Phản xạ hô hấp bảo vệ cơ thể bao gồm: Phản xạ thở

Việc điều hòa nhịp thở được thực hiện thông qua các phản ứng phản xạ phát sinh do sự kích thích của các thụ thể cụ thể được gắn trong mô phổi, mạch máu vùng phản xạà và các khu vực khác. Bộ máy trung tâm điều hòa nhịp thở được thể hiện bằng sự hình thành của tủy sống, hành não và các phần cao hơn của hệ thần kinh. Chức năng chính của kiểm soát hơi thở được thực hiện bởi các tế bào thần kinh hô hấp của thân não, truyền tín hiệu nhịp nhàng đến tủy sống đến các tế bào thần kinh vận động. cơ hô hấp.

Trung khu thần kinh hô hấp -đây là một tập hợp các tế bào thần kinh của hệ thần kinh trung ương đảm bảo hoạt động nhịp nhàng phối hợp của các cơ hô hấp và sự thích nghi liên tục hô hấp bên ngoài với những thay đổi của các điều kiện bên trong cơ thể và trong môi trường. Phần chính (hoạt động) của trung tâm thần kinh hô hấp nằm ở hành não. Nó phân biệt hai phần: hít vào(trung tâm hít vào) và thở ra(trung tâm thở ra). Nhóm tế bào thần kinh hô hấp ở mặt sau của hành tủy bao gồm chủ yếu là các tế bào thần kinh hít vào. Chúng một phần làm phát sinh các con đường đi xuống tiếp xúc với các tế bào thần kinh vận động của dây thần kinh cơ hoành. Nhóm tế bào thần kinh hô hấp ở bụng gửi các sợi chủ yếu đi xuống đến các tế bào thần kinh vận động của cơ liên sườn. Ở phần trước của cầu não, một khu vực được gọi là trung tâm điều hòa khí thở. Trung tâm này có liên quan đến công việc của cả khoa thí nghiệm và khoa cảm hứng. Một phần quan trọng của trung tâm thần kinh hô hấp là một nhóm tế bào thần kinh ở tủy sống cổ (đoạn cổ III-IV), nơi đặt nhân của dây thần kinh cơ hoành.

Vào thời điểm trẻ được sinh ra, trung tâm hô hấp có khả năng tạo ra sự thay đổi nhịp nhàng trong các giai đoạn của chu kỳ hô hấp, nhưng phản ứng này rất không hoàn hảo. Thực tế là trung tâm hô hấp chưa được hình thành khi mới sinh ra, sự hình thành của nó kết thúc sau 5-6 năm tuổi đời. Điều này được khẳng định bởi thực tế là trong giai đoạn này của cuộc đời trẻ, hơi thở của chúng trở nên nhịp nhàng và đều đặn. Ở trẻ sơ sinh, nó không ổn định cả về tần số lẫn độ sâu và nhịp điệu. Hơi thở của họ là cơ hoành và thực tế rất ít khác nhau khi ngủ và thức (tần số từ 30 đến 100 mỗi phút). Ở trẻ 1 tuổi, số lần cử động hô hấp trong ngày là 50-60, ban đêm - 35-40 lần/phút, không ổn định và cơ hoành. Ở độ tuổi 2-4 tuổi, tần số nằm trong khoảng 25-35 và chủ yếu thuộc loại cơ hoành. Ở trẻ 4-6 tuổi, nhịp thở là 20-25, hỗn hợp - ngực và cơ hoành. Đến 7–14 tuổi, nó đạt mức 19-20 mỗi phút, lúc này nó hỗn hợp. Vì vậy, sự hình thành cuối cùng của trung tâm thần kinh thực tế đã có từ thời kỳ này.

Trung tâm hô hấp bị kích thích như thế nào? Một trong những cách quan trọng nhất để kích thích nó là tự động hóa. Không có quan điểm duy nhất về bản chất của tính tự động, nhưng có bằng chứng cho thấy quá trình khử cực thứ cấp có thể xảy ra trong các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp (theo nguyên tắc khử cực tâm trương ở cơ tim), đạt đến mức nghiêm trọng, tạo ra một động lực mới. Tuy nhiên, một trong những cách chính để kích thích trung tâm thần kinh hô hấp là kích thích nó với carbon dioxide. Trong bài giảng trước, chúng tôi đã lưu ý rằng rất nhiều carbon dioxide vẫn còn trong máu chảy ra từ phổi. Nó có chức năng như chất kích thích chính đối với các tế bào thần kinh của hành não. Điều này được thực hiện thông qua giáo dục đặc biệt - chất nhận cảm hóa học nằm trực tiếp trong các cấu trúc của hành não ( "các cơ quan thụ cảm hóa học trung tâm"). Họ rất nhạy cảm với căng thẳng khí cacbonic và trạng thái axit-bazơ của dịch não giữa các tế bào đang rửa sạch chúng.

Carbon dioxide có thể dễ dàng khuếch tán từ các mạch máu của não vào dịch não tủy và kích thích các thụ thể hóa học của hành não. Đây là một cách khác để kích thích trung tâm hô hấp.

Cuối cùng, việc kích thích nó cũng có thể được thực hiện theo phản xạ. Chúng tôi có điều kiện chia tất cả các phản xạ đảm bảo điều hòa hơi thở thành: nội tại và liên quan.

Phản xạ riêng hệ hô hấp – Đây là những phản xạ bắt nguồn từ các cơ quan của hệ hô hấp và kết thúc ở đó. Trước hết, nhóm phản xạ này bao gồm hành động phản xạ từ các thụ thể cơ học ở phổi. Tùy thuộc vào vị trí và loại kích thích cảm nhận được, tính chất của phản ứng phản xạ đối với kích thích, ba loại thụ thể như vậy được phân biệt: thụ thể căng thẳng, thụ thể kích thích và thụ thể juxtacapillary của phổi.

Thụ thể căng phổi nằm chủ yếu ở các cơ trơn của đường dẫn khí (khí quản, phế quản). Có khoảng 1000 thụ thể như vậy trong mỗi phổi và chúng được kết nối với trung tâm hô hấp bằng các sợi hướng tâm có myelin lớn của dây thần kinh phế vị với tốc độ caođang thực hiện. Kích thích tức thời của loại cơ quan cảm thụ cơ học này là sự căng thẳng bên trong các mô của thành đường hô hấp. Khi phổi căng ra khi hít vào, tần số của các xung này sẽ tăng lên. Sự căng phồng của phổi gây ra sự ức chế phản xạ hít vào và chuyển sang thở ra. Khi cắt dây thần kinh phế vị những phản ứng này dừng lại và hơi thở trở nên chậm hơn và sâu hơn. Những phản ứng này gọi là phản xạ Goering-Breuer. Phản xạ này được tái tạo ở người trưởng thành khi thể tích khí lưu thông vượt quá 1 lít (với hoạt động thể chất, Ví dụ). Anh ấy có tầm quan trọng lớnở trẻ sơ sinh.

Thụ thể kích thích hoặc các cơ quan thụ cảm cơ học thích ứng nhanh chóng của đường thở, các thụ thể của màng nhầy của khí quản và phế quản. Chúng phản ứng với những thay đổi đột ngột về thể tích phổi, cũng như khi màng nhầy của khí quản và phế quản tiếp xúc với các chất kích thích cơ học hoặc hóa học (hạt bụi, chất nhầy, hơi chất ăn da, khói thuốc lá, v.v.). Không giống như các thụ thể căng ở phổi, các thụ thể kích thích có khả năng thích ứng nhanh chóng. Khi các vật thể lạ nhỏ (bụi, khói) xâm nhập vào đường hô hấp, việc kích hoạt các thụ thể kích thích sẽ gây ra phản xạ ho. Cung phản xạ của nó như sau - từ các thụ thể, thông tin qua thanh quản trên, thiệt hầu, dây thần kinh sinh ba đi đến các cấu trúc não tương ứng chịu trách nhiệm thở ra (thở ra khẩn cấp - ho). Nếu thụ thể mũi được kích thích một cách cô lập đường hô hấp, thì điều này gây ra một đợt thở ra khẩn cấp khác - hắt xì.

