Kvėpavimo reguliavimas vadinamas plaučių ventiliacijos valdymo procesu, kuriuo siekiama palaikyti vidinės kūno aplinkos kvėpavimo konstantas ir pritaikyti kvėpavimą prie besikeičiančių išorinės ir vidinės aplinkos sąlygų.
Kvėpavimo reguliavimo procese jo dažnis, gylis, minučių tūris ir kraujotaka prisitaiko prie kintančių medžiagų apykaitos poreikių ir kai kurių kitų organizmo funkcijų įgyvendinimo (kalba, verkimas, rėkimas, kosulys, rijimas).
Anksčiau buvo pažymėta, kad kiekvieną kvėpavimo ciklą pradeda kvėpavimo centro įkvėpimo skyrius, kuris siunčia srautą į nugaros smegenis ir iš jų į įkvėpimo raumenis. nerviniai impulsai. Kvėpavimo ciklų dažnį lemia nervinių impulsų siuntimo dažnis. Kvėpavimo gylis, arba potvynio tūris, nustatomas pagal susitraukimo jėgą kvėpavimo raumenys, kuris priklauso nuo nervinių impulsų skaičiaus atskiroje kvėpavimo centro siunčiamų impulsų serijoje (pakete), kad būtų pradėtas kvėpavimo ciklas. Taigi kvėpavimo dažnio, gylio ir plaučių ventiliacijos reguliavimas galiausiai priklauso nuo kvėpavimo centro ir jo dalių neuronų veiklos pokyčių ir yra vykdomas vienos iš funkcinių organizmo sistemų.
Funkcinė kvėpavimo reguliavimo sistema
Funkcinės kvėpavimo reguliavimo sistemos veikla nukreipta į galutinį naudingas rezultatas- palaikyti reikiamo lygio vidinės kūno aplinkos kvėpavimo konstantas. Jo supaprastinta schema parodyta fig. 1. Šios konstantos yra deguonies įtampa arterinio kraujo(p0 2), įtampa jame anglies dioksidas(рС0 2) ir arterinio kraujo bei smegenų skysčio pH. Normalus lygis Arterinio kraujo p0 2, kai hemoglobino prisotinimas deguonimi yra 94-98%, yra 95-100 mm Hg. Art., рС0 2 - 35-45 mm Hg. str., arterinės kraujo plazmos pH - 7,36-7,44 (eritrocituose - 7,25-7,30), smegenų skysčio pH - 7,35-7,40.
Ryžiai. 1. Deguonies įtempimo, anglies dvideginio ir vidinės aplinkos rūgščių-šarmų būsenos reguliavimo funkcinės sistemos schema: 1, 2, 3 - signalizacija iš išorinių, intero- ir proprioreceptorių; MNHR – neurohumoralinio reguliavimo mechanizmai
Taigi, kvėpavimo reguliavimo sistema vienu metu valdo tris indikatorius. Šios sistemos kibernetikoje vadinamos daugiaparametrinės tarpusavyje sujungtos valdymo sistemos ir yra laikomi labai sudėtingais. Pagrindiniai funkcinės kvėpavimo reguliavimo sistemos struktūriniai komponentai yra chemoreceptoriai, kvėpavimo centras, neurohumoralinio kvėpavimo reguliavimo mechanizmai, vykdomieji (efektorių) mechanizmai. Jie prisideda prie poveikio dujų sudėčiai ir pH, grįžtamojo ryšio mechanizmų, kuriais įvertinamas kvėpavimo reguliavimo efektyvumas (1 pav.).
Ryžiai. reglamentas išorinis kvėpavimas(per minutę kvėpavimo tūrio) a - pCO2 poveikis - hiperkapninis dirgiklis, b - pH indikatorius; c — pO2 — hipoksinis dirgiklis
Chemoreceptoriai, skirti įvertinti deguonies, anglies dioksido, arterinio kraujo ir smegenų skysčio pH įtampą, yra kraujagyslėse ir pailgosiose smegenyse. Jie siunčia informaciją apie dujų sudėtį į kvėpavimo, vazomotorinius centrus ir kitas centrines struktūras nervų sistema. Atstovaujamas kvėpavimo centras įvairios grupės neuronai, daugiausia išsidėstę pailgosiose smegenyse ir tiltuose. Kai kurie iš šių neuronų turi galimybę spontaniškai ritmiškai sužadinti ir formuoti eferentinių nervinių impulsų srautą, kuris nustato tam tikrą kvėpavimo dažnį ir gylį. Kvėpavimo centre esančių neuronų veiklą moduliuoja aferentinių signalų srautas, patenkantis į kvėpavimo centrą iš chemoreceptorių ir kitų organizmo receptorių, taip pat iš žievės, limbinių ir kitų smegenų sričių neuronų. Dėl to susidaro kitoks kvėpavimo centro neuronų veiklos modelis, pritaikantis kvėpavimą prie esamos funkcinės veiklos pobūdžio ir besikeičiančių organizmo medžiagų apykaitos poreikių.
