продолговатом мозге и мосте. Они очень чувствительны к изменению рН и РСО2 в ликворе.
2) Периферические - находятся в сосудах, тканях внутренних органов, но особенно – в дуге аорты и каротидном синусе. Афферентные импульсы от них проводятся по н. Циона-Людвига (ветвь X пары) и н. Геринга (ветвь IX пары). Они очень чувствительны к снижению РО2 в артериальной крови.
Стимулируют лёгочную вентиляцию гиперкапния, гипоксемия и ацидоз.
2. Влияние с механорецепторов на дыхательный центр
Механорецепторы регулируют частоту и глубину дыхания.
а) Рецепторы растяжения расположены в гладких мышцах трахеи и бронхов. Они реагируют на увеличение объема легких при вдохе; с них возникает тормозящий рефлекс Геринга-Брейера: прекращается вдох и начинается выдох.
б) Ирритантные рецепторы в слизистой гортани, трахеи и бронхов реагируют на быстрое изменение объема лёгких, на механические воздействия (пыль, дым), пары химических веществ. В результате сужаются бронхи, голосовая щель, сосуды кожи и мышц и возникает частое поверхностное дыхание . С этих рецепторов формируются рефлексы кашля: сначала происходит вдох, а затем сильный выдох и наступает кашлевой рефлекс, воздух из легких выбрасывается через рот; это – основной рефлекс вагуса.
в) Юкста-рецепторы находятся в интерстиции альвеол и дыхательных бронхов. Они реагируют на давление жидкости в межклеточном пространстве лёгких; с них формируется одышка.
г) Механорецепторы бронхиол реагируют на дым, лёгочную эмболию и наступает гиперпноэ – бронхоконстрикция, секреция слизи. В результате может наступить остановка дыхания - апноэ.
д) При механическом раздражении носоглотки сокращается диафрагма, наружные межреберные мышцы и происходит вдох ( у новорожденного).
Чихание. Раздражение рецепторов вызывает сужение бронхов, сужение сосудов кожи и мышц, сначала возникает сильный глубокий вдох, а затем выдох и воздух из легких выбрасывается через нос, происходит чихание (афф. ветвь тройничного нерва).
Регуляция вентиляции лёгких
При действии СО2 в отделе вдоха возникают нервные импульсы, которые поступают в передние рога С3 –С4, оттуда импульсы поступают по диафрагмальному нерву к диафрагме. Одновременно из отдела вдоха нервные импульсы идут в передние рога Т2,4-Т10, оттуда по межреберным нервам к межреберным и межхрящевым мышцам. Мышцы диафрагмы и межреберные сокращаются, объём грудной клетки увеличивается. Давление в плевральной полости становится ещё более (-), лёгкие растягиваются, в них засасывается воздух и происходит вдох.
При растяжении лёгких импульсы от механорецепторов альвеол по афферентным волокнам вагуса поступают в отдел выдоха и возбуждают его. Одновременно нервные импульсы из отдела вдоха поступают в мост в центр пневмотаксиса, а от него к отделу выдоха. В нём возникает возбуждение, и оно тормозит отдел вдоха. Моментально прекращается поток импульсов к дыхательным мышцам. (-) давление в плевральной полости уменьшается. Объем грудной клетки становится меньше и лёгкие уменьшаются, а давление в них становится выше атмосферного, воздух выходит из лёгких – происходит выдох.
