Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Контроль вентиляции относится к физиологическим механизмам , участвующим в контроле дыхания , который является движением воздуха в и из легких. Вентиляция облегчает дыхание. Дыхание относится к использованию кислорода и уравновешиванию углекислого газа организмом в целом или отдельными клетками в клеточном дыхании . [1]

Самая важная функция дыхания - это снабжение организма кислородом и балансировка уровня углекислого газа. В большинстве случаев парциальное давление диоксида углерода (PCO2) или концентрация диоксида углерода контролирует частоту дыхания .

В периферической хеморецепторы , которые обнаруживают изменения в уровнях кислорода и углекислого газа расположены в артериальных аортальных органов и сонных тел . [2] Центральные хеморецепторы в основном чувствительны к изменениям в рНе в крови , ( в результате изменений в уровнях двуокиси углерода) , и они расположены на продолговатом вблизи к продолговатым мозгу дыхательных групп в дыхательном центре . [3]Информация от периферических хеморецепторов передается по нервам к респираторным группам дыхательного центра. Есть четыре респираторные группы, две в мозговом веществе и две в мосту . [2] Две группы в мосту известны как респираторная группа моста .

  1. Дорсальная респираторная группа - в мозговом веществе
  2. Вентральная респираторная группа - в мозговом веществе
  3. Пневмотаксический центр - различные ядра моста
  4. Центр апноэстики - ядро ​​моста

От дыхательного центра, в мышцах дыхания , в частности диафрагмы , [4] активируется , чтобы вызвать воздух для перемещения в и из легких.

Контроль дыхательного ритма [ править ]

Схема вентиляции [ править ]

Дыхательный центр и его группы нейронов

Дыхание - обычно бессознательный, непроизвольный, автоматический процесс. Характер двигательных стимулов во время дыхания можно разделить на стадию вдоха и стадию выдоха . При вдыхании наблюдается внезапное возрастание моторных разрядов в дыхательных мышцах (и мышцах, сокращающих глотку ). [5] Перед окончанием вдоха наблюдается снижение и прекращение моторной разрядки. Выдох обычно тихий, за исключением высокой частоты дыхания .

Дыхательный центр в продолговатом мозге и мосте в стволе головного мозга контролирует скорость и глубину дыхания, (далее дыхательный ритм ), через различные входы. К ним относятся сигналы от периферических хеморецепторов и центральных хеморецепторов; от блуждающего нерва и язычно-глоточного нерва, несущего сигнал от рецепторов растяжения легких и других механорецепторов в легких . [3] [6], а также сигналы от коры головного мозга и гипоталамуса .

  • Медулла
    • вентральная респираторная группа (включает пре-Бетцингерский комплекс ). Вентральная респираторная группа контролирует произвольный форсированный выдох и увеличивает силу вдоха. Регулирует ритм вдоха и выдоха.
    • дорсальная респираторная группа ( одиночное ядро ). Группа дорсального дыхания контролирует в основном движения вдоха и их время.
  • Pons
    • пневмотаксический центр .
      • Координирует скорость вдоха и выдоха
      • Посылает тормозные импульсы в область вдоха
      • Участвует в тонкой настройке частоты дыхания.
    • центр апноустики
      • Координирует скорость вдоха и выдоха.
      • Посылает стимулирующие импульсы в область вдоха - активирует и продлевает вдох
      • Прервано пневмотаксическим контролем от области апноэстика до прекращения вдоха

Контроль дыхательного режима [ править ]

Вентиляция обычно происходит бессознательно и автоматически, но может быть отменена сознательными альтернативными схемами . [3] Таким образом, эмоции могут вызывать зевоту, смех, вздохи и т. Д., Социальное общение вызывает речь, пение и свист, в то время как полностью добровольные переопределения используются для задувания свечей и задержки дыхания (например, для плавания под водой). Гипервентиляция может быть полностью добровольной или в ответ на эмоциональное возбуждение или тревогу, когда она может вызвать мучительный синдром гипервентиляции . Произвольный контроль может также влиять на другие функции, такие как частота сердечных сокращений, как в практиках йоги и медитации . [7]

На дыхательный паттерн также временно влияют сложные рефлексы, такие как чихание, натуживание, отрыжка, кашель и рвота.

Детерминанты частоты дыхания [ править ]

Частота дыхания ( минутный объем дыхания ) строго контролируется и определяется, прежде всего, уровнем углекислого газа в крови, определяемым скоростью метаболизма . Уровень кислорода в крови становится важным при гипоксии . Эти уровни воспринимаются центральными хеморецепторами на поверхности продолговатого мозга для повышения pH (косвенно из-за увеличения концентрации углекислого газа в спинномозговой жидкости) и периферическими хеморецепторами артериальной крови для кислорода и углекислого газа. Афферентные нейроны от периферических хеморецепторов проходят через языкоглоточный нерв (CN IX) и блуждающий нерв (CN X).

Концентрация CO 2 в крови повышается при метаболическом использовании O 2 , а производство CO 2 увеличивается, например, во время физических упражнений. CO 2 в крови транспортируется в основном в виде ионов бикарбоната (HCO 3 - ), сначала путем преобразования в угольную кислоту (H 2 CO 3 ) ферментом карбоангидразой , а затем путем диссоциации этой кислоты до H + и HCO 3. - . Накопление CO 2поэтому вызывает эквивалентное накопление диссоциированных ионов водорода, что, по определению, снижает pH крови. Датчики pH на стволе мозга немедленно реагируют на это падение pH, заставляя дыхательный центр увеличивать частоту и глубину дыхания . Следствием этого является то, что парциальное давление CO 2 (PCO2) не меняется от состояния покоя до тренировки. Во время очень кратковременных приступов интенсивных упражнений высвобождение молочной кислоты в кровь тренирующимися мышцами вызывает падение pH плазмы крови, независимо от повышения PCO2, и это будет стимулировать легочную вентиляцию в достаточной степени, чтобы поддерживать pH крови. постоянный за счет пониженного PCO2.

