Влияние клеток коры большого мозга на активность дыхательного центра.

Для оценки роли коры большого мозга в регуляции дыхания большое значение имеют данные, полученные с помощью метода условных рефлексов. Если у человека или животных звук метронома сопровождать вдыханием газовой смеси с повышенным содержанием углекислого газа, то это приведет к увеличению легочной вентиляции. Через 10—15 сочетаний изолированное включение метро­нома (условный сигнал) вызывает стимуляцию дыхательных движений, т. е. образовался условный дыхательный рефлекс на определенное число ударов метронома в еди­ницу времени.

Учащение и углубление дыхания, которые наступают до начала физической работы или спортивных состязаний, также осуществляются по механизму условных реф­лексов. Эти изменения в дыхательных движениях отра­жают сдвиги в активности дыхательного центра и имеют приспособительное значение, способствуя подготовке орга­низма к выполнению работы, требующей большой затраты энергии и усиления окислительных процессов.

По мнению М. Е. Маршака, корковая регуляция ды­хания обеспечивает необходимый уровень легочной венти­ляции, темп и ритм дыхания, постоянство уровня углекис­лого газа в альвеолярном воздухе и артериальной крови.

По М. В. Сергиевскому, регуляция активности дыха­тельного центра представлена тремя уровнями.

Первый уровень регуляции — спинной мозг. Здесь располагаются центры диафрагмальных и межребер­ных нервов, обусловливающие сокращение дыхательных мышц. Однако этот уровень регуляции дыхания не может обеспечить ритмичную смену фаз дыхательного цикла, так как огромное количество афферентных импульсов от ды­хательного аппарата, минуя спинной мозг, направляются непосредственно в продолговатый мозг.

Второй уровень регуляции — продолговатый мозг. Здесь находится дыхательный центр, который пе­рерабатывает разнообразные афферентные импульсы, иду­щие от дыхательного аппарата, а также от основных рефлексогенных сосудистых зон. Этот уровень регуляции обеспечивает ритмичную смену фаз дыхания и активность спинномозговых мотонейронов, аксоны которых иннерви-руют дыхательную мускулатуру.

Третий уровень регуляции — верхние отделы головного мозга, включающие и корковые нейроны. Только при участии коры большого мозга возможно адекватное приспособление реакций системы дыхания к -изменяющим­ся условиям окружающей среды.

Дыхание при физической нагрузке

У тренированных людей при напряженной мышечной работе о^ъем легочной вентиляции возрастает до 5- Ю_₃ м³ и даже до !• 10 м³ (50—100 л/мин) по сравнению с 5- 10 —8- 10 м³ (5—8 л) в состоянии относительного физиологического покоя. Повышение минут­ного объема дыхания при физической нагрузке связано с увеличением глубины и частоты дыхательных движений. При этом у тренированных людей, в основном, изменяется глубина дыхания, у нетренированных — частота дыхательных движений.

Изменения функциональной активности системы органов дыхания при физической нагрузке обусловливаются нервными и гуморальными механизмами. При физической нагрузке увеличивается концентрация в крови и тканях углекислого газа и молочной кислоты, которые стиму­лируют нейроны дыхательного центра как гуморальным путем, так и за счет нервных импульсов, поступающих от сосудистых рефлексогенных зон. Кроме того, активность нейронов дыхательного центра усиливается под воздействием нервных импульсов, идущих от проприорецепторов дыхательных и скелетных мышц. Наконец, активность нейронов дыха­тельного центра обеспечивается потоком нервных импульсов, поступаю­щих от клеток коры головного мозга, обладающих высокой чувстви­тельностью к недостатку кислорода и к избытку углекислого газа.

Одновременно с изменением в системе дыхания при физической нагрузке возникают приспособительные реакции в сердечно-сосудистой системе. Увеличиваются частота и сила сердечных сокращений, повыша­ется артериальное давление, происходит перераспределение сосудистого тонуса — расширяются сосуды работающих мышц и суживаются сосуды других областей. Кроме того, открываются дополнительные капилляры в работающих органах и происходит выброс крови из депо.

Значительную роль в координации функций органов и физиологи­ческих систем при физической нагрузке играет кора большого мозга.

Таким образом, система дыхания обеспечивает возрастающие пот­ребности организма в кислороде. Системы же кровообращения и крови, перестраиваясь на новый функциональный уровень, способствуют транс­порту кислорода к тканям и углекислого газа к легким.

Дыхательный объем — количество воздуха, ко­торое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыха­нии. Его объем составляет (300-700 мл). Дыхательный объем обеспечивает поддержание определенного уровня парциального давления кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе, способствуя тем самым нормальному напряжению газов в артериаль­ной крови.

Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое может быть введено в легкие, если вслед за спокойным вдохом произвести максимальный вдох. Ре­зервный объем вдоха равняется (1500—2000 мл). Резервный объем вдоха определяет спо­собность легких к добавочному расширению, необходи­мость в котором имеется при увеличении потребности ор­ганизма в газообмене.

Резервный объем выдоха — тот объем возду­ха, который удаляется из легких, если вслед за спокой­ным вдохом и выдохом произвести максимальный выдох. Он составляет (1500—2000 мл). Резервный объем выдоха определяет степень постоянного растяжения легких.

Остаточный объем — это объем воздуха, кото­рый остается в легких после максимально глубокого выдоха. Остаточный объем равняется (1000—1500 мл) воздуха.

Дыхательный объем, резервные объемы вдоха и выдоха составляют так называемую жизненную емкость легких.

Жизненная емкость легких— самое глубокое дыхание, на которое способен данный человек. Она определяется тем количест­вом воздуха, которое может быть удалено из легких, если после максимального вдоха сделать максимальный выдох.

Жизненная емкость легких у мужчин молодого воз­раста (3,5—4,8 л), у женщин — (3—3,5 л). Показатели жизненной емкости легких изменчивы. Они зависят от пола, возраста, роста, массы, положения тела, состояния дыхательных мышц, уровня возбудимости дыхательного центра и других факторов.

Общая емкость легких состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема воздуха.

Коллапсный воздух — это минимальное коли­чество воздуха, которое остается в легких после двусто­роннего открытого пневмоторакса. Наличие коллапсного воздуха в легких доказывается простым опытом. Уста­новлено, что кусочек ткани легкого после пневмоторак­са плавает в воде, а легкое мертворожденного (недышав­шего) плода тонет.

Частота и глубина дыхания может оказать значитель­ное влияние на циркуляцию воздуха в легких во время ды­хания или на легочную вентиляцию.

Легочная вентиляция — количество воздуха, обмениваемое в 1 мин. За счет легочной вентиляции обно­вляется альвеолярный воздух и в нем поддерживается парциальное давление кислорода и углекислого газа на таком уровне, который обеспечивает нормальный газо­обмен. Легочную вентиляцию определяют путем умноже­ния дыхательного объема на число дыханий в 1 мин (минутный объем дыхания). У взрослого человека в со­стоянии относительного физиологического покоя легочная вентиляция составляет (6—8 л) в 1 мин.