Регуляция дыхания

1. Регуляция дыхания

2. Дыхательные центры ствола мозга

• Центры продолговатого
мозга
– Дорсальная респираторная
группа (инспираторный центр)
– Вентральная респираторная
группа (экспираторный центр)
• Понтийные центры
– Пневмотоксический центр
– Апнейстический центр
VRG
DRG
2

3. Дорсальная респираторная группа (DRG)

• Инспираторные нейроны активируются во время
вдоха и тормозятся во время выдоха (генераторы
инспираторного ритма)
• Передают нервные импульсы по диафрагмальному
нерву к диафрагме и по межреберным нервам к
наружным межреберным мышцам.
Во время вдоха сигналы
постепенно неуклонно
нарастают в течение около
2 сек, (инициирование вдоха),
после чего их активность
резко прекращается и это
длится в течение 3 сек (что
приводит к выдоху).
3

4.

ВДОХ
Вдох (2 секунды)
(2 секунды)
Сокращение
мышц
сгибателей
Активация
дорсальной
респираторной
группы
Возникновение
вдоха
СПОКОЙНОЕ
ДЫХАНИЕ
Возникновение
пассивного
выдоха
Торможение
дорсальной
респираторной
группы
Расслабление
инспираторных
мышц
ВЫДОХ
(3 секунды)
4

5. Вентральная респираторная группа (VRG)

• Расположена по обе стороны от дорсальной
респираторной группы продолговатого
• Эти нейроны не активируются во время
спокойного дыхания.
• Их активность наблюдается в основном во
время глубокого (форсированного) дыхания,
При этом стимулируются внутренние
межреберные мышцы и мышцы
(форсированный выдох)
5

6. Понтинные респираторные центры

• Пневмотаксический центр,
центр расположен в
верхних областях моста дорзальнее
парабрахиальных ядер. Он передает сигналы
к инспираторным нейронам продолговатого
мозга.
• Активность нейронов этого центра контролирует момент прекращения активности инспираторных нейронов.
• Основная функция пневмотаксического
центра – ограничение вдоха.
6

7. Понтинные респираторные центры

• Апнейстический центр расположен в нижних
областях Варолиевого моста посылает возбуждающие импульсы в инспираторный
центр, что приводит к активации и удлинению фазы вдоха.
• Таким образом понтинные респираторные
центры модифицируют вдох и способствуют
гладкому переходу фазы вдоха в фазу
выдоха.
7

8. Контроль дыхания

АПНЕЙСТИЧЕСКИЙ
ЦЕНТР: («Без воздуха»)
Увеличивает глубину
дыхания удлиняя вдох
ПНЕВМОТАКСИЧЕСКИЙ
ЦЕНТР: («Дуновение
воздуха») Увеличивает
частоту дыхания
укорачивая вдох
ВРГ: Экспираторный
центр активен только
при форсированном
дыхании
ДРГ: Инспираторная
группа активируется с
каждым вдохом
Дыхательный
центр
продолговатого
мозга
генерирует
дыхательный
ритм и
стимулирует
дыхательные
мышцы.
Мост
воспринимает
афферентные
стимулы и
связан с
дыхательным
центром
продолговатого
мозга
8

9. Механизмы обратной связи

• В регуляции механизмов дыхания принимают
участие хеморецепторы и механорецепторы.
• Центральные хеморцепторы расположены
вентро-латеральных областях продолговатого
мозга и чувствительны к изменениям pH.
• Периферические хеморцепторы наиболее
важны для определения колебаний О2 в
артериальной крови, а также концентраций
СО2 и pH.
9

10. Центральные хеморецепторы

• Расположены в продолговатом мозге, в его вентральных
областях.
• Изменения pH связаны с
изменениями уровня CO2 в
цереброспинальной
жидкости в четвертом
желудочке. Центральные
хеморецепторы образуют
прямые синапсы с
нейронами дыхательного
центра.
• Они наиболее чувствительны
к концентрациям CO2, H+, но
не O2.
10

11. Механизмы обратной связи

• МЕХАНОРЕЦЕПТОРЫ,
МЕХАНОРЕЦЕПТОРЫ расположенные в
воздухоносных путях и паренхиме
легких запускают ряд дыхательных
рефлексов:
– Рефлекс Геринга-Брейера – прекращение вдоха для предотвращения перерастяжения легких (может проявляться в виде кашля, сужения воздухоносных путей и гипервентиляции).
11

12. Механизмы обратной связи

– Рецепторы верхних дыхательных
путей (ирритантные) отвечают за
такие рефлексы как чихание, кашель,
брадикардия, закрытие голосовой
щели и икота.
– Рефлексы спинного мозга приводят к
активации добавочных дыхательных
мышц для увеличения частоты и
объема дыхания, как компенсации
гиповентиляции.
12

13.

Механизмы обратной связи
• Помимо неосознанного контроля процесса
дыхания, осуществляемого дыхательным
центром, этот процесс подвержен влияниям
со стороны лимбической системы, гипоталамуса (эмоции, воздействие изменений
температуры и др.).
• Сознательный контроль дыхания обеспечивает кора больших полушарий (сознательная модуляция дыхательного ритма, речь,
пение, игра на духовых инструментах и др.).
13

14. Контроль дыхания

Влияния на
дыхательный центр со
стороны гипоталамуса
О2 является
вторичным
регулятором
дыхания
Произвольный
контроль со
стороны КБП
Афферентные
волокна ВНС
Мышечная активность изменяет
работу дыхательного центра
еще до появления метаболитов
в крови
14

15.