Các thụ thể cạnh mao mạch - nằm gần các mao mạch của phế nang và phế quản hô hấp. Chất kích thích của các thụ thể này là sự gia tăng áp lực trong tuần hoàn phổi, cũng như sự gia tăng thể tích dịch kẽ trong phổi. Điều này được quan sát thấy khi máu ứ đọng trong tuần hoàn phổi, phù phổi, tổn thương mô phổi (ví dụ như viêm phổi). Xung động từ các thụ thể này được gửi đến trung tâm hô hấp thông qua dây thần kinh phế vị, gây ra tình trạng thở nông thường xuyên. Khi bị bệnh sẽ gây ra cảm giác khó thở, khó thở. Có thể không chỉ có nhịp thở nhanh (thở nhanh) mà còn có phản xạ thu hẹp phế quản.

Ngoài ra còn có một nhóm lớn các phản xạ tự bắt nguồn từ cơ quan cảm thụ bản thể của cơ hô hấp. Phản xạ từ cơ quan nhận cảm bản thể của cơ liên sườnđược thực hiện trong quá trình hít vào, khi các cơ này co lại, gửi thông tin qua các dây thần kinh liên sườn đến phần thở ra của trung tâm hô hấp và kết quả là xảy ra hiện tượng thở ra. Phản xạ từ cơ quan cảm thụ cơ hoànhđược thực hiện để đáp ứng với sự co lại của nó trong quá trình hít vào, do đó, thông tin truyền qua các dây thần kinh cơ hoành, đầu tiên đến tủy sống, sau đó đến hành não ở phần thở ra của trung tâm hô hấp và xảy ra hiện tượng thở ra.

Do đó, tất cả các phản xạ của hệ hô hấp đều xảy ra khi hít vào và kết thúc bằng thở ra.

Phản xạ liên hợp của hệ hô hấpđây là những phản xạ bắt đầu bên ngoài nó. Nhóm phản xạ này trước hết bao gồm phản xạ kết hợp hoạt động của hệ tuần hoàn và hệ hô hấp. Hành động phản xạ như vậy bắt đầu từ các thụ thể hóa học ngoại vi của vùng phản xạ mạch máu. Nhạy cảm nhất trong số chúng nằm ở vùng xoang động mạch cảnh. Phản xạ liên hợp hóa học Sinocarotid – xảy ra khi carbon dioxide tích tụ trong máu. Nếu điện áp của nó tăng lên, thì các thụ thể hóa học có tính dễ bị kích thích cao nhất sẽ bị kích thích (và chúng nằm ở vùng này trong cơ thể xoang), kết quả là sóng kích thích sẽ đi từ chúng dọc theo cặp dây thần kinh sọ IX và đến phần thở ra của cơ quan hô hấp. trung tâm. Quá trình thở ra xảy ra, làm tăng sự giải phóng lượng carbon dioxide dư thừa vào không gian xung quanh. Như vậy, hệ tuần hoàn (nhân tiện, khi thực hiện hành động phản xạ này cũng hoạt động mạnh mẽ hơn, nhịp tim và tốc độ dòng máu tăng lên) ảnh hưởng đến hoạt động của hệ hô hấp.

Một loại phản xạ liên hợp khác của hệ hô hấp là phản xạ nhóm lớn phản xạ ngoại cảm. Chúng bắt nguồn từ các thụ thể xúc giác (nhớ phản ứng của hơi thở khi chạm, chạm), nhiệt độ (nhiệt - tăng, lạnh - giảm chức năng hô hấp), cảm giác đau (kích thích yếu và trung bình - tăng, mạnh - thở yếu).

Phản xạ liên hợp bản thể hệ thống hô hấp được thực hiện do sự kích thích các thụ thể của cơ xương, khớp, dây chằng. Điều này được quan sát thấy khi thực hiện hoạt động thể chất. Tại sao chuyện này đang xảy ra? Nếu khi nghỉ ngơi, một người cần 200-300 ml oxy mỗi phút, thì khi hoạt động thể chất, lượng này sẽ tăng lên đáng kể. Trong những điều kiện này, MO, sự chênh lệch oxy trong động tĩnh mạch, cũng tăng lên. Sự gia tăng các chỉ số này đi kèm với sự gia tăng tiêu thụ oxy. Sau đó mọi thứ phụ thuộc vào khối lượng công việc. Nếu công việc kéo dài 2-3 phút và công suất đủ cao thì mức tiêu thụ oxy liên tục tăng ngay từ khi bắt đầu công việc và chỉ giảm sau khi dừng. Nếu thời gian làm việc dài hơn, thì mức tiêu thụ oxy tăng lên trong những phút đầu tiên và sau đó được duy trì ở mức không đổi. Mức tiêu thụ oxy càng tăng thì công việc thể chất càng vất vả. Lượng oxy lớn nhất mà cơ thể có thể hấp thụ trong 1 phút khi làm việc cực nhọc được gọi là mức tiêu thụ oxy tối đa (MOC). Công việc mà một người đạt đến cấp độ MPC của mình sẽ kéo dài không quá 3 phút. Có nhiều cách để xác định MIC. Ở những người không tham gia thể thao hoặc tập thể dục, giá trị BMD không vượt quá 2,0-2,5 l/phút. Ở vận động viên, nó có thể cao hơn gấp đôi. MIC là một chỉ số hiệu suất hiếu khí của cơ thể.Đây là khả năng của một người để thực hiện công việc thể chất rất vất vả, cung cấp năng lượng tiêu hao của họ thông qua lượng oxy được hấp thụ trực tiếp trong quá trình làm việc. Được biết, ngay cả một người được đào tạo bài bản cũng có thể làm việc với mức tiêu thụ oxy ở mức 90-95% VO2 tối đa của mình trong thời gian không quá 10-15 phút. Bất cứ ai có khả năng hiếu khí cao hơn đều đạt được kết quả tốt nhất trong công việc (thể thao) với mức độ sẵn sàng kỹ thuật, chiến thuật tương đối ngang nhau.

Tại sao hoạt động thể chất lại làm tăng lượng oxy tiêu thụ? Một số lý do có thể được xác định cho phản ứng này: mở thêm các mao mạch và tăng lượng máu trong đó, sự dịch chuyển đường cong phân ly huyết sắc tố sang phải và xuống, và tăng nhiệt độ trong cơ. Để cơ thực hiện một số công việc nhất định, chúng cần năng lượng, năng lượng dự trữ sẽ được phục hồi trong chúng khi oxy được cung cấp. Như vậy, giữa công và lượng oxi cần thiết cho công có mối quan hệ. Lượng máu cần thiết cho công việc được gọi là nhu cầu oxy. Khi làm việc nặng, nhu cầu oxy có thể lên tới 15-20 lít/phút hoặc hơn. Tuy nhiên, mức tiêu thụ oxy tối đa ít hơn hai đến ba lần. Có thể thực hiện công việc nếu lượng oxy dự trữ trong phút vượt quá MIC không? Để trả lời chính xác câu hỏi này, chúng ta cần nhớ oxy được dùng để làm gì trong hoạt động cơ bắp. Nó rất cần thiết để khôi phục các hóa chất giàu năng lượng cho phép co cơ. Oxy thường tương tác với glucose và khi oxy hóa, nó sẽ giải phóng năng lượng. Nhưng glucose có thể bị phân hủy mà không cần oxy, tức là kỵ khí, cũng giải phóng năng lượng. Ngoài glucose, còn có những chất khác có thể bị phân hủy mà không cần oxy. Do đó, hoạt động của cơ có thể được đảm bảo ngay cả khi lượng oxy cung cấp cho cơ thể không đủ. Tuy nhiên, trong trường hợp này, nhiều sản phẩm có tính axit được hình thành và cần có oxy để loại bỏ chúng vì chúng bị phá hủy bởi quá trình oxy hóa. Lượng oxy cần thiết để oxy hóa các sản phẩm trao đổi chất được hình thành trong quá trình hoạt động thể chất được gọi là thiếu ôxy. Nó xảy ra trong quá trình làm việc và bị loại bỏ trong quá trình thời gian phục hồi sau cô ấy. Phải mất từ vài phút đến một tiếng rưỡi để loại bỏ nó. Tất cả phụ thuộc vào thời gian và cường độ làm việc. Vai trò chính trong việc hình thành nợ oxy là axit lactic. Để tiếp tục hoạt động khi có một lượng lớn oxy trong máu, cơ thể phải có hệ thống đệm mạnh mẽ và các mô của nó phải thích nghi để hoạt động khi thiếu oxy. Sự thích nghi này của các mô là một trong những yếu tố đảm bảo hiệu quả cao hiệu suất kỵ khí.