Lentelė. Pagrindiniai chemoreceptoriai
Efektoriniai audiniai ir mechanizmai funkcinė sistema yra kvėpavimo reguliavimas kvėpavimo raumenys, užtikrinantis išorinį kvėpavimą, širdį, lygius kraujagyslių sienelių ir bronchų miocitus, kraują, raudonųjų kraujo kūnelių ir hemoglobino susidarymo ir naikinimo mechanizmus, buferinės sistemos ir rūgščių ar šarminiai produktai inkstus ir virškinimo trakto, metabolizmas ląstelėse ir audiniuose. Kvėpavimo adaptacinių pokyčių efektyvumas vertinamas naudojant grįžtamojo ryšio mechanizmus.
Smegenų žievės vaidmuo reguliuojant kvėpavimą
Kvėpavimas yra vienas iš vegetacinės funkcijos, kuris turi savavališką reguliavimą. Kiekvienas žmogus gali savavališkai keisti kvėpavimo ritmą ir gylį, jį palaikyti tam tikras laikas(nuo 20-60 iki 240 s). Savanoriškų kvėpavimo pokyčių galimybė rodo žievės reguliavimo įtaką smegenų pusrutuliaišiai funkcijai.
Naudojant šį metodą buvo gauti ryškūs kvėpavimo reguliavimo žievės įrodymai sąlyginiai refleksai. Sąlyginis kvėpavimo refleksas gali būti sukurtas reaguojant į bet kokį išorinį dirgiklį, jei jis derinamas su besąlyginio kvėpavimo refleksu.
G.P. Conradi ir Z.P. Močiutės ant as besąlyginis stimulas naudojamas įkvėpimas dujų mišinys su padidėjusiu anglies dioksido kiekiu (tuo pačiu metu padidėja plaučių ventiliacija). Prieš mišinio įkvėpimą 5-10 s pasigirdo metronomo garsas. Po to
10-15 mišinio įkvėpimo ir metronomo garso derinių, vienas metronomo garsas (be mišinio įkvėpimo) padidino plaučių ventiliaciją.
Sportininkų kvėpavimo pokyčiai prieš startą taip pat yra sąlyginio reflekso reguliavimo rodiklis. Jo reikšmė tokiu atveju yra prisitaikyti organizmą prie padidėjusio fizinė veikla, reikalaujantis didesnio dujų mainų. Kvėpavimo gylio ir dažnio pokytis (padidėjimas) prieš pradedant (kartu su aktyvumo pasikeitimu širdies ir kraujagyslių sistemos) užtikrina greitesnį deguonies patekimą į dirbančius raumenis ir anglies dvideginio pašalinimą iš kraujo.
Kvėpavimo reguliavimas susiformavo žmonėms vykstant evoliucijos procesui, susijusiam su kalbos formavimu. Tarimas atliekamas iškvepiant, todėl norint kalbėti, reikia keisti kvėpavimo gylį ir ritmą, kurio dėka galima pasiekti deklamavimo, dainavimo ir kt.
Kvėpavimo reguliavimas – tai plaučių ventiliacijos pritaikymas prie organizmo poreikių. Kvėpavimo reguliavimas atliekamas refleksiškai ir apima keletą mechanizmų.
Nervų reguliavimas
Pagrindinis vaidmuo tenka kvėpavimo centrui, kuris yra ląstelių kolekcija skirtingi skyriai centrinę nervų sistemą ir užtikrina koordinuotą ritmą kvėpavimo raumenų veikla pritaikyti kvėpavimą prie išorinės ir vidinės kūno aplinkos pokyčių.
Ryžiai. 2. Nervų ir humoralinis reguliavimas kvėpavimas
Smegenų kvėpavimo centrą vaizduoja įkvėpimo centras (grupė nervų ląstelės, kontroliuojantis įkvėpimą), iškvėpimo centras (iškvėpimo centras) ir pneumotaksinis centras, reguliuojantis įkvėpimo ir iškvėpimo centrų darbą. Įkvėpimo ir iškvėpimo centrai yra pailgosiose smegenyse, o pneumotaksinis centras yra viršutinėje vidurinių smegenų tilto dalyje.
