Mecanisme de reglementare a respirației umane

În conformitate cu necesitățile metabolice ale sistemului respirator asigură schimbul de gaze de O2 și CO2 între mediu și organism. Această funcție vitală reglementează rețeaua de numeroase neuroni interdependente ale SNC situate în mai multe regiuni ale creierului și combinate într-un concept complex „centru respirator“. Atunci cand este expus la stimuli structurii nervoase și umorale apare adaptarea funcției respiratorii la schimbarea condițiilor de mediu. Structurile necesare pentru apariția ritmului respirator, au fost descoperite în bulbul rahidian. Transection din bulbul rahidian în partea de jos zona IV ventriculul conduce la încetarea respirației. Prin urmare, în principal centrul respirator pentru a înțelege totalitatea nucleelor ​​respiratorii neuronale specifice ale bulbul rahidian.

centrul respirator controlează cele două funcții principale: motorul. care se manifestă sub forma unei reduceri a mușchilor respiratori și homeostatic. referitoare la menținerea unui mediu intern constant al organismului atunci când se schimbă conținutul 02 și CO2. Motorul sau funcția motorie a centrului respirator, cuprinde generarea unui ritm respirator și patterning acestuia. Datorită acestei caracteristici este integrarea cu alte funcții ale respirației. Prin respiratie modele ar trebui să fie țină cont de durata de inspirație și expirație, valoarea volumului mareelor, volumul respirator minut. Funcția homeostatic a centrului respirator mentine stabile valori ale gazelor respiratorii în sânge și în lichidul extracelular al creierului, funcția respiratorie se adaptează la condițiile modificate ale mediului de gaz și de alți factori de mediu.

Localizare și funcționale proprietăți ale neuronilor respiratorii

In coarnele anterioare ale măduvei spinării la nivelul C3 - C5 motoneuronilor sunt localizate, formând nervul frenic. Motoneuronilor inervează mușchii intercostale sunt în coarnele anterioare la nivelul T2 - T10 (T2 - T6 - motoneuronilor mușchilor inspirator, T8-T10 - expirator). Se constată că unele motoneuronilor ajustat preferabil respiratorie și altele - în principal mușchii poznotonicheskuyu activitatea intercostale.

Neuronii bulbar centru respirator situat în partea inferioară a IV ventricul în formarea reticular medială a bulbul rahidian si forma dorsala si grupul respirator ventral. neuronii respiratorii a căror activitate produce inspirație sau de expirare, numit inspiratorie și neuronii expirator. Intre grupuri de neuroni care controleaza inhalare și expirația, există o relație de reciprocitate. Excitația centrul expirator este însoțită de inhibarea în centrul inspirator și vice-versa. neuronii inspirator și expirator, la rândul lor, sunt împărțite în „timpurie“ și „târziu“. Fiecare ciclu de respiratie incepe cu activarea „precoce“ neuroni inspiratorii, apoi excitat „târziu“ neuroni inspiratorii. De asemenea, în mod constant excitat „devreme“ și „întârziere“ neuronilor expirator care inhiba neuronii inspiratorii și a opri respirația. Cercetările moderne au arătat că, în bulbul rahidian este nici o diviziune clară în departamentele inspiratorii și expiratorii, și există grupuri de neuroni respiratorii cu o funcție specifică.

Activitatea spontană a neuronilor din centrul respirator începe să apară spre sfârșitul perioadei de dezvoltare fetale. Excitarea centrului respirator la fetus apare pacemaker datorită proprietăților rețelei neuronilor respiratorii ale bulbul rahidian. Deoarece formarea de conexiuni sinaptice ale centrului respirator cu diversele departamente ale mecanismului central de stimulator cardiac sistemului nervos al activității respiratorii își pierde treptat semnificația fiziologică.

Neuronii respiratorii pontini sunt nucleul care formează centrul pnevmotaksichesky. Se crede ca neuronii respiratorii pod participante la mecanismul de schimbare în inspirator și expirator și reglează amplitudinea volumului mareelor. neuronii respiratorii ale bulbul rahidian și pons interconectate căilor ascendente sau descendente neuronale și funcționează la unison. După ce a primit impulsuri din centrul inspirator al bulbul rahidian, centru de pnevmotaksichesky le trimite la centrul expirator al bulbul rahidian, ultimul interesant. neuronii inspiratorie sunt inhibate. Insuficiența măduvei între bulbul rahidian și puntea se extinde faza de inspirare. nucleul hipotalamo coordonează comunicarea cu circulația de respirație.

Anumite zone ale cortexului cerebral se realizează reglarea arbitrară a respirației, în conformitate cu caracteristicile influenței asupra organismului a factorilor de mediu și schimbările homeostatice aferente.