Tất cả điều này làm phức tạp việc điều hòa nhịp thở trong khi làm việc thể chất, vì lượng oxy tiêu thụ trong cơ thể tăng lên và việc thiếu oxy trong máu dẫn đến kích thích các cơ quan thụ cảm hóa học. Tín hiệu từ chúng đi đến trung tâm hô hấp, dẫn đến nhịp thở tăng lên. Trong quá trình hoạt động của cơ bắp, rất nhiều carbon dioxide được tạo ra, đi vào máu và có thể tác động trực tiếp lên trung tâm hô hấp thông qua các cơ quan thụ cảm hóa học trung tâm. Nếu thiếu oxy trong máu chủ yếu dẫn đến tăng nhịp thở, thì lượng carbon dioxide dư thừa sẽ khiến nhịp thở trở nên sâu hơn. Trong quá trình hoạt động thể chất, cả hai yếu tố này hoạt động đồng thời, dẫn đến hơi thở tăng lên và sâu hơn. Cuối cùng, các xung động từ các cơ đang hoạt động sẽ đến trung tâm hô hấp và tăng cường công việc của nó.

Khi trung tâm hô hấp hoạt động, tất cả các bộ phận của nó đều được kết nối với nhau về mặt chức năng. Điều này đạt được bằng cơ chế sau. Khi carbon dioxide tích tụ, phần hít vào của trung tâm hô hấp bị kích thích, từ đó thông tin đi đến phần khí độc của trung tâm, sau đó đến phần thở ra. Ngoài ra, cơ thể còn bị kích thích bởi một loạt các hành động phản xạ (từ các thụ thể của phổi, cơ hoành, cơ liên sườn, đường hô hấp, các cơ quan thụ cảm hóa học mạch máu). Do bị kích thích thông qua một tế bào thần kinh lưới ức chế đặc biệt, hoạt động của trung tâm hít vào bị ức chế và được thay thế bằng sự thở ra. Vì trung tâm hít vào bị ức chế nên nó không gửi thêm xung động đến bộ phận độc tố khí nén và luồng thông tin từ nó đến trung tâm thở ra sẽ dừng lại. Tại thời điểm này, carbon dioxide tích tụ trong máu và các ảnh hưởng ức chế từ phần thở ra của trung tâm hô hấp bị loại bỏ. Kết quả của việc phân phối lại luồng thông tin này là trung tâm hít vào được kích thích và hít vào thay thế thở ra. Và mọi thứ lặp lại một lần nữa.

Một yếu tố quan trọng trong việc điều hòa nhịp thở là dây thần kinh phế vị. Chính nhờ các sợi của nó mà những ảnh hưởng chính đến trung tâm thở ra xảy ra. Do đó, nếu nó bị tổn thương (cũng như nếu bộ phận khí độc của trung tâm hô hấp bị tổn thương), nhịp thở sẽ thay đổi khiến quá trình hít vào vẫn bình thường nhưng quá trình thở ra sẽ kéo dài rõ rệt. Kiểu thở này được gọi là khó thở phế vị.

Chúng tôi đã lưu ý ở trên rằng khi lên cao, thông khí phổi sẽ tăng lên do kích thích các thụ thể hóa học trong vùng mạch máu. Đồng thời, nhịp tim và MO tăng lên. Những phản ứng này phần nào cải thiện việc vận chuyển oxy trong cơ thể, nhưng không lâu. Do đó, trong thời gian dài ở trên núi, khi một người thích nghi với tình trạng thiếu oxy mãn tính, các phản ứng thở (khẩn cấp) ban đầu dần dần nhường chỗ cho sự thích nghi kinh tế hơn của hệ thống vận chuyển khí của cơ thể. Vì vậy, đối với người thường trú độ cao phản ứng hô hấp đối với tình trạng thiếu oxy dường như bị suy yếu mạnh ( điếc do thiếu oxy) và thông khí phổi được duy trì ở mức gần như tương đương với những người sống ở vùng đồng bằng. Nhưng khi sống lâu dài ở điều kiện độ cao, dung tích sống tăng lên, CK tăng lên, trong cơ có nhiều myoglobin hơn và hoạt động của các enzym đảm bảo quá trình oxy hóa sinh học và đường phân tăng lên trong ty thể. Ngoài ra, những người sống ở vùng núi bị giảm độ nhạy cảm của các mô cơ thể, đặc biệt là hệ thần kinh trung ương, trước việc cung cấp không đủ oxy.

Ở độ cao hơn 12.000 m, áp suất không khí rất thấp và trong những điều kiện này, ngay cả việc hít thở oxy nguyên chất cũng không giải quyết được vấn đề. Vì vậy, khi bay ở độ cao này cần phải có cabin điều áp (máy bay, tàu vũ trụ).

Một người đôi khi phải làm việc trong điều kiện áp lực cao (công việc lặn). Ở độ sâu, nitơ bắt đầu hòa tan trong máu và khi từ độ sâu tăng lên nhanh chóng, nó không có thời gian để thoát ra khỏi máu, bọt khí gây ra tắc mạch. Điều kiện nảy sinh trong trường hợp này được gọi là bệnh giải nén. Nó đi kèm với đau khớp, chóng mặt, khó thở và mất ý thức. Do đó, nitơ trong hỗn hợp không khí được thay thế bằng các khí không hòa tan (ví dụ heli).

Một người có thể tự nguyện nín thở không quá 1-2 phút. Sau khi phổi tăng thông khí ban đầu, thời gian nín thở này tăng lên 3-4 phút. Tuy nhiên, việc lặn kéo dài, chẳng hạn như sau khi tăng thông khí, sẽ tiềm ẩn nhiều nguy hiểm nghiêm trọng. Lượng oxy trong máu giảm nhanh chóng có thể gây mất ý thức đột ngột, và ở trạng thái này, người bơi lội (thậm chí là người có kinh nghiệm), dưới tác động của kích thích gây ra bởi sự gia tăng sức căng một phần của carbon dioxide trong máu, có thể hít vào nước và nghẹt thở (chết đuối).

Vì vậy, vào cuối bài giảng, tôi phải nhắc nhở bạn rằng hơi thở khỏe mạnhđiều này xảy ra qua mũi, càng hiếm càng tốt, với độ trễ trong quá trình hít vào và đặc biệt là sau đó. kéo dài hít vào, chúng ta kích thích hoạt động của bộ phận giao cảm của hệ thần kinh tự trị, dẫn đến tất cả những hậu quả sau đó. Bằng cách kéo dài thời gian thở ra, chúng ta giữ lại lượng carbon dioxide trong máu ngày càng lâu hơn. Và điều này hóa ra là ảnh hưởng tích cực cho giai điệu mạch máu(giảm nó), với tất cả những hậu quả sau đó. Nhờ đó, oxy trong tình huống như vậy có thể đi vào các mạch vi tuần hoàn xa nhất, ngăn ngừa sự gián đoạn chức năng của chúng và sự phát triển của nhiều bệnh. Thở đúng cách là cách phòng ngừa và điều trị một nhóm lớn các bệnh không chỉ của hệ hô hấp mà còn của các cơ quan và mô khác! Hãy thở vì sức khỏe của bạn!

Phản xạ thở là sự phối hợp của xương, cơ và gân để tạo ra hơi thở. Điều thường xảy ra là chúng ta phải thở vào cơ thể khi không nhận được đủ lượng không khí cần thiết. Khoảng trống giữa các xương sườn (khoang liên sườn) và các cơ gian cốt ở nhiều người không còn di động như bình thường. Quá trình thở là một quá trình phức tạp liên quan đến toàn bộ cơ thể.

Có một số phản xạ thở:

Phản xạ thu gọn - kích hoạt nhịp thở do xẹp phế nang.

Phản xạ lạm phát là một trong nhiều cơ chế thần kinh và hóa học điều chỉnh nhịp thở và xảy ra thông qua các thụ thể căng của phổi.