Nerviniai impulsai, atsirandantys pailgųjų smegenėlių įkvėpimo centre, perduodami į pavaldžius nugaros smegenų motorinius centrus arba vaguso motorinius centrus ir veido nervai. At normalus kvėpavimas Reguliaciniai impulsai iš įkvėpimo centro patenka į tarpšonkaulinius raumenis ir diafragmą, todėl jie susitraukia, todėl padidėja krūtinės apimtis ir oro srautas į plaučius. Padidėjęs plaučių tūris sužadina tempimo receptorius, esančius plaučių sienelėse, impulsai iš jų keliauja įcentriniais nervais į iškvėpimo centrą. Šio centro neuronų dirginimas slopina įkvėpimo centro neuronų veiklą, sustoja nervinių impulsų srautas į kvėpavimo raumenis. Tarpšonkauliniai raumenys atsipalaiduoja, sumažėja krūtinės ertmės tūris ir iš plaučių išstumiamas oras.
Jis vaidina svarbų vaidmenį reguliuojant kvėpavimą, ypač elgesio aktų metu. Pavyzdžiui, pagumburio poveikis kvėpavimo centrui pasireiškia kvėpavimo suaktyvėjimu skausmingos stimuliacijos metu, fizinio darbo metu ir emocinio susijaudinimo metu.
Kvėpavimo centro veiklai įtakos turi ir iš viršutinės dalies ateinantys signalai kvėpavimo takai. Nosies kanaluose esančius receptorius inervuoja uoslė ir trišakis galviniai nervai, ir jie jautrūs skirtingiems chemikalai, taip pat mechaniniams dirgikliams. Reakcija į jų stimuliavimą svyruoja nuo apnėjos iki čiaudulio. Ryklės zoną inervuoja šaka glossopharyngeal nervas. Šios srities stimuliavimas sukelia aštrius įkvėpimus. Receptoriai yra gerklėje ir trachėjoje skirtingi tipai, reaguojant į cheminį ir mechaninį dirginimą. Juos pirmiausia inervuoja šakos klajoklis nervas. Jų stimuliavimas turi skirtingą poveikį. Įkvepiant įeinantis oro srautas dirgina nosies gleivinės receptorius, impulsai iš receptorių pluoštais siunčiami į smegenis. trišakis nervas ir silpnai slopina kvėpavimo centrą.
Plaučiuose yra trijų tipų receptoriai, kuriuos inervuoja klajoklis nervas, vadinamieji plaučių tempimo receptoriai.
Kvėpavimui įtakos turi ir arterijų receptoriai. Taigi, arterijų ir venų sistemos puikus ratas mechanoreceptoriai yra lokalizuoti kraujotakoje, o juos sujaudinus, atsiranda įvairių reakcijų. Padidėjus kraujospūdžiui, padidėja miego arterijos sinuso ir aortos lanko preso receptorių dirginimas, kurį lydi nežymus kvėpavimo centro veiklos slopinimas ir plaučių ventiliacijos sumažėjimas. Kai mažėja kraujo spaudimas, dėl šių receptorių dirginimo susilpnėjimo, plaučių ventiliacija, atvirkščiai, padidėja.
Tam tikrą reikšmę kvėpavimo akte turi tempimo proprioreceptoriai, esantys diafragmos raumenyse, pilvo sienelėje, tarpšonkauliniuose raumenyse, taip pat visų kvėpavimo takų epitelyje ir subepiteliniame sluoksnyje esantys dirginimo receptoriai.
Kvėpavimo prisitaikymas prie išorinės aplinkos ir stebimi pokyčiai vidinėje kūno aplinkoje yra susijęs su įvairia nervine informacija, patenkančia į įkvėpimo centrą, kuri preliminariai analizuojama tilto, vidurio ir diencephalonas, taip pat smegenų žievės ląstelėse.
Humoralinis reguliavimas
Lemiamas veiksnys, turintis įtakos lygiui kvėpavimo judesiai kūne, tarnauja anglies dioksido koncentracija kraujyje. Padidėjęs CO kiekis padidina kvėpavimo ir pneumotaksinių centrų struktūrų jaudrumą, todėl padažnėja kvėpavimas. Pirmasis naujagimių įkvėpimas taip pat yra susijęs su CO 2 koncentracijos padidėjimu kraujyje po atskyrimo nuo virkštelės. CO2 koncentracija, pasiekusi ribinę reikšmę, suaktyvina kvėpavimo centro nervines struktūras, naujagimis pradeda kvėpuoti atmosferos oru.
