Регуляция дыхания

Управление дыханием осуществляется по принципу обратной связи: при отклонении от оптимальных величин регулируемых параметров (рН, напряжение О₂, СО2),изменение вентиляции направлено на их нормализацию.

1. Нервная регуляция дыхания

Дыхательный центр – совокупность взаимно связанных нейронов ЦНС, обеспечивающих координирующую роль в организации ритмической деятельности дыхательных мышц и приспособлении дыхания к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.

1. Спинальный уровень

В спинном мозге располагаются нервные центры, иннервирующие диафрагму (передние рога серого вещества III и IV шейных сегментов), и межреберные мышцы (грудные сегменты спинного мозга).

2. Бульбарный уровень

В Дорсальном ядре продолговатого мозга располагаются инспираторные нейроны (нейроны вдоха), в Вентральном ядре – экспираторные нейроны (нейроны выдоха). Дыхательный центр продолговатого мозга обладает автоматией, т.е. постоянной ритмической активностью. Инспираторные нейроны разряжаются в фазу вдоха, экспираторные нейроны активны во время выдоха. Поочередное автоматическое возбуждение нейронов обеспечивает чередование вдоха и выдоха. В дыхательном центре работает механизм, ограничивающий одновременное возбуждение нейронов вдоха и выдоха: при возбуждении инспираторных нейронов по коллатеральным волокнам запускаются процессы, вызывающие торможение экспираторных нейронов.

3. Уровень Варолиева моста

В медиальной части Варолиева моста располагается пневмотаксический центр, состоящий из инспираторных и экспираторных нейронов. Пневмотаксический центр участвует в переключении фаз дыхания (при разрушении этого центра вдохи становятся затянутыми, глубокими) а также изменяет активность нейронов дыхательного центра продолговатого мозга в процессе приспособления организма к изменяющимся условиям.

4. Уровень промежуточного мозга

Гипоталамус промежуточного мозга регулирует ритм и глубину дыхательных движений при поведенческих актах и адаптационных процессах (при болевых раздражениях, эмоциональном возбуждении, физической работе, терморегуляции).

5. Корковый уровень

Кора больших полушарий обеспечивает двух групп процессов:

1). Гомеостатическая регуляция – поддержание постоянства газового состава артериальной крови.

2). Поведенческая регуляция – процессы, приспосабливающие дыхание к изменяющимся условиям среды.

Дыхание изменяется: - условнорефлекторно, т.е. подготовка к предстоящей деятельности («предстартовое состояние»);

- произвольно;

- в процессе речи, пения.

2. Гуморальная регуляция дыхания

Инспираторные нейроны дыхательного центра высоко чувствительны к содержанию СО₂ и ионов Н⁺ в крови.

Афферентная сигнализация о газовом составе внутренней среды организма обеспечивается информацией от центральных (бульбарных) и периферических (артериальных) хеморецепторов.

1). Артериальные (периферические) хеморецепторы находятся в каротидном синусе и дуге аорты. Они содержат сложно устроенный рецепторный аппарат, реагирующий на изменение газового состава артериальной крови: снижение напряжения кислорода (гипоксемию), повышение напряжения углекислого газа (гиперкапнию), увеличение концентрации ионов водорода (ацидоз). При снижении рН артериальной крови на 0,1 ед. вентиляция легких повышается на 2 л/мин.

2). Центральные хеморецепторы располагаются в продолговатом мозге. Чувствительность центральных хеморецепторов более высокая, чем периферических: снижение рН на 0,01 ед. увеличивает вентиляцию легких на 4 л/мин.

Увеличение напряжения СО₂ в артериальной крови называется гиперкапния. При увеличении содержания в крови СО₂ с 40 до 60 мм.рт.ст. минутный объем дыхания возрастает с 7 до 65 литров в минуту. Если напряжение СО₂ становится выше 70 мм.рт.ст., активность дыхательных нейронов блокируется и возникает асфиксия.