Astfel, vedem că controlul respirației - un proces complex, realizat printr-o varietate de structuri neuronale. Controlul procesului se realizează respirație ierarhie clară a diferitelor componente și structuri ale centrului respirator.

reflexelor respirației

Neuronii sunt centrul respirator datorită numeroaselor mechanoreceptors căilor respiratorii și alveolele plămânilor și receptorii vasculari zonele reflexe. Datorită acestor conexiuni se realizează reflexelor foarte diversă, complexă și biologic important al respirației și coordonarea acestuia cu alte funcții ale corpului.

Există mai multe tipuri de mecanoreceptorii: receptori lent de adaptare de lumină stretching, iritante mecanoreceptorii să se adapteze rapid și J-receptori - „yukstakapillyarnye“ receptori de lumină.

lent de adaptare receptorii situate în lumina intindere a musculaturii netede a traheei și bronhiilor. Acești receptori sunt încântați de inspirație, impulsuri de la ele prin fibrele aferente ale nervului vag intră în centrul respirator. Sub influența lor, a inhibat activitatea neuronilor inspirare din bulbul rahidian. Respirația se oprește începe expirația, la care se întind receptorii inactive. Inhibarea Reflex plămâni prin inhalare întindere numit reflex Hering - Breuer. Acest reflex controlează adâncimea și viteza de respirație. Acesta este un exemplu de reglementare a principiului feedback-ului. Dupa sectionarea nervii vagi respirația devine rară și profundă.

mechanoreceptors iritantă adaptare rapidă, localizate în mucoasa traheei și bronhiilor sunt excitat la schimbări bruște ale volumului pulmonar, întindere sau atelectazia, atunci când este aplicat pe mucoasa traheei și stimulii bronhiile, mecanice sau chimice. iritație Receptorii iritante rezultat este frecventă, respirație superficială, reflexul de tuse sau bronhoconstricție reflex.

J-receptori - „yukstakapillyarnye“ receptorii de lumină se găsesc în interstițiu și bronhiile respiratorii alveolar în apropierea capilarelor. Impulsurile de la J-receptorul cu creșterea presiunii în circulația pulmonară, sau creșterea volumului de fluid interstițial în plămâni (edem pulmonar), sau embolie vaselor pulmonare mici, precum și prin acțiunea substanțelor biologic active (nicotină, prostaglandine, histamină) prin fibrele lente ale nervului vag intra în centrul respirator - respirația devine frecventă și superficială (respirație dificilă).

semnificație biologică, în special din cauza condițiilor de mediu și a deteriorării poluării aerului sunt reflexe de protecție respiratorie - strănut și tuse.

Strănut. Stimularea receptorilor mucoasei nazale, de exemplu, particule de praf sau substanță gazoasă, fumul de tutun, apă provoacă bronhoconstricție, bradicardie, scăderea debitului cardiac, îngustarea vaselor din piele și mușchi. Diverse iritație mecanică și chimică a mucoasei nazale care provoacă puternice respirație profundă - strănut, promovează dorința de a scăpa de stimul. Prin acest reflex aferenti este nervul trigemen.

Tusea apare în timpul stimulării chemoreceptorilor mecano și ale faringelui, laringelui, traheea și bronhiile. Astfel, după inhalare a redus puternic musculare expirator brusc crește presiune intratoracică și intrapulmonar (până la 200 mm Hg. V.), glota se deschide și aerul din tractul respirator sub presiune ridicată este eliberată în afara și elimină agent iritant. Reflexul de tuse este primar reflexul vagal pulmonară.

reflexele proprioceptive ale mușchilor respiratori

Din fusuri neuromusculare și receptori tendon Golgi localizate în mușchii intercostali și mușchii abdomenului, impulsurile sunt aplicate la segmentele corespunzătoare ale măduvei spinării și apoi la bulbul rahidian, centrele creierului care controlează starea mușchilor scheletici. Ca urmare, reglementarea întreruperilor de energie electrică, în funcție de lungimea inițială a mușchilor și a le oferi rezistența sistemului respirator.

reglementarea Reflector de respirație, de asemenea, transportate Chemoreceptors periferice și centrale. așa cum sunt prezentate în secțiunea Regulamentul umoral.

Regulamentul umoral de respirație

Majore centre stimul respirator fiziologice este dioxidul de carbon. Respiratia reglementarea face menținerea unui conținut normal de CO2 în sânge și aer arterial alveolar. Creșterea de CO2 în aerul alveolar cu 0,17% determină o dublare a MOU, dar reducerea O2 de 39-40% nu produce modificări semnificative în cadrul MOU.