Как показали исследования на животных, механическая стимуляция легких может вызвать определенные рефлексы. У людей они кажутся более важными для новорожденных и пациентов на ИВЛ, но не имеют большого значения для здоровья. Считается, что тонус дыхательных мышц регулируется веретенами через рефлекторную дугу, затрагивающую спинной мозг.

Лекарства могут сильно влиять на частоту дыхания. Опиоиды и анестетики, как правило, подавляют вентиляцию, уменьшая нормальную реакцию на повышенный уровень углекислого газа в артериальной крови. Стимуляторы, такие как амфетамины, могут вызывать гипервентиляцию .

Беременность имеет тенденцию к увеличению вентиляции (снижение давления углекислого газа в плазме ниже нормальных значений). Это связано с повышенным уровнем прогестерона и приводит к усилению газообмена в плаценте .

Контроль обратной связи [ править ]

Рецепторы играют важную роль в регуляции дыхания и включают центральные и периферические хеморецепторы , а также рецепторы растяжения легких , один из видов механорецепторов .

  • Центральные хеморецепторы центральной нервной системы, расположенные на вентролатеральной мозговой поверхности, чувствительны к pH окружающей их среды. [8] [9]
  • Периферические хеморецепторы играют наиболее важную роль в обнаружении изменений PO2 в артериальной крови , в дополнение к обнаружению артериального PCO2 и pH.
  • Механорецепторы расположены в дыхательных путях и паренхиме и отвечают за различные рефлекторные реакции. К ним относятся:
    • Геринг-Брейер рефлекс , который заканчивается вдыхание для предотвращения чрезмерного раздувания легких и рефлекторные реакций кашля , сужения дыхательных путей и гипервентиляции .
    • Рецепторы верхних дыхательных путей отвечают за такие рефлекторные реакции, как чихание , кашель, закрытие голосовой щели и икота .
    • В спинном мозге рефлекторные реакции включают активацию дополнительных дыхательных мышц , как компенсацию, борющся ответ, гиповентиляции, и увеличение частоты дыхания и объема.
    • Носо-легочный и назоторакальный рефлексы регулируют механизм дыхания за счет углубления вдоха. Вызываемые потоком воздуха, давлением воздуха в носу и качеством воздуха, импульсы от слизистой оболочки носа передаются тройничным нервом в дыхательный центр в стволе мозга , и генерируемый ответ передается на бронхи , то межреберные мышцы и диафрагма .

Ссылки [ править ]

  1. ^ Барретт, Ким Е .; Бармен, Сьюзен М .; Бойтано, Скотт; Брукс, Хеддвен Л. (2012). Обзор медицинской физиологии Ганонга (24-е изд.). Нью-Йорк: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0071780032.
  2. ^ a b Тортора, Джерард (2008). Основы анатомии и физиологии (12-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: Уайли. С. 905–909. ISBN 978-0470-23347-4.
  3. ^ a b c Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основы медицины (3-е изд.). Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. С. 332–336. ISBN 978-0-19-856878-0.
  4. ^ Tortora, GJ и Дерриксон, BH, (2009). Принципы анатомии и физиологии - поддержание и целостность человеческого тела. 12-е издание. Дэнверс: Уайли
  5. Перейти ↑ Kuna, Samuel T (2000). «Активация дыхательных путей и механические эффекты сокращающих мышц глотки». Физиология дыхания . 119 (2–3): 155–161. DOI : 10.1016 / S0034-5687 (99) 00110-3 . ISSN 0034-5687 . PMID 10722858 .  
  6. ^ Холл, Джон (2011). Учебник медицинской физиологии Гайтона и Холла (12-е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Saunders / Elsevier. С. 505–510. ISBN 978-1-4160-4574-8.
  7. ^ Прасад, К.Н. Удупа; под редакцией RC (1985). Стресс и управление им с помощью йоги (2-е изд. И доп. Ред.). Дели: Мотилал Банарсидасс. стр. 26 и сл. ISBN 978-8120800007. Проверено 17 июля 2014 года .
  8. ^ Коутс Э.Л., Ли А., Натти Э. Распространенные участки вентиляционных хеморецепторов ствола головного мозга. J Appl Physiol. 75 (1): 5–14, 1984.
  9. ^ Кордовес JM, Клэюзн С, Мур ЛК, Соломон, IC. Математическая модель регуляции pH (i) при центральнойхеморецепцииCO 2 . Adv Exp Med Biol. 605: 306–311, 2008.

Внешние ссылки [ править ]

  • Пол, Энтони Д .; и другие. (1995). «Нейронные связи вентрального ствола мозга респираторной химиочувствительной области» . В C. Ovid Trouth (ed.). Вентральные механизмы ствола мозга и контроль дыхания и артериального давления . Нью-Йорк: М. Деккер. С.  517–523 . ISBN 0-8247-9514-8. OCLC  32169247 .
  • Раббани, Сина Ю., «Координация дыхания», Университет Хофстра [1]
  • Уэббер, Чарльз Л., младший, доктор философии, Функция легочного учебного плана: «Нейронный контроль дыхания», Медицинская школа Стритча, Университет Лойола, Чикаго [2]