15

16. Компоненты несознательного контроля процесса дыхания

Периферически
Периферически
е
е
хеморецепторы
хеморецепторы
+
O
O22,CO
,CO22,H
,H+
CN IX
АпнейстичесАпнейстический
кий центр
центр
Центральные
Центральные
хеморецептор
хеморецептор
+
ы
ы H
H+
Рецепторы
Рецепторы
растяжения
растяжения
легких
легких
Проприорец
Проприорец
епторы
епторы
CN X
CN X
ИНСПИРАТОРНЫЙ
ЦЕНТР
Пневмотак
Пневмотак
си-ческий
си-ческий
центр
центр
+
phrenic nerve
Диафрагма
Диафрагма
_
+
16

17.

17

18. Дыхательные рефлексы

• Рефлекс на расширение легких (Рефлекс ГерингаБрейера)
Чрезмерное расширение легких при вдохе → стимуляция
медленно адаптирующихся рецепторов растяжения в
гладких мышцах крупных и мелких дыхательных путях
→ афферентные сигналы поступают по волокнам
блуждающего нерва → подавление активности
апнейстического центра → прекращение вдоха
• Рефлекс на спадание легких (Дефляционный
рефлекс)
Глубокий выдох → спадание легких → ↓активности
рецепторов растяжения или стимуляция других
проприоцепторов дыхательных мышц → афферентные
сигналы поступают по волокнам блуждающего нерва
→ ингибирование экспираторных нейронов
18

19. Дыхательные рефлексы

• Рефлексы с J-рецепторов (юксто-альвеолярных рецепторов)
Легочная эмболия или отек → активация
юкстоальвеолярных рецепторов → передача
афферентных импульсов по волокнам
блуждающего нерва к дыхательному центру
→ частое поверхностное дыхание
Эти рецепторы отвечают за ощущение кислородного голодания (одышка)
19

20. Дыхательные рефлексы

• Барорецепторный рефлекс
• ↑артериального давления → ↑ барорецепторов → афферентные сигналы
поступают по волокнам X и IX пары черепномозговых нервов → ↓дыхательного центра
→ ↓частоты и глубины дыхания →
↓венозный возврат → ↓сердечного
выброса → ↓артериального давления
20

21. Дыхательные рефлексы

• Защитные рефлексы (кашель, чихание)
Пыль, курение, раздражающие вещества → ↑ирритантных рецепторов верхних дыхательных путей →
афферентные сигналы поступают по волокнам
блуждающего (от верхних дыхательных путей,
{гортань → кашель}), тройничного или обонятельного
(нос → чихание) нервов → ↑дыхательного центра →
глубокий вдох с последующим форсированным
выдохом с закрытой голосовой щелью → открытие
голосовой щели → сильный выброс воздуха
21

22. Дыхательные рефлексы

• Другие воздействия со стороны
гипоталамуса и лимбической системы
• ↑Температуры: ↑частоту дыхания
• Боль: Неожиданная, резкая боль -↓частоту
дыхания; продолжительная боль - ↑частоту
дыхания
• Алкоголь: ↓частоту дыхания
22

23. Контроль активности дыхательного центра

23

24. Влияние физических нагрузок на дыхание

Вентиляция легких (больше глубина, чем частота)
увеличивается во время физических нагрузок. Это связано с:
1.Рефлексами от проприорецепторов , стимулирующих
дыхательный центр.
2.Кортикофугальными влияниями на дыхательный центр и
мышцы.
3.Повышением температуры тела, сопровождающей
физические нагрузки. Повышение температуры тела
стимулирует дыхательный центры.
4.Циркуляцией адреналина и норадреналина,
стимулирующих дыхательный центр.
5.Изменением рН вследствие накопления молочной
кислоты, образующейся при работе мышц.
24

25. Типы дыхания

Типы дыхания
25

26.

• Дыхание Куссмауа ля - глубокое, частое,
шумное дыхание, является одной из форм
проявления гипервентиляции, часто ассоциируется
с тяжёлым метаболическим ацидозом.
са периодическое дыхание,
• Дыхание Чеайна-Стоакса,
при котором поверхностные и редкие дыхательные
движения постепенно учащаются и углубляются и,
достигнув максимума на пятый - седьмой вдох,
вновь ослабляются и урежаются, после чего
наступает пауза (объясняется снижением
чувствительности дыхательного центра к СО2 (во
сне, у детей, ЧМТ, интоксикация).
26

27.

дыхание неравномерное,
• Атактическое дыхание:
хаотическое, нерегулярное дыхание. Наблюдается
при сохранении дыхательных нейронов
продолговатого мозга, но при нарушении связи с
дыхательными нейронами варолиева моста.
• Дыхание Биота - патологический тип дыхания,
характеризующийся чередованием равномерных
ритмических дыхательных движений и
длительных (до полуминуты и более) пауз (при
гипоксии мозга).
27

28.

• Гаспинг, или терминальное редкое
дыхание, которое проявляется
судорожными вдохами-выдохами. Оно
возникает при резкой гипоксии мозга или в
период агонии.
• Апнейстическое дыхание. Апнейзис —
нарушение процесса смены вдоха на
выдох: длительный вдох, короткий выдох и
снова — длительный вдох.
28

29.

апноэ: отсутствие вентиляции легких
гиперпноэ: высокая частота вентиляции
гиповентиляции: вентиляция, недостаточная для
метаболических потребностей (PCO2> 42 мм рт.ст.)
гипервентиляция: избыток воздуха относительно
метаболических потребностей (РСО2 <38 мм рт.ст.)
одышка: субъективное ощущение сложности дыхания;
как правило, указывает на то, что физиологические
потребности в вентиляции превышают способность
человека реагировать
гиперкапния: повышение Р СО2
гипокапния: снижение Р СО2
29