Stimuliuojantis poveikis didelis kiekis anglies dvideginio kiekis kraujyje atsiranda ne tik dėl tiesioginio jo poveikio kvėpavimo centro ląstelėms, bet ir dėl refleksogeninių zonų chemoreceptorių netiesioginio refleksinio poveikio kvėpavimo ritmui.
Yra dvi chemoreceptorių grupės, reguliuojančios kvėpavimą: periferiniai (arteriniai) ir centriniai (meduliariniai). Arteriniai chemoreceptoriai yra miego arterijos sinusuose ir aortos lanke. Jie išsidėstę specialiuose mažuose kūnuose, gausiai aprūpintuose arteriniu krauju.
Dauguma svarbu Miego arterijų chemoreceptoriai padeda reguliuoti kvėpavimą. Aortos chemoreceptoriai mažai veikia kvėpavimą, pirmiausia jie dalyvauja reguliuojant kraujotaką.
Miego ir aortos kūnų chemoreceptoriai jautriai reaguoja į deguonies kiekio kraujyje sumažėjimą, siųsdami aferentinius signalus. Be to, didėjant anglies dioksido kiekiui ir vandenilio jonų koncentracijai arteriniame kraujyje, didėja chemoreceptorių aferentinis poveikis.
Chemoreceptorių funkcinis aktyvumas yra kontroliuojamas nervų sistemos. Taigi, dirginus efektorines parasimpatines skaidulas, chemoreceptorių jautrumas mažėja, o dirginus simpatinių – didėja. Būtent chemoreceptoriai signalizuoja kvėpavimo centrui apie deguonies ir anglies dioksido kiekį kraujyje. Centriniai chemoreceptoriai yra pailgosiose smegenyse. Jie reaguoja į smegenų skysčio pH pokyčius. Centriniai chemoreceptoriai stipriau veikia kvėpavimo centro veiklą nei periferiniai.
Alveolių dujų sudėties palaikymui (anglies dioksido pašalinimas ir oro, kuriame yra, įtraukimas pakankamas kiekis deguonies) būtina ventiliuoti alveolių orą. Tai pasiekiama atliekant kvėpavimo judesius: pakaitomis įkvėpus ir iškvėpiant. Patys plaučiai negali pumpuoti ar išstumti oro iš alveolių. Jie tik pasyviai seka krūtinės ertmės tūrio kitimą dėl neigiamo slėgio pleuros ertmėje. Kvėpavimo judesių diagrama parodyta fig. 5.9.
Ryžiai. 5.9.
At įkvėpti diafragma juda žemyn, atstumdama organus pilvo ertmė, o tarpšonkauliniai raumenys pakelia krūtinę aukštyn, į priekį ir į šonus. Krūtinės ertmės tūris didėja, o plaučiai didėja, nes dujos, esančios plaučiuose, spaudžia juos link parietalinė pleura. Dėl to sumažėja slėgis plaučių alveolių viduje ir į alveoles patenka išorinis oras.
Iškvėpimas prasideda atsipalaidavus tarpšonkauliniams raumenims. Gravitacijos įtakoje krūtinės siena spaudžiant pilvo sienelę nusileidžia žemyn, o diafragma kyla aukštyn Vidaus organai pilvo ertmę, o savo apimtimi jie pakelia diafragmą. Krūtinės ertmės tūris mažėja, plaučiai suspaudžiami, oro slėgis alveolėse tampa didesnis už atmosferos slėgį, dalis jo išeina. Visa tai vyksta ramiai kvėpuojant. At gilus įkvėpimas ir iškvepiant, suaktyvinami papildomi raumenys.
Nervinis kvėpavimo reguliavimas
Kvėpavimo centras yra pailgosiose smegenyse. Jį sudaro įkvėpimo ir iškvėpimo centrai, reguliuojantys kvėpavimo raumenų veiklą. Iškvėpimo metu įvykus plaučių alveolių kolapsui refleksiškai suaktyvinamas įkvėpimo centras, o išsiplėtus alveolėms refleksiškai aktyvuojamas iškvėpimo centras – taip kvėpavimo centras funkcionuoja nuolat ir ritmingai. Kvėpavimo centro automatiškumą lemia jo neuronų metabolizmo ypatumai. Kvėpavimo centre išcentriniais nervais kylantys impulsai pasiekia kvėpavimo raumenis, todėl jie susitraukia ir atitinkamai užtikrina įkvėpimą.
