Где находится дыхательный центр


Нормальная физиология: регуляция дыхания | MedFsh.ru

При создании данной страницы использовалась лекция по соответствующей теме, составленная Кафедрой Нормальной физиологии БашГМУ

Навигация:

  1. Дыхательный центр
  2. Опыт Фредерика с перекрестным кровообращением у собак.
  3. Опыт Холдена
  4. Действие карбогена
  5. Периферические хеморецепторы
  6. Медуллярные хеморецепторы
  7. Механорецепторы (рецепторы растяжения)
  8. Ритмическая смена дыхательных фаз

Регуляция дыхания осуществляется ЦНС.

Спокойное дыхание взрослого человека характеризуется последовательной сменой актов вдоха и выдоха с частотой 14-16 дыханий в минуту.

Чтобы произошел вдох, необходимо сокращение дыхательных мышц .

Импульсы к ним поступают от мотонейронов передних рогов спинного мозга.

К диафрагме – от III – IV шейных сегментов, к межреберным мышцам – от грудных сегментов спинного мозга.

Мотонейроны получают импульсы от дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге.

Если перерезать спинной мозг под продолговатым мозгом, то дыхание – прекращается.

Дыхательный центр

Был открыт в 1812 г. Легаллуа и в 1842 г. Флурансом, которые своими опытами доказали его локализацию в продолговатом мозге.

Н.А.Миславский в 1885 г. уточнил местоположение дыхательного центра – в области РФ (ретикулярной формации) продолговатого мозга, т.к. перерезка между грудными и шейными сегментами спинного мозга – сохраняет диафрагмальное дыхание:

  • продолговатым и спинным – полностью прекращает дыхание,
  • выше продолговатого мозга – дыхание сохраняется.

Н.А.Миславским также было показано, что дыхательный центр состоит из двух отделов:

  • инспираторного (отвечает на вдох),
  • экспираторного (отвечает за выдох).

Они находятся в реципрокных (то есть в противоположных) отношениях.

В настоящее время установлено:

  • в РФ продолговатого мозга находятся инспираторные и экспираторные нейроны,
  • эти нейроны рассеяны диффузно, среди других нейронов РФ и относительно друг друга,
  • инспираторных нейронов примерно вдвое больше, чем экспираторных.

В продолговатом мозге есть еще два скопления дыхательных нейронов – дорсальные и вентральные дыхательные ядра.

Дорсальное ядро содержит, в основном, инспираторные нейроны, контролирующие сокращение диафрагмы.

В вентральном ядре содержатся как инспираторные, так и экспираторные нейроны, которые включаются при форсированном дыхании.

Все дыхательные нейроны делят на 6 групп:

  • ранние инспираторные – активны в начале фазы вдоха (инспирации),
  • поздние инспираторные – активны в конце вдоха,
  • полные инспираторные – активны в течение всего вдоха,
  • постинспираторные – максимальный разряд в начале выдоха,
  • экспираторные – активны во вторую фазу выдоха,
  • преинспираторные – активны перед вдохом, они включают активную экспирацию (выдох.

Значение дыхательных нейронов:

  • Преинспираторные и ранние инспираторные влияют на момент начала вдоха.
  • Инспираторные нейроны ДЦ генерируют дыхательный ритм (частоту и глубину дыхания), иннервируют мотонейроны.
  • Постинспираторные нейроны контролируют процесс пассивного выдоха.
  • Экспираторные нейроны отвечают за активный выдох, так как иннервируют мотонейроны внутренних межреберных мышц и мышц передней брюшной стенки.

Дыхательный центр – это совокупность нервных клеток, расположенных в различных отделах ЦНС и принимающих участие в регуляции дыхания.

Опыт Фредерика (1901 г.) с перекрестным кровообращением у собак.

У двух собак, находящихся под наркозом, перекрестно соединяли сонные артерии и яремные вены, латерально же расположенные сосуды пережимали. При этом голова 1-й собаки снабжались кровью из туловища 2-й и наоборот.

