Фазы базового дыхательного ритма
1. Инспирация – по ее окончании силы растяжения легких настолько велики, что им вначале необходимо противодействовать.
2. Постинспирации – инспираторные мышцы остаются на некоторое время сокращенными, а затем постепенно расслабляются. Объем воздуха на какое-то время задерживается, а потом пассивно выдыхается.
3. Активная экспирация – сокращение экспираторных мышц.
Расположение инспираторных и экспираторных нейронов на дорсальной поверхности.
1. Ранние инспираторные нейроны – частота импульсации быстро возрастает, а затем медленно снижается в фазе инспирации
2. Полные инспираторные нейроны с медленно нарастающей импульсацией – частота импульсации медленно нарастает в фазе инспирации.
3. Поздние инспираторные нейроны – выдают короткую вспышку импульсации в конце фазы инспирации.
4. Постинспираторные нейроны – частота импульсации быстро возрастает, а затем медленно снижается в фазе постинспирации.
5. Бульбоспинальные инспираторные нейроны – частота импульсации нарастает в фазе инспирации и снижается в фазе постинспирации
6. Поздние экспираторные нейроны – частота импульсации возрастает в фазу экспирации.
Характеристика нейронов ДЦ
Все респираторно-связанные нейроны в зависиой проекции их аксонов можно разделить следующим образом:
1. Нейроны, иннервирующие верхние дыхательные пути
2. Нейроны, связанные с мотонейронами спинного мозга дыхательных мышц С1-С2, Т1-Т10 и С2-С4 – диафрагма
3. Проприобульбарные нейроны – имеют связи в продолговатом мозгу
Дорсальная группа – преимущественно инспираторные полные и поздние. Они получают информацию от различных структур ЦНС и других нейронов ДЦ, а также от легочных рецепторов растяжения и передают на мотонейроны дыхательных мышц противоположной стороны.
Вентральная группа – расположены в симметричных областях. Там находятся ранние, поздние и полные инспираторные, постинспираторные нейроны. Они связаны с мотонейронами спинного мозга.
Связи дыхательных центров
1. Афферентная импульсация от периферических рецепторов и высших центральных структур активирует ретикулярную формацию (тоническое возбуждение) - АРС
2. АРС влияет на полные инспираторные нейроны с медленно нарастающей импульсацией и через бульбарные инспраторные нейроны передает импульсацию на мотонейроны инспираторных мышц
3. Прекращение торможения поздних инспираторных нейронов ранними инспираторными нейронами запускает постинспираторные нейроны
4. Постинспираторные нейроны оказывают тормозящее влияние на все остальные клетки
5. Идет временное прерывание дыхательного цикла
6. Разряд поздних экспираторных нейронов
7. Активация экспираторных мышц
8. Когда тормозное влияние Э ослабевает, начинается новых дыхательный цикл
Рефлекс Геринга-Брейера
Если раздуть легкие, то вдох рефлекторно тормозится и начинается выдох. Если существенно уменьшить объем легких, то произойдёт глубокий вдох.
Вывод: к дыхательным центрам постоянно поступает импульсация, сигнализирующая о степени растяжения легких. Под влиянием этой импульсации по принципу обратной связи запускается соответствующее дыхательное движение.
Рецепторная дуга рефлекса:
1 нейрон – рецептор растяжения легочной паренхимы. Афферентные волокна от рецепторов растяжения легких идут в составе блуждающего нерва. Информация поступает в продолговатый мозг и обрабатывается контурами дыхательных нейронов. Модификация импульсации, идущей к дыхательным мышцам по двигательным путям в соответствии со степенью растяжения легких.
Физиологическое значение рефлекса: ограничение дыхательных экскурсий. Соответствие глубины дыхания условиям функционирования организма, при котором работы дыхательной системы совершается более экономично. Препятствует перерастяжению легких.
Рефлексы с межреберных мышц
1 нейрон – рецептор растяжения, мышечное веретено. В случае если вдох/выдох затруднен, веретена возбуждаются, усиливаются сокращения мышц. Благодаря особенности межреберной мускулатуры достигается соответствие механических параметров дыхания сопротивлению дыхательной системы. Афферентная импульсация от мышечных веретен так же поступает к ДЦ.
Схема центрального генеза дыхательного центра:
1. Активность ранних инспираторных нейронов (ИР). К ним приходит информация из Пневмотаксического центра. Самая высокая возбудимость, реагируют на химизм крови. Они характеризуются быстрой и недолгой генерацией потенциала
2. Ир передают возбуждение на инспираторные полные нейроны, которые уже могут возбуждать другие нейроны по коллатерали. Активны всю фазу вдоха
3. Ип возбуждаясь, дают обратную информацию не ПЦ.
4. Ип в реципрокной связи находятся с поздними инспираторными нейронами (ПИ) и тормозят экспираторные нейроны.
5. Полные и поздние инспираторные нейроны имеют выход на альфа-мотонейроны спинного мозга. Они работают, когда вдох надо удлинить.
6. Работа инспираторных мышц.
7. ПИ пришли в состояние возбуждения. Сразу затормаживают РИ. ПИ – пример суммации в нервном центре. К ним информация приходит от РИ, от рецепторов растяжения.
8. Снимается влияние тормозящее РИ на экспираторные нейроны
9. Э тормозят полные инспираторные нейроны, через гамма-мотонейроны
10. Выдох спокойный – расслабление мышц вдоха/выдох форсированный – сокращение мышц выдоха.
Влияние специфических факторов:
1. От периферических хеморецепторов
2. От рецепторов растяжения легких
3. От рецепторов центральных структур
4. От выше лежащих отделов ЦНС
Влияние неспецифических факторов:
1. От болевых рецепторов
2. От кожных терморецепторов
3. С термоинтерорецепторов
4. От баррорецепторов сосудистой системы
5. От мышечных механорецепторов
6. Ряд гормонов
Результат: изменение ритма, частоты и глубины дыхательных движений.
Цели регуляции дыхания:
1. Обеспечить соответствие легочной вентиляции должным метаболическим потребностям организма
2. Обеспечить соответствие ритмики дыхания для выполнения речевой и глотательной функций, а также осуществления защитных рефлексов (кашель, чихание) без ущерба метаболических потребностей
Главная цель: легочная вентиляция должна соответствовать метаболическим потребностям организма.
Показатель эффективности:
Постоянство напряжения газов в артериальной крови и альвеолярной среде О2 – 100 мм.рт.ст СО2 40 мм рт ст
Любое из изменений показателей будет включать перестройку дыхательной системы.