Ypatingą reikšmę reguliuojant kvėpavimą turi impulsai, ateinantys iš kvėpavimo raumenų receptorių ir iš pačių plaučių receptorių. Įkvėpimo ir iškvėpimo gylis labai priklauso nuo jų charakterio. Fiziologinis mechanizmas kvėpavimo reguliavimas paremtas grįžtamojo ryšio principu: įkvepiant plaučiai išsitempia, o receptoriuose, esančiuose plaučių sienelėse, atsiranda sužadinimas, kuris išilgai klajoklio nervo įcentrinių skaidulų pasiekia kvėpavimo centrą ir slopina jo veiklą. įkvėpimo centro neuronai, o iškvėpimo centre atsiranda atvirkštinis indukcijos mechanizmas sužadinimas. Dėl to kvėpavimo raumenys atsipalaiduoja, šonkaulių narvas sumažėja ir atsiranda iškvėpimas. Tuo pačiu mechanizmu iškvėpimas skatina įkvėpimą.
Kai sulaikote kvėpavimą, įkvėpimo ir iškvėpimo raumenys susitraukia vienu metu, todėl krūtinė ir diafragma laikomi vienoje padėtyje. Kvėpavimo centrų darbui įtakos turi ir kiti centrai, tarp jų ir esantys smegenų žievėje. Jų įtakos dėka galite sąmoningai keisti kvėpavimo ritmą, jį sulaikyti, valdyti kvėpavimą kalbėdami ar dainuodami.
Dirgindami pilvo organus, receptorius kraujagyslės, odos, kvėpavimo takų receptoriai, kvėpavimas keičiasi refleksiškai. Taigi, įkvėpus amoniako, dirginami nosiaryklės gleivinės receptoriai, todėl suaktyvėja kvėpavimo aktas, o esant didelei garų koncentracijai – refleksinis kvėpavimo sulaikymas. Tai pačiai refleksų grupei priklauso čiaudulys ir kosulys – apsauginiai refleksai, skirti pašalinti į kvėpavimo takus patekusias pašalines daleles.
Humoralinis kvėpavimo reguliavimas
At raumenų darbas Suintensyvėja oksidacijos procesai, todėl kraujyje didėja anglies dvideginio kiekis. Anglies dioksido perteklius padidina kvėpavimo centro veiklą, kvėpavimas tampa gilesnis ir dažnesnis. Dėl intensyvaus kvėpavimo kompensuojamas deguonies trūkumas, pašalinamas anglies dioksido perteklius. Sumažėjus anglies dvideginio koncentracijai kraujyje, slopinamas kvėpavimo centro darbas, atsiranda nevalingas kvėpavimas. Dėl nervinio ir humoralinio reguliavimo anglies dioksido ir deguonies koncentracija kraujyje bet kokiomis sąlygomis palaikoma tam tikrame lygyje.
IN Žmogaus kūnas visi gyvybės procesai reguliuojami. Gamta numato du šiam tikslui naudojamus mechanizmus – nervinį ir humoralinį. Būtent jų pagalba reguliuojamas kvėpavimas.
Kvėpavimas yra gyvybiškai svarbus mūsų kūno procesas. užtikrina CO2 ir O2 mainus tarp kūno ir išorės aplinką. Šią funkciją reguliuoja daugybė centrinės nervų sistemos neuronų, kurie yra keliose smegenų dalyse ir yra sujungti į bendrą „kvėpavimo centro“ koncepciją. Ją įtakoja nerviniai ir humoraliniai dirgikliai, o pati kvėpavimo funkcija prisitaiko prie aplinkos sąlygų, kurios nuolat kinta.
Nervinis kvėpavimo reguliavimas
Struktūros, kurios tiesiog būtinos kvėpavimo ritmams atsirasti, pirmą kartą buvo aptiktos Jo sunaikinimas lemia kvėpavimo sustojimą. Smegenų žievė tiesiogiai dalyvauja reguliuojant kvėpavimą. Štai kodėl kvėpavimo centras yra nuolatinėje veikloje. Jame kyla ritminiai sužadinimo impulsai ir registruojamas ritminis aktyvumas. Tada impulsai iš centro perduodami į kvėpavimo raumenis ir diafragmą, naudojant išcentrinius neuronus. Taip savo kūne kaitaliojamės iškvėpimą ir įkvėpimą. Esant skausmo dirginimui, kraujagyslių receptorių dirginimui ar pilvo ertmėje esančių organų dirginimui, kvėpavimas pasikeičia visiškai refleksiškai.