Phản xạ này là nghịch lý - những hơi thở sâu ngẫu nhiên chi phối nhịp thở bình thường, có thể liên quan đến sự kích thích các thụ thể trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển vi chọn lọc.

Phản xạ mạch máu phổi - thở nhanh nông kết hợp với tăng huyết áp tuần hoàn phổi.

Phản xạ kích thích là phản xạ ho phát sinh do kích thích các thụ thể dưới biểu mô ở khí quản và phế quản và được biểu hiện bằng phản xạ đóng thanh môn và co thắt phế quản; phản xạ hắt hơi - phản ứng với kích ứng niêm mạc mũi; thay đổi nhịp điệu và tính chất của hơi thở khi các thụ thể đau và nhiệt độ bị kích thích.

Hoạt động của các tế bào thần kinh ở trung tâm hô hấp bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi các hiệu ứng phản xạ. Có những ảnh hưởng phản xạ liên tục và không thường xuyên (theo từng giai đoạn) lên trung tâm hô hấp.

Các ảnh hưởng phản xạ liên tục phát sinh do kích thích các thụ thể của phế nang (phản xạ Hering-Breuer), gốc phổi và màng phổi (phản xạ phổi lồng ngực), các thụ thể hóa học của vòm động mạch chủ và xoang động mạch cảnh (phản xạ Heymans - ghi chú trên trang web), cơ quan thụ cảm cơ học của các vùng mạch máu này, cơ quan nhận cảm bản thể của cơ hô hấp.

Phản xạ quan trọng nhất của nhóm này là phản xạ Hering-Breuer. Các phế nang của phổi chứa các cơ quan cảm nhận cơ học kéo dài và xẹp xuống, là những đầu dây thần kinh nhạy cảm của dây thần kinh phế vị. Các thụ thể căng ra bị kích thích khi hít vào bình thường và tối đa, tức là, bất kỳ sự gia tăng thể tích nào của phế nang phổi đều kích thích các thụ thể này. Các thụ thể sụp đổ chỉ hoạt động trong điều kiện bệnh lý (với sự sụp đổ phế nang tối đa).

Trong thí nghiệm trên động vật, người ta thấy rằng khi thể tích phổi tăng lên (thổi không khí vào phổi), người ta quan sát thấy phản xạ thở ra, đồng thời bơm không khí ra khỏi phổi dẫn đến phản xạ hít vào nhanh. Những phản ứng này không xảy ra trong quá trình cắt ngang dây thần kinh phế vị. Do đó, các xung thần kinh đến trung tâm hệ thần kinhđến qua dây thần kinh phế vị.

Phản xạ Hering-Breuer đề cập đến các cơ chế tự điều chỉnh quá trình hô hấp, đảm bảo sự thay đổi trong hành vi hít vào và thở ra. Khi phế nang bị kéo căng trong quá trình hít vào, các xung thần kinh từ các thụ thể căng sẽ di chuyển dọc theo dây thần kinh phế vị đến các tế bào thần kinh thở ra, khi bị kích thích sẽ ức chế hoạt động của các tế bào thần kinh hít vào, dẫn đến thở ra thụ động. phế nang phổi giảm dần và các xung thần kinh từ các thụ thể căng không còn đến được các tế bào thần kinh thở ra. Hoạt động của chúng giảm đi, tạo điều kiện tăng tính dễ bị kích thích của phần hít vào của trung tâm hô hấp và hoạt động hít vào chủ động. Ngoài ra, hoạt động của các tế bào thần kinh hô hấp tăng lên khi nồng độ carbon dioxide trong máu tăng lên, điều này cũng góp phần vào hoạt động hít vào.

Do đó, việc tự điều chỉnh nhịp thở được thực hiện trên cơ sở sự tương tác của các cơ chế thần kinh và thể dịch điều chỉnh hoạt động của các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp.

Phản xạ phổi ngực xảy ra khi các thụ thể nằm trong mô phổi và màng phổi bị kích thích. Phản xạ này xuất hiện khi phổi và màng phổi bị căng ra. Cung phản xạ đóng lại ngang mức đốt cổ và ngực tủy sống. Tác dụng cuối cùng của phản xạ là thay đổi trương lực của các cơ hô hấp, dẫn đến tăng hoặc giảm thể tích trung bình của phổi.
Các xung thần kinh từ cơ quan cảm thụ bản thể của cơ hô hấp liên tục truyền đến trung tâm hô hấp. Trong quá trình hít vào, các cơ quan cảm nhận của cơ hô hấp bị kích thích và các xung thần kinh từ chúng đi vào các tế bào thần kinh hít vào của trung tâm hô hấp. Dưới ảnh hưởng của các xung thần kinh, hoạt động của các tế bào thần kinh hít vào bị ức chế, điều này thúc đẩy quá trình thở ra bắt đầu.

Những ảnh hưởng phản xạ thay đổi lên hoạt động của các tế bào thần kinh hô hấp có liên quan đến sự kích thích của các cơ quan thụ cảm bên ngoài và bên trong của các chức năng khác nhau. Tác dụng phản xạ không liên tục ảnh hưởng đến hoạt động của trung tâm hô hấp bao gồm các phản xạ phát sinh khi các thụ thể trên màng nhầy của đường hô hấp trên, mũi, vòm họng, nhiệt độ và thụ thể đau da, cơ quan nhận cảm của cơ xương, cơ quan thụ cảm. Ví dụ, khi đột nhiên hít phải hơi amoniac, clo, sulfur dioxide, khói thuốc lá và một số chất khác, sẽ xảy ra kích ứng các thụ thể ở màng nhầy của mũi, hầu họng và thanh quản, dẫn đến phản xạ co thắt thanh môn, và đôi khi thậm chí cả các cơ phế quản và phản xạ nín thở.

Nếu biểu mô của đường hô hấp bị kích thích bởi bụi, chất nhầy tích tụ, cũng như các chất kích thích hóa học ăn vào và các cơ quan nước ngoài hắt hơi và ho được quan sát thấy. Hắt hơi xảy ra khi các thụ thể ở niêm mạc mũi bị kích thích và ho xảy ra khi các thụ thể ở thanh quản, khí quản và phế quản bị kích thích.

Phản xạ hô hấp bảo vệ (ho, hắt hơi) xảy ra khi màng nhầy của đường hô hấp bị kích thích. Khi amoniac xâm nhập, nhịp thở ngừng lại và thanh môn bị tắc hoàn toàn, theo phản xạ, lòng phế quản sẽ bị thu hẹp.

Kích thích các thụ thể nhiệt độ của da, đặc biệt là da lạnh, dẫn đến phản xạ nín thở. Sự kích thích các thụ thể đau ở da thường đi kèm với sự gia tăng chuyển động hô hấp.

Sự kích thích các thụ thể bản thể của cơ xương gây ra sự kích thích hoạt động thở. Tăng cường hoạt động Trung tâm hô hấp trong trường hợp này là một cơ chế thích ứng quan trọng giúp cơ thể tăng nhu cầu oxy trong quá trình hoạt động của cơ bắp.
Sự kích thích của các cơ quan thụ cảm, ví dụ như các cơ quan thụ cảm cơ học của dạ dày trong quá trình căng ra, dẫn đến ức chế không chỉ hoạt động của tim mà còn cả các chuyển động hô hấp.

Khi kích thích các cơ quan thụ cảm cơ học của vùng phản xạ mạch máu (vòm động mạch chủ, xoang động mạch cảnh) do thay đổi giá trị huyết áp sự thay đổi trong hoạt động của trung tâm hô hấp được quan sát. Như vậy, huyết áp tăng đi kèm với phản xạ nín thở, huyết áp giảm dẫn đến kích thích các cử động hô hấp.

Do đó, các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp cực kỳ nhạy cảm với những tác động gây kích thích các cơ quan thụ cảm bên ngoài, cơ thể và bên trong, dẫn đến sự thay đổi độ sâu và nhịp điệu của các chuyển động hô hấp phù hợp với điều kiện sống của cơ thể.

