Система регуляции дыхательной функции

В регуляции деятельности дыхательной системы выделяют три основных блока:

• • рецепторный (хемои барорецепторы, регистрирующие и передающие информацию в мозг);
• • регуляторный, или контролирующий (совокупность дыхательных нейронов);
• • эффекторный (дыхательные мышцы, непосредственно осуществляющие вентиляцию легких).

Дыхательный центр расположен в медиальной части ретикулярной формации заднего мозга (рис. 6.4).

Дыхательным центром называют совокупность взаимно связанных нейронов ЦНС, способных генерировать дыхательный ритм. Дыхательный.

Рис. 6.4. Расположение и схема функционирования дыхательного центра.

центр разделен на две части — инспираторную (вдох) и экспираторную (выдох). Клетки этих частей обладают залповой активностью, ритм которых коррелирует с ритмом вдоха и выдоха. Соответственно нейроны дыхательного центра делятся на инспираторные и экспираторные. Для нейронов дыхательного центра характерны: автоматизм; периодичность, которая обусловлена спецификой ионных механизмов их клеточных мембран; наличие взаимных тормозных связей между инспираторными и экспираторными нейронами. Нейроны дыхательного центра обладают способностью к самовозбуждению. Они реагируют на изменения уровня кислорода, углекислого газа и pH крови. При недостатке кислорода и избытке углекислого газа активность нейронов повышается; при избытке кислорода и малом количестве углекислого газа — тормозится.

Смена фаз дыхательного цикла может осуществляться рефлекторно за счет афферентных влияний, которые модулируют дыхательную ритмику. Выдающийся русский физиолог И. М. Сеченов установил, что в дыхательном центре примерно через каждые 4 с автоматически возникают возбуждения, обеспечивающие чередование вдоха и выдоха. Взаимодействие нейронов дыхательного центра заключается в циклической смене вдоха и выдоха, которая обеспечивается циркуляцией возбуждения в дыхательных нейронах. Афферентные сигналы к нейронам дыхательного центра идут от диафрагмы, межреберных мышц, верхних дыхательных путей, рецепторов альвеол (через блуждающий нерв), рецепторов сосудов, особенно от зоны бифуркации (раздвоения) сонных артерий. Эфферентные пути из дыхательного центра идут к мотонейронам передних рогов противоположной стороны СМ, обеспечивая сокращение диафрагмы и межреберных мышц.

Выделяют следующие типы дыхательных нейронов:

• • ранние инспираторные и экспираторные — дают короткую серию импульсов перед вдохом или выдохом;
• • поздние инспираторные и экспираторные — возбуждаются после начала выдоха или вдоха;
• • поздние инспираторные и экспираторные — возбуждение совпадает с фазой вдоха или выдоха;

• • инспираторно-экспираторные — начинают возбуждаться в фазе вдоха и заканчивают в начале выдоха;
• • эксиираторно-инспираторные — начинают возбуждаться во время выдоха и заканчивают в начале вдоха;
• • непрерывно активные — возбуждаются постоянно, по увеличивают импульсацию во время вдоха или выдоха.

Последовательность регуляции вдоха и выдоха:

• • первоначальное возбуждение ранних инспираторных нейронов;
• • переход возбуждения на полные инспираторные нейроны;
• • в процессе циркуляции возбуждения импульсы по возвратным связям поступают к предшествующим нейронам и тормозят их;
• • поздние инспираторные и экспираторные нейроны по нисходящим путям посылают импульсы к мотонейронам СМ, иннервирующим дыхательную мускулатуру;
• • импульсация поступает, но блуждающим нервам в продолговатый мозг и обеспечивает смену вдоха на выдох.

Регуляция дыхания осуществляется системой нервных центров, расположенных на разных уровнях нервной системы. Регулирующее воздействие коры головного мозга обеспечивает произвольную регуляцию дыхания и его коррекцию при изменениях жизнедеятельности. Дыхательный центр наряду с обеспечением ритмичного чередования вдоха и выдоха влияет на изменение глубины и частоты дыхательных движений, приспосабливая легочную вентиляцию к потребностям организма, обеспечивая постоянное содержание газов в крови.

Гуморальная регуляция дыхания: повышение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр — частота и глубина дыхания увеличиваются. Низкое содержание углекислого газа в крови вызывает торможение дыхательного центра — частота и глубина дыхания уменьшаются.

Дыхание изменяется под влиянием импульсов, приходящих с экстерои интерорецепторов к клеткам дыхательного центра. Механизмом саморегуляции является изменение дыхания под влиянием химического и механического раздражения сосудистых рефлексогенных зон, механического раздражения рецепторов легких и дыхательных мышц. Изменение химического состава крови влияет прямым путем на состояние дыхательного центра и рефлекторно — через сосудистые рефлексогенные зоны. При повышении содержания С0₂ в крови, омывающей каротидное тельце и хеморецепторы аортальной рефлексогенной зоны, наступает рефлекторное увеличение глубины дыхания. При увеличении в крови содержания 0₂ раздражение хеморецепторов рефлексогенных зон уменьшается, ослабевает поток импульсов к дыхательному центру и наступает рефлекторное уменьшение частоты дыхания.

Рефлекторным возбудителем дыхательного центра и фактором, влияющим на дыхание, является изменение кровяного давления в сосудистых рефлексогенных зонах. Повышение АД приводит к угнетению дыхания, уменьшение величины АД вызывает увеличение глубины и частоты дыхания.

При действии механических и температурных раздражителей на экстерорецепторы кожи наступает задержка дыхания. При действии холодной или горячей воды на большую поверхность кожи возникает остановка дыхания на вдохе. Болевое раздражение кожи вызывает резкий вдох (вскрикивание при боли представляет собой вдох с одновременным закрытием голосовой щели). Физиологические реакции — акты глотания, рвоты, дефекации, сопровождаются изменением дыхания. Некоторые изменения дыхания, возникающие при раздражении слизистых оболочек дыхательных путей, получили название защитных дыхательных рефлексов — кашель, чихание, задержка дыхания, наступающая при действии резких запахов.