У первой собаки кратковременно пережимали трахею, и у нее в крови уменьшалось содержание кислорода (гипоксемия) и увеличивалось содержание углекислого газа ( гиперкапния). Эта кровь поступала в голову 2-й собаки, и у нее наступала одышка (диспноэ).

В результате у нее в крови увеличивалось содержание кислорода (гипероксимия) и уменьшалось содержание углекислого газа (гипокапния), и эта кровь поступала в голову 1-й собаки, и у нее наступало апноэ – остановка дыхания. (Нормальное дыхание — эйпноэ).

На состояние ДЦ влияет газовый состав крови:

При увеличении в крови напряжения углекислого газа и уменьшении кислорода, ДЦ – возбуждается и, наоборот, уменьшается, если в крови уменьшается напряжение углекислого газа и увеличивается напряжение кислорода.

Опыт Холдена

При дыхании в герметичной камере в воздухе увеличивалось содержание CO2 и уменьшалось O2 – наступала одышка. Когда CO2 поглощается натронной известью, одышка наступала намного позже, хотя содержание O2 в воздухе значительно снижалось.

Одышка наступает:

  • При снижении O2 в атмосферном воздухе с 20,94% до 12%, т.е. на 9%.
  • При повышении содержания CO2 в альвеолярном воздухе на 0,17% вентиляция удваивается.

Главный активатор ДЦ – CO2

Действие карбогена

Карбоген – газовая смесь, состоящая из 96% — O2, 4% — CO2.

В сравнении с воздухом в карбогене в 4,8 раза больше O 2 и в 130 раз – CO2.

Карбоген применяют при расстройствах дыхания.

Эффект карбогена связан с эффектами содержащегося в нем CO2:

  1. стимуляция ДЦ,
  2. расширение бронхов и кровеносных сосудов,
  3. сдвиг кривой диссоциации HbO2 вправо –> увеличение диффузии O2 из крови в ткани.

Карбоген применяется в медицинских целях для лечения горной болезни, отравления угарным газом, глаукомы, стресса, при восстановлении слуха после воздействия шума и в ряде случаев для улучшения кровоснабжения опухолей при химио- и лекарственной терапии.

В 1911 г. Винтерштейн доказал, что возбудителем ДЦ также являются ионы Н.

Ацидоз – усиливает легочную вентиляцию.

Он показал, что возбуждают ДЦ нелетучие кислоты – молочная, никотиновая и другие.

Самым сильным стимулятором дыхания являются:

  • pCO2 (гиперкапния),
  • pH (ацидоз),
  • pO2 (гипоксемия).

Механизм действия гуморальных факторов (CO2, O2, H) на ДЦ:

  1. Через хеморецепторы (периферические) сосудистых рефлексогенных зон.
  2. Через хеморецепторы, находящиеся в продолговатом мозге (медуллярные).
Периферические хеморецепторы:
  • расположены в каротидных и в аортальных тельцах,
  • реагируют на (в артериальной крови):
    • увеличение pCO2,
    • уменьшение pO2,
    • увеличение H (от есть уменьшение pH).

Хеморецепторы возбуждаются постоянно CO2 и O2 , растворенными в крови, а также H, т.к. порог для pCO2 равен 20-30 мм.рт.ст. В норме pCO2 = 40 мм.рт.ст.

Порог для pO2 равен 130-140 мм.рт.ст. В норме pO2 = 100 мм.рт.ст. Одышка же наступает при pO2 ниже 50-60 мм.рт.ст.

Таким образом, хеморецепторы постоянно посылают импульсы в ДЦ, возбуждая инспираторные нейроны, причем большую роль играют хеморецепторы каротидного синуса.

Медуллярные хеморецепторы:
  • Находятся на вентролатеральной поверхности продолговатого мозга.
  • Реагируют только на H и изменение напряжения CO2.
  • Эти рецепторы возбуждаются позднее, поскольку требуется время для проникновения CO2 через гематоэнцефалический барьер.
  • Импульсы, поступающие с медуллярных хеморецепторов в ДЦ, увеличивают прирост вентиляции на 60-80%.
Механорецепторы (рецепторы растяжения)

Находятся в:

  • легких,
  • дыхательных путях,
  • дыхательных мышцах (проприорецепторы)

Это барорецепторы рефлексогенных зон.

