Рассматривая механизмы регуляции дыхания, следует выделить две группы процессов:
1. Поддержание постоянства газового состава артериальной крови. Это обеспечивается в основном дыхательным центром (гомеостатическая реакция).
2. Процессы, приспосабливающие дыхание к изменяющимся условиям окружающей среды и жизнедеятельности организма (поведенческая регуляция). Дыхание изменяется при самых различных условиях: речь, пение, мышление, внимание, эмоции, во время сна, воздействии внешней среды и т.д. В процессах приспособления дыхания к условиям существования организма особую роль играют полушария большого мозга в частности КГМ.
Изменения дыхания отличаются при раздражении областей коры. Удаление КГМ приводит к увеличению частоты и вентиляции легких.
Об участии КГМ в регуляции дыхания свидетельствуют факты условно-рефлекторного изменения дыхания (предстартовое состояние спортсменов), возможность произвольной задержки и усиления дыхания.
Влияние неспецифических факторов на дыхание
Это факторы, которые непосредственно не участвуют в регуляции дыхания, но влияют на вентиляцию легких.
· холодовые и тепловые воздействия на кожу приводят к возбуждению ДЦ (у новорожденных можно стимулировать дыхание путем контрастных ванн). Изменение температуры тела: лихорадочное состояние и умеренная гипотермия увеличивают вентиляцию легких. Глубокая гипотермия, наоборот, угнетает активность ДЦ.
· Боль. Вентиляция легких в первый момент болевого воздействия может приводить к остановке дыхания (на вдохе). Затем дыхание становится учащенным и углубленным.
· Гормоны. Адреналин (при физической нагрузке) - повышает вентиляцию легких.
Автоматизм дыхательного центра
Впервые И.М. Сеченов (1863) зарегистрировал ритмические потенциалы в изолированном продолговатом мозге (ПМ) лягушки. Очень сложно исследовать данное явление на изолированном ПМ теплокровных (быстрое отмирание). Возможно, что автоматизм вызывается искусственными условиями опыта (раздражение, задержка продуктов тканевого обмена).
Возможен и тот факт, что in situ дыхательному центру со стороны легочных рецепторов навязывается определенный ритм импульсов. Известен факт, что ритм импульсов может некоторое время удерживаться ДЦ и после прекращения его ритмической стимуляции с рецепторов. Пример: когда во время паралича ДЦ или при отравлении кураре дыхание долго поддерживается ритмическим вдуванием воздуха в легкие, то по восстановлению нормального дыхания оно происходит некоторое время в ритме проводящегося искусственного дыхания.
Координация дыхания и кровообращения
Нормальный обмен газов в легких и тканях и приспособление его к запросам организма обеспечиваются путем изменения не только легочной вентиляции, но и кровообращения.
· Рефлекторные влияния, исходящие от рефлексогенных зон (аортальной и каротидной), отражается на работе сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
· Дыхательная аритмия сердечной деятельности и АД.
· При физической работе и эмоциональной нагрузке - увеличение минутного объема крови (МОК) и увеличение легочной вентиляции и повышение минутного объема дыхания (МОД).
· При кровопотере снижение АД сопровождается увеличением легочной вентиляции и т.д.
Такое согласование обеспечивается тесным взаимодействием нейрогуморальных механизмов регуляции сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Эта координация осуществляется на уровне КГМ и нижележащих структур, среди которых важную роль играет гипоталамус.
Лекция 4.
План лекции
1. Первый вдох новорожденного.
2. Особенности дыхания в разных условиях.
3. Дыхание чистым кислородом.
После перевязки пуповины и развития гипоксии происходит торможение внутриутробных дыхательных движений, а затем через 1-1,5 минуты возникают первые дыхательные движения.
Во время первого вдоха грудная клетка расправляется, ребра поднимаются, происходит фиксация их головок в межпозвоночных ямках и в первоначальное положение они не возвращаются.
Во время первых дыхательных движений в грудной полости образуется отрицательное давление порядка 200-250 мм H2О в отдельных случаях транспульмональное давление (т.е. перепад давления между дыхательными путями и плевральной полостью) достигает (70 см Н2О), что в 10-15 раз выше, чем при последующем спокойном дыхании.
Такое значительное повышенное отрицательное давление обеспе-чивает преодоление упругости легочной ткани и расправление легких. За активным вдохом следует активный выдох. Такое значительное повышение отрицательного давления обеспечивает преодоление упругости легочной ткани и расправление легких.
За активным вдохом следует активный выдох, при котором в плевральной полости создается положительное давление до 12,0 см Н2О (первый крик).
При последующих дыхательных движениях растяжимость легких увеличивается, упругость их снижается и работа на выполнение дыхательных движений снижается.
После трех дыхательных движений легочная ткань становится равномерно прозрачной, а следовательно расправленной. Поэтому первый вдох является самым тяжелым, самым трудным.
Факторы, обусловливающие первый вдох:
1. Пережатие пуповины - аноксия. Снижение в крови О2 повышает возбудимость ДЦ и его чувствительность к СО2. Но, видимо, не только аноксия в этом процессе имеет значение, так как есть данные, что дыхание может начаться сразу же после пережатия пуповины, когда рО2 в крови пупочной вены, приблизительно, равно 100 мм Hg.
2. Накопление СО2 - раздражитель, способный привести ДЦ в действие.
3. Метаболический ацидоз, развивающийся после отделения пла-центы, когда удаление кислых продуктов прекращения, а щелочные резервы снижаются (понижается рН).
4. Наряду с этим стимулами для возникновения дыхания являются разнообразные термические, механические раздражители, действующие на новорожденного, попадающего во ремя рождения в совершенно иные условия внешней среды. Возрастает импульсация с проприо- и вестибуло рецепторов возникающая во время и сразу после рождения, оказывающая стимулирующее влияние на ДЦ.
5. Кроме того, имеется мнение о том, что после прохождения плода через родовые пути сдавленная грудная клетка благодаря своей эластичности, резко расширяется, в грудной полости создается значительное отрицательное давление, способствующее вхождению воздуха в дыхательные пути. При этом первый вдох считается как "взрывной": При его осуществлении объем вдыхаемого воздуха равен 2-3-х кратному объему его у детей первых дней жизни.
6. Прекращается торможение ДЦ раздражением жидкостью рецепторов, расположенных в области ноздрей (“рефлекс ныряльщика”).
Спорным считается вопрос на какие структуры и как действуют изменения химического состава крови и вся масса афферентных воз-действий.
1. Возбуждение спинальных дыхательных нейронов
2. Клеток ретикулярной формаци (Rf) ствола мозга. Поток им-пульсов повышает активность Rf, которая облегчает реакции ствола мозга. Одним из стимуляторов Rf является температура окружающей среды. Но имеется мнение о том, что поступление первых порций воздуха в легкие новорожденного облегчается вследствие повышения тургора альвеол, в результате притока к ним крови, что способствует их расправлению.
Следовательно, механизм первого вдоха новорожденного является сложным, нейрогуморальным, в котором участвует целый комплекс факторов.