Ритмическая смена дыхательных фаз

Совокупность дыхательных нейронов продолговатого мозга и моста в последнее время принято называть центральным механизмом дыхания (ЦМД).

В основе современных представлений о функционировании ЦМД лежит представление Бредли (1975 г.) о наличии в мозге двух нейронных блоков, выполняющих определенную задачу:

1) генератора центральной инспираторной активности (ЦИА) - Iα.

2) механизма выключения инспирации – пул Iβ и ИТ нейронов.

Рис.16. Ритмическая смена дыхательных фаз.

Генератор ЦИА представлен инспираторными нейронами типа Iα, локализованными в ДДГ продолговатого мозга. Они возбуждаются за счет потока афферентных импульсов с центральных и периферических хеморецепторов (ХР). Активность данных рецепторов находится в прямой зависимости от содержания в крови кислорода и углекислого газа (периферические рецепторы) и концентрации протонов в ликворе (центральные хеморецепторы).

При возбуждении нейронов типа Iα сигнал от них идет к ядрам дыхательных мышц спинного мозга (М), (рис.16). Одновременно от инспираторных нейронов типа Iα сигнал идет к инспираторным нейронам типа Iβ. Для активности нейронов типа Iβ важным является поток импульсов от рецепторов растяжения легких (РРЛ). Предполагают, что β – инспираторные нейроны возбуждают инспираторно-тормозящие нейроны (ИТ). Кроме того, на эти нейроны действует поток импульсов от нейронов, локализованных в варолиевом мосту, от так называемых пневмотаксического и апнейстического центров (ПТЦ). Они способствуют смене вдоха на выдох. ИТ нейроны возбудившись посылают тормозные импульсы к Iα, они тормозятся и перестают посылать импульсы к мотонейронам, наступает выдох. При этом Iβ не возбуждаются и не возбуждают ИТ нейроны, которые перестают тормозить Iα. Вновь наступает вдох.

Автоматия дыхательного центра и контроль механизма дыхания

В первые дни после рождения нейроны дыхательного центра ствола мозга обладают автоматией, т.е. способностью к спонтанному периодическому возбуждению. По мере формирования синаптических связей дыхательного центра с другими отделами ЦНС пейсмекерный характер активности дыхательного центра утрачивает физиологическое значение. У взрослых для периодической деятельности нейронов ДЦ необходимо постоянное поступление к ним сигналов от хеморецепторов, а также от ретикулярной формации ствола мозга. По мере израсходования поступившего при вдохе кислорода и дальнейшего накопления в тканях и крови двуокиси углерода начинается следующий вдох: процессы ритмического дыхания последовательно осуществляются всю жизнь индивида.

Нейроны дыхательного центра работают ритмически. Однако ритмическая автоматическая деятельность нейронов дыхательного центра находится под влиянием многочисленных факторов (рис.17).

Рис. 17. Множественный контроль работы дыхательного центра

         Таким образом, главная цель регуляции дыхания состоит в том, чтобы легочная вентиляция соответствовала метаболическим потребностям организма. Так, при физической нагрузке требуется больше кислорода, соответственно должен возрасти объем дыхания. Кроме того, при осуществлении некоторых рефлексов (например, глотательного, кашлевого, чихательного), а также определенных видов деятельности (речи, смеха, пения и т.д.) характер дыхания должен изменяться. Для оптимального приспособления дыхания ко всем этим условиям необходимы сложные регуляторные механизмы с многочисленными сенсорными каналами.

IV. ВОЗРАСТНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ДЫХАНИЯ