Hoạt động của trung tâm hô hấp bị ảnh hưởng bởi vỏ não. Điều hòa hô hấp bằng vỏ não Bán cầu não có những đặc điểm chất lượng riêng. Trong thí nghiệm kích thích trực tiếp điện giật một số khu vực nhất định của vỏ não đã được chứng minh là có ảnh hưởng rõ rệt đến độ sâu và tần số của chuyển động hô hấp. Kết quả nghiên cứu của M.V. Sergievsky và các đồng nghiệp của ông, thu được bằng cách kích thích trực tiếp các phần khác nhau của vỏ não bằng dòng điện trong các thí nghiệm cấp tính, bán mãn tính và mãn tính (cấy điện cực), chỉ ra rằng các tế bào thần kinh vỏ não không phải lúc nào cũng có tác dụng rõ ràng. về hơi thở. Hiệu quả cuối cùng phụ thuộc vào một số yếu tố, chủ yếu là cường độ, thời gian và tần suất kích thích được áp dụng, trạng thái chức năng vỏ não và trung tâm hô hấp.

Để đánh giá vai trò của vỏ não trong việc điều hòa nhịp thở, dữ liệu thu được bằng phương pháp này có tầm quan trọng rất lớn. phản xạ có điều kiện. Nếu ở người hoặc động vật, âm thanh của máy đếm nhịp đi kèm với việc hít phải hỗn hợp khí có hàm lượng carbon dioxide cao, điều này sẽ dẫn đến tăng thông khí phổi. Sau 10...15 lần kết hợp, việc kích hoạt riêng biệt máy đếm nhịp (tín hiệu có điều kiện) sẽ gây ra kích thích chuyển động hô hấp - một phản xạ hô hấp có điều kiện đã được hình thành đối với số nhịp máy đếm nhịp đã chọn trên một đơn vị thời gian.

Nhịp thở tăng lên và sâu hơn xảy ra trước khi bắt đầu công việc tay chân hay thi đấu thể thao cũng được thực hiện thông qua cơ chế phản xạ có điều kiện. Những thay đổi này trong cử động thở phản ánh sự thay đổi trong hoạt động của trung tâm hô hấp và có ý nghĩa thích ứng, giúp cơ thể chuẩn bị cho công việc đòi hỏi nhiều năng lượng và tăng quá trình oxy hóa.

Theo tôi. Marshak, vỏ não: điều hòa nhịp thở đảm bảo mức độ thông khí phổi cần thiết, tốc độ và nhịp thở, sự ổn định của mức carbon dioxide trong không khí phế nang và Máu động mạch.
Sự thích nghi của hơi thở với môi trường bên ngoài và những thay đổi quan sát được trong môi trường bên trong cơ thể có liên quan đến thông tin thần kinh phong phú đi vào trung tâm hô hấp, được xử lý trước, chủ yếu ở các tế bào thần kinh của cầu não (cầu não), giữa và não trung gian và trong các tế bào của vỏ não.

Các ảnh hưởng phản xạ liên tục phát sinh do sự kích thích các thụ thể của phế nang (phản xạ Hering-Breuer), gốc phổi và màng phổi (phản xạ phổi lồng ngực), các thụ thể hóa học của cung động mạch chủ và xoang cảnh (phản xạ Heymans), các thụ thể cơ học của các cơ quan này. vùng mạch máu, cơ quan nhận cảm của cơ hô hấp.

Trong thí nghiệm trên động vật, người ta thấy rằng khi thể tích phổi tăng lên (thổi không khí vào phổi), người ta quan sát thấy phản xạ thở ra, đồng thời bơm không khí ra khỏi phổi dẫn đến phản xạ hít vào nhanh. Những phản ứng này không xảy ra trong quá trình cắt ngang dây thần kinh phế vị. Do đó, các xung thần kinh đi vào hệ thần kinh trung ương thông qua dây thần kinh phế vị.

Phản xạ Hering-Breuer đề cập đến cơ chế tự điều chỉnh quá trình hô hấp, mang lại sự thay đổi trong hành vi hít vào và thở ra. Khi phế nang bị kéo căng trong quá trình hít vào, các xung thần kinh từ các thụ thể căng sẽ di chuyển dọc theo dây thần kinh phế vị đến các tế bào thần kinh thở ra, khi bị kích thích sẽ ức chế hoạt động của các tế bào thần kinh hít vào, dẫn đến thở ra thụ động. Các phế nang phổi xẹp xuống và các xung thần kinh từ các thụ thể căng không còn đến được các tế bào thần kinh thở ra. Hoạt động của chúng giảm đi, tạo điều kiện tăng tính dễ bị kích thích của phần hít vào của trung tâm hô hấp và hoạt động hít vào chủ động. Ngoài ra, hoạt động của các tế bào thần kinh hô hấp tăng lên khi nồng độ carbon dioxide trong máu tăng lên, điều này cũng góp phần vào hoạt động hít vào.

Phản xạ phổi ngực xảy ra khi các thụ thể nằm trong mô phổi và màng phổi bị kích thích. Phản xạ này xuất hiện khi phổi và màng phổi bị căng ra. Cung phản xạ đóng lại ngang mức với đoạn cổ và ngực của tủy sống. Tác dụng cuối cùng của phản xạ là thay đổi trương lực của các cơ hô hấp, dẫn đến tăng hoặc giảm thể tích trung bình của phổi.

Các xung thần kinh từ cơ quan cảm thụ bản thể của cơ hô hấp liên tục truyền đến trung tâm hô hấp. Trong quá trình hít vào, các cơ quan cảm nhận của cơ hô hấp bị kích thích và các xung thần kinh từ chúng đi vào các tế bào thần kinh hít vào của trung tâm hô hấp. Dưới ảnh hưởng của các xung thần kinh, hoạt động của các tế bào thần kinh hít vào bị ức chế, điều này thúc đẩy quá trình thở ra bắt đầu.

Những ảnh hưởng phản xạ thay đổi lên hoạt động của các tế bào thần kinh hô hấp có liên quan đến sự kích thích của các cơ quan thụ cảm bên ngoài và bên trong của các chức năng khác nhau.

Các tác động phản xạ không liên tục ảnh hưởng đến hoạt động của trung tâm hô hấp bao gồm các phản xạ phát sinh do kích thích các thụ thể ở màng nhầy của đường hô hấp trên, mũi, vòm họng, các thụ thể nhiệt độ và đau của da, cơ quan cảm nhận cơ xương, cơ quan thụ cảm. Ví dụ, khi đột nhiên hít phải hơi amoniac, clo, sulfur dioxide, khói thuốc lá và một số chất khác, sẽ xảy ra kích ứng các thụ thể ở màng nhầy của mũi, hầu họng và thanh quản, dẫn đến phản xạ co thắt thanh môn, và đôi khi thậm chí cả các cơ phế quản và phản xạ nín thở.

Khi biểu mô của đường hô hấp bị kích thích do bụi tích tụ, chất nhầy, cũng như các chất kích thích hóa học ăn vào và dị vật, người ta sẽ thấy hắt hơi và ho. Hắt hơi xảy ra khi các thụ thể ở niêm mạc mũi bị kích thích và ho xảy ra khi các thụ thể ở thanh quản, khí quản và phế quản bị kích thích.

Ho và hắt hơi bắt đầu bằng một hơi thở sâu, xảy ra theo phản xạ. Sau đó xảy ra co thắt thanh môn và đồng thời thở ra tích cực. Kết quả là áp lực trong phế nang và đường thở tăng lên đáng kể. Việc mở thanh môn sau đó dẫn đến việc giải phóng không khí từ phổi vào đường hô hấp và thoát ra ngoài qua mũi (khi hắt hơi) hoặc qua miệng (khi ho). Bụi, chất nhầy và các vật thể lạ được luồng không khí này mang đi và tống ra khỏi phổi và đường hô hấp.

Ho và hắt hơi trong điều kiện bình thường được coi là phản xạ bảo vệ. Những phản xạ này được gọi là phản xạ bảo vệ vì chúng ngăn chặn các chất có hại xâm nhập vào đường hô hấp hoặc thúc đẩy quá trình loại bỏ chúng.

Sự kích thích các thụ thể bản thể của cơ xương gây ra sự kích thích hoạt động thở. Hoạt động tăng lên của trung tâm hô hấp trong trường hợp này là một cơ chế thích ứng quan trọng giúp cơ thể tăng nhu cầu oxy trong quá trình hoạt động của cơ bắp.