Cu o creștere a concentrației de CO2 cabine închise ermetic închise la 5 - 8% din examinate a existat o creștere a ventilației pulmonare 7-8 ori. Astfel, concentrația de CO2 în aerul alveolar nu este substanțial crescută, deoarece caracteristica principală a regulamentului respirației este necesitatea de a regla volumul de ventilație pulmonară, compoziția constantă de susținere a aerului alveolar.

Activitățile centrului respirator depinde de compoziția sângelui care curge la creier comune arterele carotide. În 1890 s-a arătat în experimentele lui Frederick circulație transversală. Cei doi câini au fost sub anestezie, tăiat și conectat cruce arterele carotide și venele jugulare. În acest caz, primul câine cap de câine iriga al doilea și vice-versa. Dacă unul dintre câini, de exemplu, în primul rând, blocarea traheea și, astfel, provoca asfixie, The hiperpnee dezvoltat la al doilea câine. La început câinele, în ciuda creșterii tensiunii arteriale și a CO2 din sânge reducerea stresului 02, dezvoltat apnee de somn, la fel ca în artera carotidă prstupala sânge de-al doilea câinele ei, care, ca urmare a hiperventilatie, a scăzut tensiunea de CO2 în sângele arterial.

Dioxid de carbon, ioni de hidrogen și moderată cauza hipoxie crescută respirație. Acești factori spori activitatea centrului respirator, afectarea periferica (arterial) și chemoreceptors centrale (modulare) care reglementează respirație.

Chemoreceptors arteriale situate în sinusul carotidian și arcul aortic. Acestea sunt situate în corpuri speciale, bogat furnizate cu sângele arterial. Chemoreceptors aortic afectează respirația prost și sunt mai importante pentru reglarea circulației sângelui.

Chemoreceptors arteriali sunt formațiuni de receptori unice, care hipoxie are un efect de stimulare. Organismele influențează, de asemenea, sunt carotide aferenti îmbunătățite prin creșterea tensiunii arteriale de dioxid de carbon și concentrația ionilor de hidrogen. Efectul stimulator al hipoxie și hipercapnie pe Chemoreceptors este sinergică, în timp ce în condițiile de sensibilitate chemoreceptor hiperoxiei la dioxid de carbon scade brusc. Chemoreceptors arteriali informează centrul respirator al tensiunii 02 și CO2 în sânge, este trimis la creier.

După secționarea arterei (periferice) Chemoreceptors la animale experimentale dispar sensibilitatea centrului respirator la hipoxie, dar a păstrat complet răspunsul respirator la hipercapnie și acidoză.

Chemoreceptors centrale sunt situate în lateral bulb rahidian la piramide. Perfuzarea soluției creier regiune a redus pH-ul dramatic îmbunătățește respirație și respirație la pH ridicat slăbește până de apnee. Același lucru se întâmplă cu răcirea sau prelucrarea suprafeței alungite anestezice creierului. Chemoreceptors Central, exercitând o puternică influență asupra activității centrului respirator, schimbă în mod fundamental de ventilație. Se constată că reducerea pH-ului lichidului cefalorahidian numai 0,01 însoțită de o creștere a ventilației pulmonare la 4 l / min.

Chemoreceptors Central răspunde la schimbările în tensiune CO2 în sângele arterial mai târziu chemoreceptorii periferice, ca și pentru difuzia CO ^ din sânge în lichidul cefalorahidian si apoi in creier are nevoie de mai mult timp. Hipercapnie și acidoză stimulează și hipocapnia și alcaloză - inhibă chemoreceptorii centrale.

Pentru a determina sensibilitatea chemoreceptorilor centrale pentru a schimba pH-ul fluidului extracelular al creierului, studii de sinergism si antagonism gazelor respiratorii, interacțiunea sistemului respirator și cardiovascular utilizează metoda reinhilare. Când respirație într-un sistem închis exhalat SOD determină o creștere lineară a concentrației de CO ^ și, simultan, crește concentrația ionilor de hidrogen în sânge și în lichidul extracelular al creierului.

Colectarea neuronilor respiratorii ar trebui să fie privită ca o constelație de instituții implicate în mecanismul central al respirației. Astfel, în locul termenului „centru respirator“ corect pentru a vorbi despre respirație reglementarea sistemului central, care include structura cortexului cerebral, anumite zone și un miez intermediar, mijloc, medula, Pons, neuronii maduvei spinarii cervicale si toracice, centrale și chemoreceptors periferice și mechanoreceptors ale sistemului respirator.

Originalitatea funcției respiratorii este faptul că este atât automat și controlat în mod arbitrar,