Механорецепторы легких (РРЛ)

Рецепторы растяжения легких (РРЛ) – являются наиболее значимым среди всех механорецепторов.

В 1868 г. Геринг и Брейер доказали наличие в легких рецепторов, которые возбуждаются при их растяжении, то есть при вдохе. Они являются чувствительными окончаниями блуждающих нервов, которые направляют свои импульсы в ДЦ.

Геринг и Брейтер раздували легкие и наблюдали прекражение вдоха (инспираторно-тормозной рефлекс).

Таким образом, этот рефлекс способствует смене вдоха на выдох. Он называется рефлексом Геринга-Брейера и является рефлексом саморегуляции дыхания.

При перерезке блуждающих нервов, дыхание становится редким и глубоким, альвеолы расширяются до максимального предела, т.к. вдох не тормозится. В этом случае, смене вдоха на выдох будет способствовать пневмотаксический центр (ПТЦ).

В настоящее время известно, что в легких существует 3 разновидности  механорецепторов:

  • РРЛ медленноадаптирующиеся,
  • РРЛ быстроадаптирующиеся или ирритантные,
  • Юкстаальвеолярные рецепторы капилляров.

РРЛ медленноадаптирующиеся:

  • Они расположены в ГМК (гладкомышечных клетках) дыхательных путей.
  • Возбуждаются при вдохе.
  • С них осуществляется рефлекс Геринга-Брейера.

Ирритантные рецепторы (быстроадаптирующиеся):

  • Расположены в слизистой дыхательных путей.
  • Реагируют на механические и химические стимулы.
  • Быстро адаптирующиеся.
  • Длительное раздражение этих рецепторов приводит к хроническому бронхиту.

Физиологическое значение при вдыхании токсических веществ: Сужение бронхов -> вентиляция альвеол -> поступление этих веществ в альвеолы и кровь.

Юкстаальвеолярные рецепторы («юкстакапиллярные»):

  • расположены в паренхиме легких, в альвеолярных перегородках, прилегающих к капиллярам,
  • стимулируются, главным образом, растяжением легочных сосудов,
  • быстро реагируют на введение химических веществ в легочные сосуды,
  • стимуляция может вызвать апноэ, затем учащение дыхания, уменьшение давления, брадикардию и бронхоспазм.

Возбуждение механорецепторов верхних ДП вызывает возникновение дыхательных рефлексов.

Защитные дыхательные рефлексы:

  • Чихание – с рецепторов слизистой носа.
  • Кашель – с ирритантных рецепторов слизистой гортани, трахеи, бронхов.
  • Рефлекс ныряльщиков – остановка дыхания при действии воды на носовые ходы.
  • Остановка дыхания во время акта глотания.
  • Рефлексогенная задержка дыхания – сужение голосовой щели, бронхоконстрикция при вдыхании дыма, газов, едких веществ.

Механорецепторы межреберных мышц и диафрагмы (проприорецепторы) – они осуществляют обратную связь дыхательных мышц с ДЦ.

Барорецепторы рефлексогенных зон – возбуждаются они при увеличении АД и дыхание при этом угнетается. При уменьшении АД – дыхание усиливается.

Ритмическая смена дыхательных фаз

  1. Генератор центральной инспираторной активности (возбуждения) – сокр. ЦИА (В) – представлен α-инспираторными нейронами дорсального ядра. Они возбуждаются от хеморецепторов (центральных и сосудистых рефлексогенных зон). Чем больше раздражение хеморецепторов (ХР), тем больше скорость ЦИА.
  2. Механизм выключения инспирации – состоит из β-инспираторных нейронов и инспираторно-тормозных (ИТ), т.е. экспираторных нейронов. β-инспираторные нейроны возбуждаются афферентными сигналами от РРЛ. На механизм выключения вдоха влияют также нисходящие импульсы от ПТЦ.

Хеморецепторы возбуждаются постоянно и постоянно посылают импульсы в продолговатый мозг, возбуждая α-инспираторные нейроны. Они возбуждаются и посылают импульсы к мотонейронам спинного мозга.

