§ 7. Регуляція дихання

Дихальні м’язи можуть скорочуватись довільно. Проте після навмис­ного посилення дихання обов’язково настане тимчасова затримка дихання, а після свідомої затримки дихання настає (незалежно від нашої волі) тим­часове посилення дихання. Дихальні рухи відбуваються і під час сну та в інших випадках, коли свідомість виключена. Всі ці факти дозволяють зробити висновок про саморегуляцію дихальних рухів.

Дихальний центр. Ще в XIX ст. експериментальне було доведено, що в довгастому мозку є група нервових клітин, діяльність яких викликає ритмічні скорочення дихальної мускулатури. Ця група нервових клітин дістала назву дихального центра. Російський фізіолог М. О. Миславський довів, що дихальний центр розміщений в середній третині довгастого мозку. Руйнування ділянки довгастого мозку з дихальним центром призводить до припинення дихання і до смерті. Те саме відбувається, коли в тварини зробити переріз на межі між довгастим і спинним мозком. Але коли переріз зроблено вище довгастого мозку, то дихання не припиняється.

Проте, хоч дихання можливе тільки при цілості дихального центра, який міститься в довгастому мозку, відокремлення довгастого мозку, а отже, і дихального центра, від вищих відділів головного мозку порушує регуляцію дихання. Таким чином, експериментальне доведено, що в регуляції ди­хання беруть участь вароліїв міст, середній мозок, підгорбикова ділянка та деякі підкорові утворення. Безпосередню участь в регуляції дихання бере також кора головного мозку.

Отже, в поняття «дихальний центр» входять всі ділянки центральної нервової системи, від погодженої діяльності яких залежить нормальне дихання.

Ритмічне скорочення дихальних м’язів залежить від ритму імпульсів, що надходять до них з дихального центра.

Рефлекторна регуляція. Фізіологічним механізмом, який впливає на дихальний центр, а через нього на дихальні м’язи, е рефлекторний механізм. Діяльність дихального центра змінюється під впливом збуджень, що над­ходять до нього з периферії, та з внутрішньої поверхні легень. Багато зовнішніх подразників, як наприклад різкий неприємний запах, раптовий укол шкіри, постріл та інші; можуть рефлекторно змінити дихання. У кож­ному з цих випадків збудження з периферії по доцентрових нервах може дійти до дихального центра.

Усяке збудження дихального центра змінює нервові імпульси, які від нього надходять до дихальних м’язів, а це призводить до зміни ди­хання — збільшення частоти його і глибини або, навпаки, послаблення і спо­вільнення.

Особливо велике значення в регуляції дихання мають доцентрові нер­вові волокна, закінчення яких лежать у самих легенях. При спаданні ле­гень під час видиху відбувається механічне подразнення чутливих закін­чень блукаючого нерва, які містяться в стінках альвеол. Нервове збудження, що виникає при цьому, надходить у дихальний центр і збуджує його. Від дихального центра надходять імпульси до дихальних м’язів, які у відповідь скорочуються, і відбувається вдих.

Під час вдиху легені розтягуються, а це спричиняє механічне подраз­нення інших закінчень блукаючого нерва в легенях. Збудження, що в них виникає, досягає дихального центра і викликає гальмування його. Внаслі­док цього з дихального центра перестають надходити імпульси до дихаль­них м’язів, останні розслаблюються і відбувається видих.

Таким чином, відбувається рефлекторна саморегуляція дихання: видих викликає вдих, а вдих викликає видих.

Оскільки в регуляції дихання бере участь і кора головного мозку, людина може до певної міри довільно змінювати частоту і глибину дихання. Дихання змінюється також при різних емоційних станах.

Дихання у дітей молодшого шкільного віку аритмічне. При виконанні м’язової роботи (писання, малювання, фізичні вправи тощо) діти 7—11 років схильні затримувати дихання. Ці особливості зумовлені в основному ще недосконалою координацією дихальних рухів з боку дихального центра. Дихальний центр у дітей легко збуджується, тому дихання у них значно прискорюється при психічних збудженнях, незначних фізичних вправах, невеликому підвищенні температури тіла і навколишнього середовища. У зв’язку з цим дітям особливо корисні співи, фізичні вправи, посильна фізична праця, ігри і доступні види спорту, які зміцнюють дихальну мускулатуру, вправляють нервоворуховий апарат і сприяють виробленню глибшого і більш ритмічного дихання.

Гуморальні впливи на дихальний центр. У стінках кровоносних судин є спеціальні нервові закінчення — хеморецептори, що сприймають зміну хімічного складу крові. Особ­ливо чутливі ці рецептори до концентрації вуглекислого газу і кисню в крові. Підви­щення концентрації вуглекис­лоти в крові подразнює хе­морецептори і рефлекторно викликає прискорення і по­глиблення дихання. Зниження концентрації кисню в крові так само подразнює ці хемо­рецептори і рефлекторно під­силює дихання.

Збільшення концентрації вуглекислого газу в крові може і безпосередньо впли­вати на дихальний центр. Збільшення кількості вуглекислого газу в крові, яка омиває дихальний центр, спричиняє збільшення ЇЇ і в самих клітинах дихального центра, дихальний центр при цьому збуджується, в результаті чого дихальні рухи посилюються і прискорюються. Так триває доти, поки внаслідок поси­леного дихання концентрація вуглекислоти в крові знову не знизиться до нормального рівня.

Гуморальна регуляція дихання особливо чітко проявляється при поси­леній м’язовій діяльності, під час якої в крові збирається багато вуглекис­лого газу і, як наслідок цього, збільшення частоти і глибини дихання. Після припинення м’язової діяльності кров швидко звільняється від над­лишку вуглекислого газу і дихання стає спокійним.

Вплив зміни хімічного складу крові на діяльність дихального центра підтверджується дослідом з перехресним кровообігом у двох собак. У двох собак перерізують сонні артерії і з’єднують їх між собою так, що кров з тулуба першого собаки тече в голову другого собаки, а кров з тулуба другого собаки — в голову першого собаки. Другі сонні артерії затискують. Якщо тепер затиснути трахею першого собаки, то задишка настає в другого собаки, голова якого живиться кров’ю першого собаки. Така зміна дихання пояснюється тим, що затискування трахеї в першого собаки при­вело до скупчення надлишку вуглекислого газу в його крові, а оскільки його кров омиває головний мозок другого собаки, то вона і впливає на діяль­ність його дихального центра, викликаючи задишку. Отже, вуглекислий газ є специфічним подразником дихального центра.

Захисні рефлекси. Дуже важливе значення мають захисні рефлекси з слизових оболонок дихальних шляхів. Ці рефлекси перешкоджають по­паданню в дихальні шляхи шкідливих речовин або сприяють видаленню подразнюючих речовин, які вже попали туди. Так, при подразненні пилом або слизом чутливих рецепторів у гортані і трахеї повітря судорожне ви­штовхується з легень при широко розкритій голосовій щілині (кашель). З виштовхнутим повітрям видаляється й подразник. При подразненні сли­зової оболонки носа виникає чхання. При чханні, як і при кашлі, людина робить глибокий вдих, а потім дуже сильний і швидкий видих при закри­тому роті.