Дыхание в измененных условиях
1. Дыхание при пониженном атм. давлении. Оно может возникнуть при подъеме человека на большую высоту. Основным следствием пониженного атм.давления является гипоксия. На высоте 2,5-5 км происходит увеличение вентиляции лёгких, обусловленное стимуляцией каротидных хеморецепторов. Одновременно увеличивается ЧСС и повышается АД. Эти реакции направлены на усиление снабжения тканей О2. Но при сильном увеличении вентиляции легких снижается РСО2 в альвеолярном воздухе и СО2 удаляется из крови. При этом гипоксия сочетается с гипокапнией. Сразу ослабевает стимуляция хеморецепторов (в основном центральных) и уменьшается вентиляция легких. На высоте 4-5 км еще более снижается атм. давление и наступает высотная болезнь: слабость, цианоз, снижение ЧСС, АД, головные боли. Может наступить потеря сознания. Наступает дыхание Чейна-Стокса - периодическое изменение частоты дыхания. Такое дыхание может наступить также у недоношенных детей и во сне.
У жителей высокогорных мест практически отсутствует реакция на гипоксию. Результатами такой адаптации являются: повышенное содержание СО2 и понижение содержания О2 в крови из-за снижения чувствительности периферических хеморецепторов к гипоксии, увеличение плотности капилляров, возрастает кислородная емкость крови за счет увеличения количества эритроцитов и роста концентрации гемоглобина.
2. Дыхание при высоком атм. давлении. Во время водолазных работ увеличивается количество азота, растворенного в крови. При быстром подъеме водолаза газы не успевают выделиться из организма и образуются пузырьки - говорят, что кровь "закипает". О2 и СО2 не представляют большой опасности, так как быстро связываются кровью и тканями. Особенно страшен азот - он закупоривает мелкие сосуды и наступает кессонова болезнь. При этом появляются боли в мышцах, головокружение, рвота, одышка, потеря сознания, параличи. Для лечения необходимо больного опять погрузить на большую глубину и затем поднимать его очень медленно. При погружении на большие глубины для дыхания применяют гелиево-кислородные смеси, так как гелий почти нерастворим в крови и обладает малой плотностью.
3. Дыхание при физической нагрузке. При мышечной работе учащается дыхание и увеличивается глубина дыхательных движений. В покое МОД составляет 6-8 л воздуха, при мышечной работе 50-60 л в минуту. Импульсы к дыхательным мышцам поступают из гипоталамуса, лимбической системы, двигательной зоны коры больших полушарий и из проприорецепторов работающих мышц. При физической работе усиливается работа сердца. За счет увеличения систолического объема и ЧСС возрастает в 2-3 раза минутный объем крови. Депонированная кровь выходит в кровяное русло, тем самым увеличивается количество эритроцитов, а значит и гемоглобина. Это приводит к увеличению кислородной емкости легких. Далее происходит расширение сосудов мышц, открываются дополнительные капилляры. Кровь в организме перераспределяется и она в большем количестве притекает к рабочим органам.
Дыхание чистым кислородом во время физической работы снижает вентиляцию легких, уменьшая возбудимость артериальных хеморецепторов.
ТЕРМИНЫ, УПОТРЕБЛЯЕМЫЕ В ЛЕКЦИИ "ДЫХАНИЕ"
1. Гипоксия ‑ пониженное содержание О2 в тканях.
2. Гипоксемия ‑ пониженное напряжение О2 в крови. Следствием гипоксемии является гипоксия.
3. Гиперкапния ‑ повышенное напряжение СО2 в крови.
4. Гипероксия ‑ повышенное напряжение О2 в крови.
5. Гипокапния ‑ пониженное напряжение СО2 в артериальной крови.
6. Асфиксия ‑ это состояние, при котором гиперкапния и гипоксия существуют одновременно, в результате нарушения проходимости воздухоносных путей.
7. Эйпноэ ‑ это нормальное дыхание в состоянии покоя.
8. Гиперпноэ ‑ наступает при гиперкапнии и снижении рН крови (ацидоз); увеличивается вентиляция лёгких и выводится избыток СО2 из организма.
9. Апноэ ‑ наступает при гипокапнии и повышении рН крови, что приводит к уменьшению вентиляции и остановке дыхания.
10.Одышка ‑ развивается при повышении давления в малом круге кровообращения, отёке лёгких, действии никотина. Одышка сопровождается учащением дыхательных движений.