Структурно-функциональная организация дыхательного центра. Регуляция вентиляции легких.
Ритмическая последовательность вдоха и выдоха, изменение характера дыхательных движений в зависимости от состояния организма (покой, работа различной интенсивности, эмоциональные проявления и т. д.) обусловлены наличием дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге. Дыхательный центр - совокупность нейронов, обеспечивающих деятельность аппарата дыхания и его приспособление к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды.
Дыхательный центр - парное, симметрично расположенное образование, в состав которого входят вдыхательная и выдыхательная части.
Предполагают, что в продолговатом мозге локализованы центры вдоха, выдоха и судорожного дыхания. В верхней части моста мозга (варолиев мост) находится пнеймотаксический центр, который контролирует деятельность расположенных ниже центров вдоха и выдоха и обеспечивает правильное чередование циклов дыхательных движений.
Дыхательный центр, расположенный в продолговатом мозге, посылает импульсы к мотонейронам спинного мозга, иннервирующим дыхательные мышцы. Диафрагма иннервируется аксонами мотонейронов, расположенных на уровне III-IV шейных сегментов спинного мозга. Мотонейроны, отростки которых образуют межреберные нервы, иннервирующие межреберные мышцы, расположены в передних рогах грудных сегментов спинного мозга (III-XII).
Дыхательный центр обладает автоматией. В нем автоматически возникает ритмическое возбуждение с частотой 14-16 раз в минуту из-за обменных процессов в самих нейронах, которые очень чувствительны к недостатку кислорода. Т.к. дыхательная мускулатура образована поперечнополосатой мышечной тканью, человек способен произвольно изменять вентиляцию легких. Это возможно, т.к. деятельность дыхательного центра продолговатого мозга находится под контролем коры больших полушарий.
В стенке легких имеются механорецепторы, которые возбуждаются при достижении легкими определенной степени растяжения при вдохе. От этих рецепторов поступают импульсы в дыхательный центр, взывая расслабление дыхательных мышц. В дыхательном центре ритмично возникает возбуждение и торможение.
Показатели и регуляция вентиляции легких в условиях измененной газовой среды (недостаток кислорода, избыток углекислого газа, изменённое атмосферное давление) и при физической нагрузке.
У тренированных людей при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50—100 л/мин по сравнению с 5—8 л в состоянии относительного физиологического покоя. Повышение минутного объема дыхания при физической нагрузке связано с увеличением глубины и частоты дыхательных движений. У тренированных людей, в основном, изменяется глубина дыхания, у нетренированных — частота дыхательных движений.
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. 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 возникают приспособительные реакции в сердечно-сосудистой системе. Увеличиваются частота и сила сердечных сокращений, повышается АД, расширяются сосуды работающих мышц и суживаются сосуды других областей.