Sự kích thích của các cơ quan thụ cảm, ví dụ như các cơ quan thụ cảm cơ học của dạ dày trong quá trình căng ra, dẫn đến ức chế không chỉ hoạt động của tim mà còn cả các chuyển động hô hấp.

Khi các cơ quan thụ cảm cơ học của vùng phản xạ mạch máu (vòm động mạch chủ, xoang động mạch cảnh) bị kích thích, sự thay đổi hoạt động của trung tâm hô hấp được quan sát thấy do thay đổi huyết áp. Như vậy, huyết áp tăng đi kèm với phản xạ nín thở, huyết áp giảm dẫn đến kích thích các cử động hô hấp.

Hoạt động của trung tâm hô hấp bị ảnh hưởng bởi vỏ não. Sự điều hòa nhịp thở của vỏ não có những đặc điểm định tính riêng. Các thí nghiệm kích thích trực tiếp từng vùng vỏ não bằng dòng điện cho thấy tác động rõ rệt đến độ sâu và tần số của chuyển động hô hấp. Kết quả nghiên cứu của M.V. Sergievsky và các đồng nghiệp của ông, thu được bằng cách kích thích trực tiếp các phần khác nhau của vỏ não bằng dòng điện trong các thí nghiệm cấp tính, bán mãn tính và mãn tính (cấy điện cực), chỉ ra rằng các tế bào thần kinh vỏ não không phải lúc nào cũng có tác dụng rõ ràng. về hơi thở. Hiệu quả cuối cùng phụ thuộc vào một số yếu tố, chủ yếu vào cường độ, thời gian và tần suất kích thích được sử dụng, trạng thái chức năng của vỏ não và trung tâm hô hấp.

Những sự thật quan trọng đã được E. A. Asratyan và các đồng nghiệp của ông xác lập. Người ta phát hiện ra rằng những động vật bị cắt bỏ vỏ não không có phản ứng thích nghi của hô hấp bên ngoài với những thay đổi trong điều kiện sống. Do đó, hoạt động cơ bắp ở những động vật như vậy không đi kèm với việc kích thích các chuyển động hô hấp mà dẫn đến tình trạng khó thở kéo dài và rối loạn hô hấp.

Để đánh giá vai trò của vỏ não trong việc điều hòa nhịp thở, dữ liệu thu được bằng phương pháp phản xạ có điều kiện có tầm quan trọng rất lớn. Nếu ở người hoặc động vật, âm thanh của máy đếm nhịp đi kèm với việc hít phải hỗn hợp khí có nội dung tăng lên carbon dioxide, điều này sẽ dẫn đến sự gia tăng thông khí phổi. Sau 10...15 lần kết hợp, việc kích hoạt riêng biệt máy đếm nhịp (tín hiệu có điều kiện) sẽ gây ra kích thích chuyển động hô hấp - một phản xạ hô hấp có điều kiện đã được hình thành đối với số nhịp máy đếm nhịp đã chọn trên một đơn vị thời gian.

Việc tăng và thở sâu xảy ra trước khi bắt đầu hoạt động thể chất hoặc thi đấu thể thao cũng được thực hiện thông qua cơ chế phản xạ có điều kiện. Những thay đổi trong chuyển động hô hấp này phản ánh sự thay đổi hoạt động của trung tâm hô hấp và có ý nghĩa thích ứng, giúp cơ thể chuẩn bị cho công việc đòi hỏi nhiều năng lượng và tăng quá trình oxy hóa.

Theo tôi. Marshak, vỏ não: điều hòa nhịp thở đảm bảo mức độ thông khí phổi cần thiết, tốc độ và nhịp thở, mức độ carbon dioxide trong không khí phế nang và máu động mạch không đổi.

Sự thích nghi của hơi thở với môi trường bên ngoài và những thay đổi quan sát được trong môi trường bên trong cơ thể có liên quan đến thông tin thần kinh phong phú đi vào trung tâm hô hấp, được xử lý trước, chủ yếu ở các tế bào thần kinh của cầu não (pons), não giữa và não trung gian, và trong các tế bào của vỏ não.

Vì vậy, việc điều hòa hoạt động của trung tâm hô hấp rất phức tạp. Theo M.V. Sergievsky, nó bao gồm ba cấp độ.

Mức độ điều chỉnh đầu tiên được đại diện bởi tủy sống. Các trung tâm của dây thần kinh cơ hoành và liên sườn nằm ở đây. Những trung tâm này gây ra sự co bóp của các cơ hô hấp. Tuy nhiên, mức độ điều hòa nhịp thở này không thể đảm bảo sự thay đổi nhịp nhàng trong các giai đoạn của chu kỳ hô hấp, vì số lượng lớn các xung hướng tâm từ bộ máy hô hấp, đi qua tủy sống, được gửi trực tiếp đến hành não.

Cấp độ điều chỉnh thứ hai gắn liền với hoạt động chức năng hành tủy. Đây là trung tâm hô hấp, nơi nhận nhiều xung động hướng tâm đến từ bộ máy hô hấp, cũng như từ các vùng mạch máu phản xạ chính. Mức độ điều chỉnh này đảm bảo sự thay đổi nhịp nhàng trong các giai đoạn thở và hoạt động của các tế bào thần kinh vận động cột sống, các sợi trục thần kinh chi phối các cơ hô hấp.

Cấp độ điều chỉnh thứ ba là phần trên não, bao gồm cả các tế bào thần kinh vỏ não. Chỉ khi có sự hiện diện của vỏ não thì các phản ứng của hệ hô hấp mới có thể thích ứng đầy đủ với những điều kiện thay đổi trong sự tồn tại của sinh vật.

Đường hô hấp được chia thành trên và dưới. Phần trên bao gồm đường mũi, vòm họng, phần dưới bao gồm thanh quản, khí quản và phế quản. Khí quản, phế quản và tiểu phế quản là vùng dẫn truyền của phổi. Các tiểu phế quản tận được gọi là vùng chuyển tiếp. Họ không có một số lượng lớn phế nang, góp phần nhỏ vào quá trình trao đổi khí. Các ống phế nang và túi phế nang thuộc vùng trao đổi.

Sinh lý là thở bằng mũi. Khi hít phải không khí lạnh, phản xạ giãn mạch của niêm mạc mũi và thu hẹp đường mũi xảy ra. Điều này thúc đẩy sưởi ấm không khí tốt hơn. Quá trình hydrat hóa của nó xảy ra do độ ẩm được tiết ra bởi các tế bào tuyến của màng nhầy, cũng như độ ẩm và nước được lọc qua thành mao mạch. Thanh lọc không khí trong đường mũi xảy ra do sự lắng đọng của các hạt bụi trên màng nhầy.

Phản xạ thở bảo vệ xảy ra trong đường thở. Khi hít phải không khí có chứa chất kích thích, phản xạ chậm lại và độ sâu của hơi thở giảm. Đồng thời, thanh môn thu hẹp và các cơ trơn của phế quản co lại. Khi các thụ thể kích thích của biểu mô màng nhầy của thanh quản, khí quản và phế quản bị kích thích, các xung từ chúng sẽ truyền dọc theo các sợi hướng tâm của dây thần kinh thanh quản trên, dây thần kinh sinh ba và phế vị đến các tế bào thần kinh hít vào của trung tâm hô hấp. Đang xảy ra thở sâu. Sau đó các cơ của thanh quản co lại và thanh môn đóng lại. Các tế bào thần kinh thở ra được kích hoạt và quá trình thở ra bắt đầu. Và vì thanh môn đóng lại nên áp lực trong phổi tăng lên. Tại một thời điểm nhất định, thanh môn mở ra và không khí rời khỏi phổi với tốc độ cao. Một cơn ho xảy ra. Tất cả các quá trình này được điều phối bởi trung tâm ho của hành não. Khi tiếp xúc với các hạt bụi và chất gây kích ứng trên các đầu nhạy cảm dây thần kinh sinh ba, nằm ở niêm mạc mũi, xảy ra hiện tượng hắt hơi. Khi hắt hơi, trung tâm hít vào ban đầu cũng được kích hoạt. Sau đó, một sự thở ra cưỡng bức xảy ra qua mũi.