Мотонейроны возбуждаются и посылают импульсы к мышцам. Они сокращаются и наступает вдох.

При вдохе объем легких увеличивается и возбуждаются РРЛ, которые посылают возбуждающие импульсы по чувствительным волокнам блуждающего нерва к β-инспираторным нейронам. В результате суммации импульсов от α-инспираторных нейронов и рецепторов растяжения легких достигается порог и возбуждаются  и β-инспираторные нейроны благодаря влиянию вышележащих отделов ЦНС.

Инспираторно-тормозные нейроны посылают тормозные импульсы к α-инспираторным нейронам. В результате α-инспираторные нейроны тормозятся и не посылают импульсы к мотонейронам. Мышцы расслабляются, происходит выдох.

К β-инспираторным нейронам не поступают импульсы, и они тормозятся (не возбуждаются).

β-инспираторные нейроны не возбуждают инспираторно-тормозные нейроны и поэтому они не посылают импульсы к  α-инспираторным нейронам. α-инспираторные нейроны вновь возбуждаются импульсами от хеморецепторов и наступает вдох.

13 0

дыхательный центр - Respiratory center

Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге и мосте , в стволе головного мозга . Дыхательный центр состоит из трех основных дыхательных групп нейронов , два в мозговом и один в мосте. В мозговом они являются группой дорсальной дыхательной и вентральной дыхательной группы. В мосте, Понтийская респираторная группа включает в себя две области , известную как pneumotaxic центр и apneustic центра.

Дыхательный центр отвечает за создание и поддержания ритма дыхания, а также регулировать это в гомеостатическом ответ на физиологические изменения. Дыхательный центр получает входные данные от хеморецепторы , механорецепторов , в коре головного мозга , а также в гипоталамусе , чтобы регулировать скорость и глубину дыхания. Входные данные стимулируется измененными уровнями кислорода , углекислого газа , и рН крови , гормональных изменений , связанных со стрессом и тревогой из гипоталамуса, а также сигналы от коры головного мозга , чтобы дать осознанное контроль дыхания.

Повреждение дыхательных групп может вызвать различные нарушения дыхания , которые могут потребовать механической вентиляции , и, как правило , ассоциируется с плохим прогнозом.

Дыхательные группы

Дыхательный центр делится на три основные группы, по две в мозговом веществе и один в мосте. Эти две группы в мозговом веществе являются спинная дыхательная группа и вентральной дыхательной группы . В мосте, то мостовая дыхательная группа состоит из двух областей - в pneumotaxic центра и apneustic центра. Спинной и брюшные сердцевинные группы контролируют основной ритм дыхания.

Спинной дыхательной группы

Ядро одиночного пути в дорсальной дыхательной группы и ядра ambiguus вентральной дыхательной группы, показанной в своих положениях на продолговатый.

Дыхательная группа дорсальная (КСГ) имеет наиболее фундаментальную роль в контроле дыхания, инициирующее вдохновение (вдох). КСГ представляет собой совокупность нейронов , образующих удлиненную массу , которая проходит большую часть длины спинного мозга. Они находятся рядом с центральным каналом в спинном мозге , и только позади вентральной группы. Они устанавливают и поддерживают скорость дыхания .

Большинство нейронов расположены в ядре одиночного тракта . Другие важные нейроны находятся в смежных областях , в том числе ретикулярной субстанции продолговатого мозга. Одиночное ядро является конечной точкой для сенсорной информации , поступающей от дыхательной группы мостового, а из двух черепно - мозговых нервов - от блуждающего нерва , и языкоглоточного нерва . Одиночное ядро посылает сигналы дыхательного центра от периферических хеморецепторов , барорецепторов , а также другие типы рецепторов в легких , в частности, рецепторы растяжения . Спинная дыхательная группа , таким образом , рассматриваются как интегрирующий центр , который дает выход на вентральную дыхательную группу , чтобы изменить ритм дыхания.