Taigi, jei įkvėpsite amoniako garų, bus sudirginti nosiaryklės gleivinės receptoriai, dėl to gali sulėtėti kvėpavimo procesas. Tai yra organizmo apsauga, kuri neleidžia kenksmingoms dujoms patekti į plaučius. Kvėpavimo reguliavimas vyksta, kai nerviniai impulsai ateina iš kvėpavimo raumenų ir receptorių, esančių pačiuose plaučiuose. Nuo šių impulsų priklauso iškvėpimo ir įkvėpimo gylis.
Kvėpavimo reguliavimas taip pat padeda organizmui prisitaikyti prie aplinkos pokyčių, pavyzdžiui, sulaikęs kvėpavimą žmogus gali savarankiškai keisti savo ritmą ir gylį. Sportininkams būtent galvos smegenų žievės įtaka paaiškina priešvaržybinius kvėpavimo pokyčius, jo padidėjimą ir gilėjimą prieš varžybų pradžią.
Humorinis kvėpavimo reguliavimas.
Kvėpavimo centrą įtakoja jo cheminė sudėtis, būtent dujų sudėtis. Kraujyje besikaupiantis anglies dioksidas dirgina kraujagyslių receptorius, pernešančius kraują į galvą, ir stimuliuoja kvėpavimo centrą refleksų pagrindu. Kiti produktai su padidėjęs rūgštingumas kurios patenka į kraują, pavyzdžiui, pieno rūgštis. Jo kiekis kraujyje padidėja raumenų darbo metu. Ši kvėpavimo centro reakcija į kūno būklės pokyčius dėl išorinės aplinkos įtakos įvyksta akimirksniu, per kelias sekundes. Galbūt tokiu būdu mūsų kūnas nerimauja dėl mūsų sveikatos būklės ir įspėja apie būsimą ar artėjantį pavojų. Humoralinis reguliavimas pagrįstai gali būti vadinamas seniausia mūsų organų ir ląstelių sąveikos forma.
Taip pat daugelį būtinų funkcijų mūsų organizme reguliuoja hormonai. Tai labai aktyvus ir pan būtinas organizmui liaukų gaminamos medžiagos vidinė sekrecija. Sekrecinės liaukų ląstelės savo paviršiumi liečiasi su kraujagyslių sienelėmis. Štai kodėl hormonai greitai prasiskverbia į kraują. Jų poveikis organizmui yra reikšmingas.
Kaip matome, turi ir nervinis, ir humoralinis reguliavimas didelę reikšmę visam kūnui, ne tik kvėpavimo sistemai.
Humorinis kvėpavimo reguliavimas atliekamas keičiant kvėpavimo centro jaudrumą, veikiant cheminiams dirgikliams arba biologiškai. veikliosios medžiagos patekęs į kraują. Padidėjęs dalinis anglies dioksido slėgis kraujyje (hiperkapnija) padidina kvėpavimo centro jaudrumą. Taigi, jei CO 2 kiekis kraujyje padidėja 0,2%, tada plaučių ventiliacija padidėja 200%.
Hiperventiliacijos metu dalinis CO 2 slėgis patenka į kraują. Dėl to sumažėja kvėpavimo efektyvumas ir plaučių ventiliacija. Staigus dalinio CO 2 slėgio sumažėjimas kraujyje, pastebėtas savanoriškos hiperventiliacijos metu, sukelia laikiną kvėpavimo sustojimą (apnėją).
Kvėpavimo centro jaudrumas didėja dėl kraujo pH poslinkių, kuriuos sukelia H+ jonų perteklius. Šiuo atveju stebima hiperventiliacija normalizuojasi rūgščių-šarmų balansas pašalinant anglies dioksido perteklių. H+ jonų koncentracija mažėja. Jaudinanti anglies dioksido ir H+ jonų įtaka kvėpavimo centrui realizuojama per chemoreceptorius, esančius šalia kvėpavimo centro (pailgųjų smegenėlių ventrolateraliniame paviršiuje, prie hipoglosalinio nervo išėjimo).