Có khoảng chết giải phẫu, chức năng và phế nang. Giải phẫu là thể tích của đường thở - vòm họng, thanh quản, khí quản, phế quản, tiểu phế quản. Không có trao đổi khí xảy ra trong đó. Đến phế nang không gian chếtđề cập đến thể tích phế nang không được thông khí hoặc không có lưu lượng máu trong mao mạch của chúng. Vì vậy, chúng cũng không tham gia trao đổi khí. Khoảng chết chức năng là tổng của giải phẫu và phế nang. bạn người khỏe mạnh Thể tích khoảng chết phế nang rất nhỏ. Do đó, kích thước của các khoang giải phẫu và chức năng gần như giống nhau và chiếm khoảng 30% thể tích khí lưu thông. Trung bình 140ml. Khi thông khí và cung cấp máu cho phổi bị suy giảm, thể tích của không gian chết chức năng sẽ lớn hơn đáng kể so với thể tích giải phẫu. Đồng thời, không gian chết giải phẫu đóng vai trò vai trò quan trọng trong các quá trình hô hấp. Không khí trong đó được làm ấm, làm ẩm và làm sạch bụi và vi sinh vật. Ở đây các phản xạ bảo vệ hô hấp được hình thành - ho, hắt hơi. Đó là nơi mùi được cảm nhận và âm thanh được tạo ra.

Chi tiết

Hệ thống thần kinh thường thiết lập như vậy tốc độ thông khí phế nang, gần như phù hợp chính xác với nhu cầu của cơ thể, do đó áp lực của oxy (Po2) và carbon dioxide (Pco2) trong máu động mạch thay đổi rất ít ngay cả khi hoạt động thể chất cường độ cao và trong hầu hết các trường hợp căng thẳng hô hấp khác. Bài viết này phác thảo chức năng hệ thống thần kinhđiều hòa nhịp thở.

Giải phẫu của trung tâm hô hấp.

Trung tâm hô hấp bao gồm một số nhóm tế bào thần kinh nằm trong thân não ở hai bên hành não và cầu não. Chúng được chia thành ba Các nhóm lớn tế bào thần kinh:

nhóm nơron hô hấp ở lưng, nằm ở phần lưng của hành não, chủ yếu gây cảm hứng;
nhóm tế bào thần kinh hô hấp ở bụng, nằm ở phần bụng của hành não và chủ yếu gây ra thở ra;
trung tâm điều hòa khí thở, nằm ở phần lưng trên đỉnh cầu não và chủ yếu kiểm soát nhịp độ và độ sâu của hơi thở. Nhóm tế bào thần kinh phía sau đóng vai trò quan trọng nhất trong việc kiểm soát hơi thở, vì vậy chúng ta sẽ xem xét chức năng của nó trước tiên.

Nhóm lưng tế bào thần kinh hô hấp kéo dài đến hầu hết chiều dài của hành não. Hầu hết các tế bào thần kinh này nằm trong nhân của bó đơn độc, mặc dù các tế bào thần kinh bổ sung nằm trong hệ thống lưới gần đó của hành não cũng có quan trọngđể điều hòa hơi thở.

Nhân của bó đơn độc là nhân cảm giác Vì lang thang Và dây thần kinh thiệt hầu , truyền tín hiệu cảm giác đến trung tâm hô hấp từ:

thụ thể hóa học ngoại vi;
thụ thể áp suất;
các loại thụ thể khác nhau ở phổi.

Tạo ra các xung hô hấp. Nhịp thở.

Sự phóng điện nhịp nhàng từ nhóm tế bào thần kinh phía sau.

Nhịp thở cơ bảnđược tạo ra chủ yếu bởi nhóm tế bào thần kinh hô hấp ở lưng. Ngay cả sau khi tất cả các dây thần kinh ngoại biên đi vào hành não và thân não bên dưới và bên trên hành não đã bị cắt, nhóm tế bào thần kinh này vẫn tiếp tục tạo ra các xung điện thế hoạt động lặp đi lặp lại từ các tế bào thần kinh hít vào. Nguyên nhân cơ bản của những cú vô lê này vẫn chưa được biết.

Sau một thời gian, mô hình kích hoạt được lặp lại và điều này tiếp tục trong suốt cuộc đời của động vật, vì vậy hầu hết các nhà sinh lý học liên quan đến sinh lý hô hấp đều tin rằng con người cũng có một mạng lưới tế bào thần kinh tương tự nằm trong hành tủy; có thể là nó không chỉ bao gồm nhóm tế bào thần kinh phía sau mà còn bao gồm các phần lân cận của hành tủy và mạng lưới tế bào thần kinh này chịu trách nhiệm về nhịp thở cơ bản.

Tăng tín hiệu hít vào.

Tín hiệu từ tế bào thần kinh được truyền đến cơ hô hấp, chủ yếu là cơ hoành, không phải là sự bùng nổ tức thời của điện thế hoạt động. Trong quá trình thở bình thường, nó tăng dần trong khoảng 2 giây. Sau đó anh ấy giảm mạnh trong khoảng 3 giây, làm ngừng kích thích cơ hoành và cho phép phổi có lực kéo đàn hồi và thành ngực thở ra. Sau đó tín hiệu thở vào bắt đầu lại và chu kỳ lặp lại một lần nữa, và trong khoảng thời gian giữa chúng có một hơi thở ra. Do đó, tín hiệu hít vào là tín hiệu tăng. Rõ ràng, sự gia tăng tín hiệu như vậy mang lại tăng dần thể tích phổi khi hít vào thay vì hít vào đột ngột.

Hai thời điểm của tín hiệu tăng được theo dõi.

Tốc độ tăng của tín hiệu tăng cao nên khi khó thở, tín hiệu tăng nhanh và khiến phổi bị đầy nhanh.
Điểm giới hạn mà tại đó tín hiệu đột nhiên biến mất. Đây là cách phổ biến để kiểm soát nhịp thở; Tín hiệu tăng dần dừng lại càng sớm thì thời gian hít vào càng ngắn. Đồng thời, thời gian thở ra giảm đi, do đó nhịp thở trở nên thường xuyên hơn.

Phản xạ điều hòa nhịp thở.

Phản xạ điều hòa nhịp thở được thực hiện do các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp có mối liên hệ với nhiều cơ quan thụ cảm cơ học của đường hô hấp và phế nang của phổi cũng như các thụ thể của vùng phản xạ mạch máu. Các loại cơ quan cảm thụ cơ học sau đây được tìm thấy trong phổi người:

kích thích hoặc thích nghi nhanh chóng với các thụ thể của màng nhầy của đường hô hấp;
thụ thể căng cho cơ trơn đường thở;
Thụ thể J.

Phản xạ từ niêm mạc mũi.

Ví dụ, kích thích các thụ thể kích thích của niêm mạc mũi khói thuốc lá, các hạt bụi trơ, chất khí, nước gây hẹp phế quản, thanh môn, nhịp tim chậm, giảm cung lượng tim, thu hẹp lòng mạch máu ở da và cơ. Phản xạ bảo vệ xảy ra ở trẻ sơ sinh khi ngâm mình trong nước trong thời gian ngắn. Họ bị ngừng hô hấp, ngăn nước xâm nhập vào đường hô hấp trên.

Phản xạ từ họng.

Sự kích thích cơ học của các thụ thể ở màng nhầy ở phần sau của khoang mũi gây ra sự co bóp mạnh của cơ hoành, các cơ liên sườn ngoài và do đó, hít vào, mở đường thở qua đường mũi (phản xạ hút). Phản xạ này được thể hiện ở trẻ sơ sinh.

Phản xạ từ thanh quản và khí quản.

Nhiều đầu dây thần kinh nằm giữa các tế bào biểu mô màng nhầy của thanh quản và phế quản chính. Những thụ thể này bị kích thích bởi các hạt hít vào, khí kích thích, dịch tiết phế quản và dị vật. Tất cả điều này gây ra phản xạ ho, biểu hiện bằng một hơi thở ra mạnh trong bối cảnh thanh quản bị thu hẹp và co thắt các cơ trơn của phế quản, tình trạng này vẫn tồn tại trong một khoảng thời gian dài sau phản xạ.
Phản xạ ho là phản xạ phổi chính của dây thần kinh phế vị.