Брюшная дыхательная группа

В мозговом веществе, вентральная дыхательная группа (ВРГ) состоит из четырех групп нейронов , которые составляют выдох (выдох) области дыхательного контроля. Эта область находится в вентролатеральной части продолговатого мозга, около 5 мм передних и бокового к дыхательной группе спинной. Нейроны , участвующие включают в ядре ambiguus , в retroambiguus ядра и интернейронов в комплексе предварительно Bötzinger .

ВРГ содержит как вдохе и выдохе нейроны. В тихом, спокойном дыхании, вентральная дыхательная группа нейронов неактивна. Они становятся активными в силовом дыхании. ВРГ посылает тормозящие импульсы apneustic центра.

Понцианская дыхательная группа

В мосте, Понтийская дыхательная группа (PRG) включает в себя pneumotaxic и apneustic центров. Они имеют связи между ними, и от обоего к уединенному ядру .

центр Pneumotaxic

Pneumotaxic центр расположен в верхней части моста. Его ядра являются subparabrachial ядра и медиальной parabrachial ядра . Pneumotaxic центр контролирует как скорость и характер дыхания. Pneumotaxic центр считается антагонистом к apneustic центра, (который производит ненормальное дыхания во время ингаляции) циклический ингибированием ингаляции. Pneumotaxic центр отвечает за ограничение вдохновения, обеспечивая вдох вне коммутатора (IOS). Это ограничивает взрыв потенциалов действия в диафрагмальном нерве , эффективно уменьшая дыхательный объем и регулировать частоту дыхания . Отсутствие центра приводит к увеличению глубины дыхания и уменьшение частоты дыхания.

Pneumotaxic центр регулирует количество воздуха , которое может быть принято в организм в каждом дыхании. Спинная дыхательная группа имеет ритмичные всплески активности , которые являются постоянными по продолжительности и интервала. При более быстрой скорости дыхания необходима pneumotaxic центр сигнализирует дорсальную дыхательную группу для ускорения. Когда требуются более длинные вдохи всплески активности удлиненные. Вся информация , которая использует тело , чтобы помочь дыханию происходит в pneumotaxic центра. Если это был поврежден или каким - либо образом вред было бы дышать практически невозможно.

Одно исследование по этому вопросу было на наркотизированных парализованные кошка до и после двусторонний ваготомии . Вентиляционное контролировали у бодрствующих и анестезированных кошек дыхания воздуха или CO2. Вентиляционный контролировали как до , так и после поражений в pneumotaxic центральной области и после последующей двусторонний ваготомии. Кошки с мостовыми поражениями имели длительную продолжительность ингаляции. У кошек, после анестезии и bivagotomy, мостовое рассечение было описано как пробуждая длинные непрерывные вдохе разрядов прерывались короткими выдыхаемыми паузами. У крыс , с другой стороны, после анестезии, bivagotomy и рассечения мостового, эта картина дыхания не наблюдается, либо в естественных условиях или в пробирке. Эти результаты свидетельствуют о том межвидовых различиях между крысой и кошкой в Понтийских влияний на мозговом дыхательном центре.

Apneustic центр

Apneustic центр нижнего моста , как представляется , способствует вдыханию постоянной стимуляции нейронов в продолговатом мозге. Apneustic центр посылает сигналы в спинной группы в мозговом веществе , чтобы задержать «выключить», то на вдохе выключатель сигнала (IOS) из вдыхаемого рампы , представленной pneumotaxic центра. Он регулирует интенсивность дыхания, давая позитивные импульсы нейронов , связанных с вдыханием. Apneustic центр ингибируется легочных рецепторов растяжения , а также с помощью pneumotaxic центра. Она также выпускает тормозящий импульс pneumotaxic центра.

Дыхательная ритм

Дыхание повторяющийся процесс приведения воздуха в легкие и принимая продукты жизнедеятельности вне. Кислород привезен из воздуха является постоянной, на постоянная потребность организма для поддержания жизни. Эта потребность еще там во время сна , так что функционирование этого процесса должно быть автоматическим и быть частью вегетативной нервной системы . Вдох сопровождается выдохом, давая дыхательный цикл вдоха и выдоха. Есть три фазы дыхательного цикла: вдохновение, пост-вдохновение или пассивный выдох, и поздний или активный выдох.

