Ая группа. Механизмы организации дыхательного акта
Чередование вдоха и выдоха организуется благодаря деятельности дыхательного центра. Отличия морфологического и функционального понятия НЦ.
Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов, объединенных общей функцией организации и регуляции дыхания и расположенных в разных "этажах" центральной нервной системы.
Выделяют 4 "этажа" :
- спинной мозг,
- продолговатый мозг,
- варолиев мост,
- высшие отделы ЦНС (гипоталамус, лимбическая система, кора больших полушарий).
Каждый из перечисленных отделов имеет определенную функцию.
1 этаж: Спинной мозг содержит двигательные центры дыхательной мускулатуры. Представлены мотонейронами передних рогов спинного мозга:
- грудной отдел (Th1 - Th6 - nn. intercostales) - межреберные нервы иннервируют наружные косые межреберные мышцы.
- шейный отдел (С3 - С5) - n. frenicus. Диафрагмальный нерв иннервирует диафрагму.
При перерезке ЦНС между спинным и продолговатым мозгом процесс дыхания прекращается (т.к. центры спинного мозга не обладают автоматией).
При перерезке спинного мозга между шейным и грудным отделами дыхание сохраняется за счет сокращения диафрагмы (диафрагмальное дыхание).
2 этаж: Дыхательный центр продолговатого мозга (собственно дыхательный центр) обеспечивает последовательную смену вдоха и выдоха.
Открыт в 1885 г. русским исследователем Н.А. Миславским на дне 4-го желудочка продолговатого мозга. Это - парное образование. Связан проводящими путями с выше- и нижерасположенными нервными центрами (мотонейроны спинного мозга - 1-ый этаж дыхательного центра).
В составе дыхательного центра часть нейронов ответственна за вдох, другая часть - за выдох. Т. е. Выделяют т.н. Экспираторный и Инспираторный центры. Это - функциональные образования, т.к. морфологически их выделить нельзя.
Между центрами - реципрокные взаимоотношения. Это и обеспечивает чередование процессов вдоха и выдоха, т.к. активация нейронов одного отдела вызывает угнетение другого.
Собственно дыхательный центр обладает автоматией. 4-5 раз в минуту в ДЦвозникает самопроизвольное возбуждение, не связанное с поступлением импульсов из других центров, а обусловленное особенностью метаболизма клеток ДЦ. Это обеспечивает автономность от других влияний и поддержание жизненно важной функции на базальном уровне.
Таким образом, при пересечении ЦНС выше продолговатого мозга будет наблюдаться глубокое и редкое дыхание (дыхание Куссмауля), другие виды патологического дыхания: Чейн-Стокса, Биотта, Грокко.
Третий "этаж" дыхательного центра расположен в варолиевом мосту и назван пневмотАксическим (таксис). Он способствует переключению возбуждения с центра вдоха на центр выдоха и наоборот. Возбуждение пневмотаксического центра приводит к угнетению центра вдоха, а нейроны, ответственные за выдох - активируются. Существует и обратный механизм, который обеспечивает переключение с выдоха на вдох.
Перерезка ЦНС выше Варолиева моста позволяет поддерживать частоту дыхания на уровне 14-18 в минуту.
Роль периферических процессов в функционировании 2 и 3 этажа дыхательного центра, в организации дыхательного акта.
Четвертый этаж - высшие отделы ЦНС.
Гипоталамус - регулирует дыхание во время простых поведенческих актов:
- при общей защитной реакции организма (боль, физическая работа);
- высший центр терморегуляции, поэтому при гипертермии наблюдается учащение дыхания без изменения его глубины (значительно увеличивается вентиляция ОМП, что увеличивает теплоотдачу: дыхание собаки в жару).
Лимбическая система - регуляция дыхания при эмоциях ("хмыкнул" - разная интонация м.б., "чего сопишь ?", крайние формы выражения эмоций - смех и плач - это измененные дыхательные движения).
Кора больших полушарий принимает участие:
- в выработке условных дыхательных рефлексов,
- в приспособлении дыхания к изменяющимся условиям окружающей среды (глотание, пение, речь, ныряние, произвольное апное и гиперпное).
Дыхание - единственная функция внутренних органов, подверженная сознательной регуляции без предварительной тренировки (йоги), так как висцеральная функция реализуется через соматическую мускулатуру.
75. Механизмы перестройки внешнего дыхания…
Роль хеморецепторов
1.1. Влияние углекислого газа (СО2)
Мощным регулятором дыхания является СО2. Пути воздействия СО2:
- Рефлекторно (через хеморецепторы сосудистого русла, прежде всего –каротидного синуса).
- Прямое воздействие СО2 на нейроны ствола мозга, собственно ДЦ.
Накопление СО2 в крови /гиперкапния/ стимулирует дыхание - человек будет дышать глубже и чаще.
С другой стороны, после искусственного гиперпное возникает апное (т.к. СО2 вымывается из крови /гипокапния/).
1.2. Значение О2.
Хеморецепторы каротидного синуса реагируют на изменение рО2, но менее выраженно, чем на СО2, гипоксия стимулирует дыхание, гипероксия снижает объем легочной вентиляции.
Влияние ацидоза и алкалоза
Ацидоз стимулирует дыхание, алкалоз тормозит