Phản xạ từ các thụ thể phế quản.

Nhiều thụ thể có myelin nằm trong biểu mô của phế quản trong phổi và tiểu phế quản. Sự kích thích các thụ thể này gây ra chứng khó thở, co thắt phế quản, co thắt thanh quản và tăng tiết chất nhầy, nhưng không bao giờ kèm theo ho. Hầu hết các thụ thể nhạy cảm với ba loại kích thích:

khói thuốc lá, nhiều hóa chất trơ và gây kích ứng;
tổn thương và căng cơ học của đường thở khi thở sâu, cũng như tràn khí màng phổi, xẹp phổi và tác dụng của thuốc co thắt phế quản;
tắc mạch phổi, tăng áp mao mạch phổi và hiện tượng phản vệ ở phổi.

Phản xạ từ thụ thể J.

Ở vách ngăn phế nang tiếp xúc với mao mạch thụ thể J đặc biệt. Những thụ thể này đặc biệt nhạy cảm với phù kẽ, tăng huyết áp tĩnh mạch phổi, vi tắc mạch, khí kích thích và hít vào chất gây nghiện, phenyl diguanide (với tiêm tĩnh mạch chất này).

Kích thích thụ thể J ban đầu gây ngưng thở, sau đó là thở nhanh nông, hạ huyết áp và nhịp tim chậm.

Phản xạ Hering-Breuer.

Sự căng phồng phổi ở động vật bị gây mê theo phản xạ sẽ ức chế quá trình hít vào và gây ra sự thở ra. Sự cắt ngang của dây thần kinh phế vị sẽ loại bỏ phản xạ. Các đầu dây thần kinh nằm trong cơ phế quản đóng vai trò là thụ thể căng phổi. Chúng được phân loại là các thụ thể co giãn thích nghi chậm của phổi, được phân bố bởi các sợi có myelin của dây thần kinh phế vị.

Phản xạ Hering-Breuer kiểm soát độ sâu và tần số của hơi thở. Ở người nó có ý nghĩa sinh lý với thể tích thủy triều lớn hơn 1 lít (ví dụ, trong quá trình hoạt động thể chất). Ở người trưởng thành còn tỉnh, sự phong bế dây thần kinh phế vị hai bên trong thời gian ngắn bằng cách sử dụng gây tê cục bộ không ảnh hưởng đến độ sâu hoặc tần số của hơi thở.
Ở trẻ sơ sinh, phản xạ Hering-Breuer chỉ biểu hiện rõ ràng trong 3-4 ngày đầu sau khi sinh.

Kiểm soát độc quyền của hơi thở.

Thụ thể khớp ngực gửi xung đến vỏ não và là nguồn thông tin duy nhất về chuyển động của lồng ngực và thể tích thủy triều.

Các cơ liên sườn và ở mức độ thấp hơn là cơ hoành chứa một số lượng lớn các trục cơ.. Hoạt động của các thụ thể này xảy ra trong quá trình căng cơ thụ động, co đẳng cự và sự co thắt đơn độc của tiêm tĩnh mạch những phần cơ bắp. Các cơ quan thụ cảm gửi tín hiệu đến các đoạn tương ứng của tủy sống. Việc rút ngắn các cơ hít vào hoặc thở ra không đủ làm tăng các xung động từ các trục cơ, làm tăng lực cơ thông qua các tế bào thần kinh vận động.

Phản xạ hóa học của hơi thở.

Áp suất riêng phần của oxy và carbon dioxide(Po2 và Pco2) trong máu động mạch của người và động vật được duy trì ở mức khá ổn định, bất chấp những thay đổi đáng kể về tiêu thụ O2 và thải ra CO2. Thiếu oxy và giảm pH máu ( nhiễm toan) gây ra tăng thông gió(tăng thông khí), tăng oxy máu và tăng pH máu ( nhiễm kiềm) - giảm thông khí(giảm thông khí) hoặc ngưng thở. Việc kiểm soát hàm lượng bình thường của O2, CO2 và pH trong môi trường bên trong cơ thể được thực hiện bởi các thụ thể hóa học ngoại vi và trung tâm.

Kích thích vừa đủđối với các thụ thể hóa học ngoại vi là giảm Po2 máu động mạch, ở mức độ thấp hơn, sự gia tăng Pco2 và pH, và đối với các chất nhận cảm hóa học trung tâm - sự gia tăng nồng độ H+ trong dịch ngoại bào của não.

Các chất thụ thể hóa học ở động mạch (ngoại vi).

Thụ thể hóa học ngoại vi được tìm thấy trong thân động mạch cảnh và động mạch chủ. Tín hiệu từ các thụ thể hóa học động mạch dọc theo dây thần kinh xoang và động mạch chủ ban đầu đến các tế bào thần kinh của nhân bó đơn độc của hành tủy, sau đó chuyển đến các tế bào thần kinh của trung tâm hô hấp. Phản ứng của các thụ thể hóa học ngoại biên đối với việc giảm PaO2 là rất nhanh nhưng không tuyến tính. Với PaO2 trong khoảng 80-60 mm Hg. (10,6-8,0 kPa) thông khí tăng nhẹ và khi Pao2 dưới 50 mm Hg. (6,7 kPa) xảy ra tình trạng giảm thông khí nghiêm trọng.

Paco2 và pH máu chỉ làm tăng tác động của tình trạng thiếu oxy lên các thụ thể hóa học ở động mạch và không phải là những kích thích thích hợp đối với loại thụ thể hóa học hô hấp này.
Phản ứng của các chất hóa học động mạch và hô hấp đối với tình trạng thiếu oxy. Thiếu O2 trong máu động mạch là nguyên nhân chính gây kích ứng các thụ thể hóa học ngoại biên. Hoạt động xung trong các sợi hướng tâm của dây thần kinh động mạch cảnh dừng lại khi Pao2 trên 400 mmHg. (53,2 kPa). Ở Normoxia, tần số phóng điện của dây thần kinh xoang là 10% phản ứng tối đa của chúng, được quan sát thấy ở Pao2 khoảng 50 mm Hg. và dưới đây. Phản ứng hô hấp thiếu oxy thực tế không có ở cư dân bản địa ở vùng cao và biến mất khoảng 5 năm sau ở cư dân vùng đồng bằng sau khi bắt đầu thích nghi với vùng cao (3500 m trở lên).

Các chất nhận cảm hóa học trung ương.

Vị trí của các thụ thể hóa học trung tâm chưa được xác định rõ ràng. Các nhà nghiên cứu tin rằng các cơ quan thụ cảm hóa học như vậy nằm ở phần trên của hành não gần bề mặt bụng của nó, cũng như trong khu vực khác nhau nhân hô hấp lưng.
Sự hiện diện của các thụ thể hóa học trung tâm được chứng minh khá đơn giản: sau khi cắt ngang dây thần kinh xoang và động mạch chủ ở động vật thí nghiệm, độ nhạy cảm của trung tâm hô hấp với tình trạng thiếu oxy biến mất, nhưng phản ứng hô hấp đối với chứng tăng CO2 và nhiễm toan vẫn được bảo tồn hoàn toàn. Sự cắt ngang của thân não ngay phía trên hành tủy không ảnh hưởng đến bản chất của phản ứng này.

Kích thích vừa đủđối với các thụ thể hóa học trung tâm là thay đổi nồng độ H* trong dịch ngoại bào của não. Chức năng điều chỉnh ngưỡng thay đổi pH trong khu vực của các cơ quan thụ cảm hóa học trung tâm được thực hiện bởi các cấu trúc của hàng rào máu não, ngăn cách máu với dịch ngoại bào của não. Thông qua hàng rào này, O2, CO2 và H+ được vận chuyển giữa máu và dịch ngoại bào của não. Vận chuyển CO2 và H+ từ môi trường nội bộ não vào huyết tương thông qua cấu trúc của hàng rào máu não được điều hòa với sự tham gia của enzyme carbonic anhydrase.
Phản ứng hô hấp với CO2. Tăng CO2 và nhiễm toan kích thích, còn giảm CO2 và nhiễm kiềm sẽ ức chế các thụ thể hóa học trung ương.