Дыхательная система: контроль за респирацией
Контроль за респирацией
-
Основной ритм дыхания контролируется дыхательным центром, находящемся в продолговатом мозге.
-
Этот ритм модифицируется сигналами от сенсорных рецепторов и других отделов мозга.
цели
-
Понять как дыхательный центр контролирует дыхание для поддержания гомеостаза;
-
Исследовать как рСО2, рН, рО2 и другие факторы влияют на вентиляцию;
-
Исследовать факторы, приводящие к повышению вентиляции при физических упражнениях.
-
Что необходимо знать:
-
Основные принципы гомеостаза,
-
Общую анатомию мозга,
-
Роль инспираторных и экспираторных мышц,
-
Определение рН,
-
Интерпретацию кривой диссоциации оксигемоглобина.
Гомеостаз и контроль дыхания
-
Контроль за дыханием базируется на основных принципах гомеостаза:
-
рСО2, рН, рО2 артериальной крови
-
Хеморецепторы
-
Дыхательный центр
-
Дыхательные мышцы
-
Вентиляция
Инспираторный центр
-
Основной ритм дыхания контролируется дыхательными центрами, локализованными в продолговатом мозге и мосте ствола мозга.
-
Инспираторный центр (дорсальная инспираторная группа) обеспечивает автоматическую инициацию вдоха.
-
Инспираторный центр посылает нервные импульсы по диафрагмальному нерву к диафрагме и по межреберным нервам к наружным межреберным мышцам.
-
Нормальный ритм дыхания в покое 12-15 в минуту.
Инспираторный центр
Другие центры, контролирующие дыхание
-
Экспираторный центр в продолговатом мозге проявляет свою работу только при форсированном выдохе, стимулируя внутренние межреберные мышцы и мышцы живота.
-
Другие дыхательные центры в мосте модифицируют вдох, позволяя осуществлять плавный переход между вдохом м выдохом. Их точная роль не вполне ясна.
Локализация хеморецепторов
-
Основной дыхательный ритм модифицируется входящими влияниями с центральных и периферических хеморецепторов. Они отвечают на изменения рСО2, рН, рО2 артериальной крови, которые являются наиболее важными характеристиками эффективности вентиляции.
-
Центральные хеморецепторы расположены в продолговатом мозге и реагируют на рН, которая в свою очередь, ассоциирована с уровнем СО2 в цереброспинальной жидкости IV желудочка. Хеморецепторы непосредственно связаны с дыхательным центром.
Локализация хеморецепторов
-
Периферические хеморецепторы расположены в тельцах дуги аорты и каротидного синуса. Они оценивают рСО2, рН, рО2 артериальной крови.
-
Информация с периферических хеморецепторов передается в дыхательный центр по блуждающему и языкоглоточному нервам
Центральные хеморецепторы: эффект рСО2
-
СО2 – это наиболее важный фактор, контролирующий глубину и частоту дыхания.
-
Показаны реакции, происходящие в цереброспинальной жидкости IV желудочка.
-
Когда уровень СО2 увеличивается, образуются ионы Н+, которые снижают рН.
-
Центральные хеморецепторы реагируют на изменения рН, вызванные сдвигами рСО2 крови.
Определите эффект повышения рсо2
-
Что случится с частотой и глубиной дыхания при увеличении рСО2?
-
Дыхание усиливается!
-
Центральные хеморецепторы
-
Дыхательный центр
-
Дыхательные мышцы
-
Вентиляция
эффект повышения рсо2
Периферические хеморецепторы: эффект ро2
-
Периферические хеморецепторы также измеряют рО2 артериальной крови. Вместе с тем, рО2 артериальной крови должно снизиться ниже 60 мм рт ст, для ответа хеморецепторов.
-
Значительные изменения рО2 вызывают лишь небольшие изменения количества О2, связанного кровью.
-
Тем не менее, на очень больших высотах, альвеолярная рО2 может упасть до 40 мм рт ст, что может вызвать значительное снижение насыщение О2 и повышение вентиляции.