Dėl deguonies trūkumo kraujyje sustiprėja refleksinis kvėpavimas per sinokarotidinės zonos, aortos ir kitų kraujagyslių chemoreceptorius. Pats kvėpavimo centras yra praktiškai atsparus deguonies trūkumui. Dėl riboto deguonies trūkumo poveikio žmogaus kvėpavimo centrui jis gali būti neįvertintas. pavojingų pasekmių. Staigus praradimas sąmonė yra tipiška šio neįvertinimo pasekmė. Lėtai besivystanti hipoksija įjungia galingesnius kvėpavimo reguliatorius – intersticinio metabolizmo produktus, kurie disocijuoja į jonus. H + jonų perteklius padidina plaučių ventiliaciją, kol hipoksija nepasiekia nerimą keliančių proporcijų.
„Žmogaus fiziologija“, N.A. Fomin
Kvėpavimas yra nuolatinis biologinis dujų mainų tarp kūno ir išorinė aplinka. Kvėpuojant atmosferos deguonis patenka į kraują, o organizme susidaręs anglies dioksidas pašalinamas su iškvepiamu oru. Kvėpavimas skirstomas į išorinį (plaučių) ir vidinį (audinį). Tarpinė grandis tarp jų – dujų perdavimas krauju – leidžia kalbėti apie kvėpavimo funkcija kraujo. Žmogaus kvėpavimas...
Elastinis atsparumas plaučių audinys jo tempimas įkvepiamu oru priklauso ne tik nuo elastingų plaučių struktūrų. Taip pat yra dėl alveolių paviršiaus įtempimo ir paviršiaus aktyviosios medžiagos – faktoriaus, mažinančio paviršiaus įtempimą. Ši medžiaga, turinti daug fosfolipidų ir lipoproteinų, susidaro alveolių epitelio ląstelėse. Paviršinio aktyvumo medžiaga neleidžia plaučiams subyrėti iškvėpimo metu, o alveolių sienelių paviršiaus įtempimas neleidžia per daug ištempti plaučius...
Plaučių ventiliacija ramybės būsenoje yra 5 - 6 dm3. Raumenų darbo metu jis padidėja iki 100 dm3 ar daugiau per minutę. Didžiausias plaučių ventiliacijos vertes (iki 150 dm3/min.) galima gauti savavališkai giliai ir greitas kvėpavimas(maksimali plaučių ventiliacija). Išorinio kvėpavimo metu vyksta dujų mainai tarp alveolinio oro ir kraujo. Dujų mainai...
Kvėpavimo reguliavimas
Kvėpavimo centras- tai neuronų rinkinys, užtikrinantis kvėpavimo aparato veiklą ir jo prisitaikymą prie kintančių išorinės ir vidinės aplinkos sąlygų. Šie neuronai yra nugaros smegenys, pailgosios smegenys, tiltinis tiltas Ir žievė didelės smegenys . Pagrindiniai neuronai yra pailgosios smegenys . Jie nustato kvėpavimo ritmą ir gylį bei siunčia impulsus nugaros smegenų motoriniams neuronams, kurie kontroliuoja kvėpavimo raumenų susitraukimą. Kvėpavimo centras yra dvišalis ir susideda iš dviejų funkcinių skyrių: įkvėpimo centro ir iškvėpimo centro. Smegenų pusrutulių tilto ir žievės neuronai kontroliuoja įkvėpimo ir iškvėpimo neuronų veiklą. Kvėpavimo centro funkcijas 1885 metais ištyrė N. A. Mislavskis. Pjaunant smegenis tarp pailgųjų smegenų ir nugaros smegenys Kvėpavimas visiškai sustoja, lieka tarp tilto ir pailgųjų smegenų. Pažeidus pailgųjų smegenėlių įkvėpimo ir iškvėpimo neuronus, sustoja kvėpavimas.
Kvėpavimo centras yra labai jautrus anglies dioksido pertekliui, kuris yra pagrindinis natūralus jo sukėlėjas. Tokiu atveju CO 2 perteklius tiesiogiai veikia kvėpavimo neuronus (per kraują ir cerebrospinalinis skystis), ir refleksiškai (per kraujagyslių ir pailgųjų smegenų chemoreceptorius).
Kvėpavimo centras nuolat yra aktyvus, nes jame automatiškai kyla sužadinimo impulsai.
Refleksinis (nervinis) kvėpavimo reguliavimas
Maždaug kas 4 sekundes nerviniai impulsai eina iš pailgųjų smegenų kvėpavimo centro į įkvėpimo raumenis, todėl krūtinė kyla aukštyn, o diafragma leidžiasi žemyn. Dėl to atsiranda įkvėpimas. Iškvėpimas ramybės būsenoje yra spontaniškas: veikiama gravitacijos, krūtinė nusileidžia. Tik kai gilus kvėpavimasįsijungia iškvėpimo centras, kuris priverčia dirbti gilų iškvėpimą atliekančius raumenis.
