1.4 : Физиология дыхания II: Нейрогенный контроль дыхания

Нейрогенный контроль дыхания координирует различные нейронные сети и пути для регулирования частоты и глубины дыхания, удовлетворяя потребности организма в обмене кислорода и углекислого газа. Эта система адаптируется к физиологическим и экологическим условиям, обеспечивая оптимальные модели дыхания.

Центральный контроль

Ствол мозга является основным местом центрального контроля, в котором размещаются дыхательные центры:

• Дыхательный центр продолговатого мозга, включающий дорсальную дыхательную группу или DRG и вентральную дыхательную группу, или VRG, имеет решающее значение для инициирования основного ритма дыхания. DRG запускает вдох, активируя диафрагму и межреберные мышцы, в то время как VRG облегчает как вдох, так и выдох, особенно при высокой потребности в дыхании.
• В мосту находятся пневмотаксические и апнейстические центры, которые модулируют активность медуллярных центров. Эта модуляция улучшает частоту и глубину дыхания, повышая плавность процесса дыхания.

Периферический вход

Периферические входы от хеморецепторов и механорецепторов информируют дыхательные центры:

• Хеморецепторы отслеживают изменения в химии крови, особенно CO_2, O_2 и pH. Центральные хеморецепторы в продолговатом мозге реагируют на CO_2 и pH спинномозговой жидкости, в то время как периферические хеморецепторы в аортальных и каротидных тельцах регулируют частоту и глубину дыхания для поддержания равновесия.
• Механорецепторы, расположенные в легких, дыхательных путях, грудной стенке и диафрагме, включают рецепторы растяжения, которые активируют рефлекс Геринга-Брейера для предотвращения чрезмерного расширения легких, и другие, которые обнаруживают раздражение дыхательных путей, сужение, мышечное усилие и изменения позы, влияя на характер дыхания.

Нервные пути

Эфферентные пути связывают центры управления ствола мозга с дыхательными мышцами через двигательные нейроны. Эта связь активирует диафрагму (через диафрагмальный нерв) и межреберные мышцы, облегчая дыхание.

Интеграция респираторного контроля

Сигналы от центральных и периферических рецепторов интегрируются, позволяя центрам респираторного контроля оптимизировать газообмен в ответ на изменения метаболических потребностей. Например, хеморецепторы усиливают вентиляцию в ответ на увеличение CO_2 и уменьшение O_2 во время упражнений, в то время как эмоциональные стимулы, обрабатываемые через гипоталамус, также могут изменять паттерны дыхания.

Нейрогенный контроль дыхания представляет собой сложную систему, которая точно регулирует вентиляцию для поддержания внутреннего баланса и реагирования на изменения окружающей среды.