гипервентиляция
-
Какие изменения могут наблюдаться при гипервентиляции, то есть дыхание значительно глубже и чаще, чем необходимо для нормального газообмена?
-
Низкий уровень РСО2 и низкий уровень рН.
гиповентиляция
-
Какие изменения наблюдаются при гиповентиляции, то есть когда частота и глубина дыхания ниже, чем необходимо для поддержания нормального газового уровня крови.
-
Низкий уровень рО2 и рН и высокий уровень р СО2.
Резюме: эффект рсо2, рн, ро2
Резюме: эффект рсо2, рн, ро2
Резюме: эффект рсо2, рн, ро2
Другие факторы, влияющие на вентиляцию
-
Сознательный контроль.
-
Боль и эмоции.
-
Раздражение легких.
-
Перерастяжение легких.
-
Сознательный контроль
-
Посылая сигналы из коры больших полушарий к дыхательным мышцам, мы можем сознательно изменить частоту и глубину дыхания, когда мы сдерживаем дыхание, говорим или смеемся.
-
Боль и эмоции
-
Боль и сильные эмоции, такие как страх и волнение, действуют через гипоталамус, стимулируют или ингибируют дыхательный центр.
-
Смех и плач также значительно изменяют вентиляцию.
-
Раздражение легких
-
Пыль, курение, раздражающие пары, избыток слизи и другие раздражители стимулируют рецепторы дыхательных путей.
-
Это инициирует защитные рефлексы, такие как кашель и чихание, которые удаляют раздражители из воздухоносных путей.
-
Перерастяжение легких
-
Рецепторы растяжения висцеральной плевры и дыхательных путей при очень глубоком вдохе посылают ингибиторные сигналы в инспираторный центр, защищая против избыточного растяжения легких.
-
Это явление известно как рефлекс Геринга-Брейера.
Физические упражнения и вентиляция
-
Вентиляция повышается при интенсивных упражнениях, при этом глубина дыхания повышается больше, чем частота. Это указывает на то, что рСО2 и рО2 не играют значительной роли в изменении дыхания при физической нагрузке.
-
Факторы, вызывающие повышенную вентиляцию, главным образом включают:
-
Условнорефлекторный компонент – сигнал от моторной части коры,
-
Рецепторы мышц и суставов – повышение температуры,
-
Выброс адреналина и норадреналина – изменения рН вследствие накопления молочной кислоты.
Условнорефлекторный компонент – сигнал от моторной части коры
-
Вентиляция повышается в первые секунды выполнения физических упражнений, и даже перед началом упражнений, по условнорефлекторному механизму.
-
Кроме того, двигательная зона коры больших полушарий, стимулирующая мышцы, также стимулирует дыхательный центр.
Рецепторы мышц и суставов – повышение температуры
-
Сигналы от проприорецепторов движущихся мышц и суставов стимулируют дыхательный центр.
-
Аналогичное действие оказывает повышение температуры.
Выброс адреналина, изменение рН вследствие накопления молочной кислоты
-
Циркулирующие адреналин и норадреналин, секретируемые мозговым веществом надпочечников, стимулируют дыхательный центр.
-
Другим стимулом может быть молочная кислота, образующаяся при физических упражнениях.
резюме
-
Основной ритм дыхания обеспечивается инспираторным центром, локализованным в продолговатом мозге. Другие респираторные центры, локализованные в продолговатом мозге и мосте, также контролируют дыхание.
-
Хеморецепторы реагируют на рСО2, рН, рО2 артериальной крови и изменяют основной ритм дыхания.
-
Уровень СО2, отражаясь на изменения рН, является главным стимулом, контролирующим вентиляцию.
-
Вентиляцию изменяют сдвиги рН, вызванные клеточным метаболизмом.
-
Уровень О2 стимулирует вентиляцию только когда рО2 значительно снижается.
резюме
-
В контроле за вентиляцией также участвует ряд других факторов, таких как произвольный сознательный контроль, боль и эмоции, раздражение и перерастяжение легких.
-
Контроль за вентиляцией при физических упражнениях сложен и недостаточно изучен, включает множество химических и нервных факторов.