Kvėpavimo centrų darbui įtakos turi ir aukštesni kvėpavimo centrai, esantys galvos smegenų žievėje. Jų įtakos dėka keičiasi kvėpavimas kalbant ir dainuojant; Taip pat pratimų metu galima sąmoningai keisti kvėpavimo ritmą.
Tokie apsauginiai refleksai kaip čiaudėjimas Ir kosulys. Nosies gleivinės receptorių dirginimas dulkėmis ar nemalonaus kvapo medžiaga sukelia nervinių impulsų srautą. medulla, o iš ten į raumenis. Dėl to nutrūksta kvėpavimas ir užsidaro balso aparatas. Tada prasideda intensyvus (priverstinis) iškvėpimas. Padidėja oro slėgis ir ateina momentas, kai jis jėga prasiskverbia pro uždarytas balso stygas. Oro srovė nukreipiama į nosį, žmogus čiaudi, oras išsiveržia, o kartu su juo pasišalina ir kvėpavimą trukdančios gleivės.
Tas pats atsitinka ir kosint, tik oro srautas iškvepiant išeina per burną. Kosulio priežastis gali būti bronchų, trachėjos, gerklų ar plaučių membranos – pleuros – dirginimas.
Kvėpavimo intensyvumas kinta ne tik fizinio krūvio metu, bet ir priklausomai nuo emocinė būsena asmuo. Susijaudinus kvėpavimas nutrūksta, supykus žmogui sunku kalbėti, jis triukšmingas ir dažnas. Malonias emocijas gali lydėti kvėpavimo intensyvumo sumažėjimas („Jis klausėsi sulaikęs kvapą“). Juokiantis, iškvepiant protarpiais atsidaro balso aparatas, atsiranda traukulių judesiai. balso stygos Iškvepiant įkvepiant pridedami panašūs judesiai (verkimas).
Įėjus saltas vanduo kvėpavimas sustoja įkvėpus. Biologinė šio reflekso prasmė ta, kad jis sumažina vandens išgaravimą nuo plaučių paviršiaus, taigi ir su garavimu susijusį šilumos praradimą. Kvėpavimas sustoja tik kelioms sekundėms, tačiau per tą laiką organizmas spėja prisitaikyti prie naujų temperatūros sąlygų.
Humoralinis kvėpavimo reguliavimas
Raumenų darbo metu suintensyvėja oksidacijos procesai, todėl išsiskiria daugiau anglies dvideginio. Kraujas su anglies dvideginio pertekliumi pasiekia kvėpavimo centrą ir jį dirgina, padidėja jaudrumas: žmogus pradeda kvėpuoti giliau. Pašalinamas anglies dvideginio perteklius, o deguonies trūkumas papildomas, t.y. Vyksta humoralinis reguliavimas: Anglies dioksidas per kraują tiesiogiai veikia kvėpavimo centrą.
Anglies dioksidas veikia kvėpavimo centrą ir refleksiškai, dirgindamas arterijų sienelėse esančius receptorius, per kuriuos kraujas siunčiamas į smegenis.
Sumažėjus anglies dioksido koncentracijai kraujyje, sumažėja ir kvėpavimo centro darbas, kvėpavimas vyksta trumpam. Kai CO 2 kiekis kraujyje normalizuojasi, kvėpavimas atsinaujins savaime.
Dėl kvėpavimo reguliavimo anglies dioksido ir deguonies koncentracija kraujyje bet kokiomis sąlygomis palaikoma tam tikrame lygyje.
Šių dujų santykio pastovumas smegenims yra ypač svarbus: taip pat puikus turinys deguonis kraujyje sukelia smegenų kraujagyslių spazmus, dėl kurių atsiranda deguonies badas. Tai, beje, paaiškina, kodėl miestiečiams, išeinantiems į mišką ar gamtą, iš pradžių gali svaigti galva, galvos skausmas ir kitos nemalonios sąlygos. Kai pripranti prie naujos aplinkos, šie diskomfortas praeiti.
Nevalingo kvėpavimo dažnį lemia kvėpavimo centras. Savanoriškas kvėpavimo reguliavimas kalbant, dainuojant, kvėpavimo pratimai atlieka smegenų žievė.
Humoralinis kvėpavimo reguliavimas vyksta anglies dvideginio įtakoje kvėpavimo centrui: nei aktyvesnis darbas, tuo daugiau anglies dvideginio išskiria audiniai ir intensyvesnis plaučių kvėpavimas.