Число циклов в минуту является частота дыхания . Частота дыхания устанавливаются в дыхательном центре по дорсальной дыхательной группе, в продолговатом мозге, и эти нейроны в основном сосредоточены в одиночном ядре , который проходит по длине продолговатого мозга.

Основной ритм дыхания является то , что тихим, спокойным дыхание , известным как нормальное дыхание . Тихое дыхание требует только активности дорсальной группы , которая активирует диафрагму , а также внешних межреберные мышцы . Выдох пассивен и опирается на упругой отдачи легких. Когда метаболическая потребность в кислороде возрастает, вдохновение становится более сильной и нейроны в вентральной группы активируются , чтобы вызвать насильственное выдохе. Одышка называют одышку и противоположна нормальное дыхание называется.

Клиническое значение

Депрессия дыхательного центра может быть вызвана следующими причинами: мозговая травмой , повреждением головного мозга , в опухоли мозга или ишемией . Депрессия может также быть вызваны препаратами , включая опиоиды и седативные средства .

Дыхательный центр может стимулироваться амфетамином , производить быстрее и более глубокие вдохи. Обычно в терапевтических дозах этот эффект не заметен, но может быть очевидным , когда дыхание уже нарушено.

Смотрите также

Рекомендации

дальнейшее чтение

  • Левицкий, Майкл Г. (2002). Легочная физиология (6 - е изд.). McGraw-Hill Professional. стр. 193-4. ISBN  0-07-138765-X .
  • Костанцо, Linda S. (2006). Физиология (3 - е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier . п. 224. ISBN  978-1-4160-2320-3 .
  • Шеннон, Роджер; Baekey, David M .; Моррис, Кендалл Р .; Nuding, Сара С .; Сегерс, Лорен S .; Lindsey, Брюс Г. (2004). «Понцианский дыхательный разряд группы нейронов изменяются во время фиктивного кашля в децеребрационной кошки». Респираторная физиология и нейробиологии . 142 (1): 43-54. DOI : 10.1016 / j.resp.2004.05.002 . PMID  15351303 .

Дыхательный центр структура, локализация, автоматия дыхания — Студопедия

Дыхательный центр – совокупность нейронов специфических (дыхательных) ядер продолговатого мозга, способных генерировать дыхательный ритм.

Дыхательный центр выполняет две основные функции в системе дыхания:

  • Двигательная (моторная) функция – заключается в генерации дыхательного ритма (генерация дыхательным центром вдоха и его прекращение) и его паттерна (длительность вдоха и выдоха, величину дыхательного объема, минутного объема дыхания). Моторная функция дыхания дыхательного центра адаптирует дыхание к метаболистическим потребностям организма, приспосабливает дыхание в поведенческих реакциях (поза, бег и др.), а также осуществляет интеграцию дыхания с другими функциями ЦНС.
  • Гомеостатическая функция – поддерживает нормальные величины дыхательных газов (О2,СО2) и рНкрови и внеклеточной жидкости мозга, реализует дыхание при изменении температуры тела, адаптирует дыхательную функцию к условиям измененной газовой среды (например, при понижении и повышении барометрическом давлении)

В 1885 году Казанский физиолог Н.А. Миславский обнаружил, что в продолговатом мозге находится центр обеспечивающий смену фаз дыхания. Этот бульбарный дыхательный центр расположен в медиальной части ретикулярной формации продолговатого мозга. Его верхняя граница находится ниже ядра лицевого нерва, а нижняя выше писчего пера. Этот центр состоит из инспираторных и экспираторных нейронов. В первых нервные импульсы начинают генерироваться незадолго до вдоха и продолжаются в течение всего вдоха. Несколько ниже расположенные экспираторные нейроны. Они возбуждаются к концу вдоха и находятся в возбужденном состоянии в течение всего выдоха. В инспираторном центре имеется 2 группы нейронов. Это респираторные a- и b-нейроны. Первые возбуждаются при вдохе. Одновременно к b-респираторным нейронам поступают импульсы от экспираторных. Они активируются одновременно с a-респираторными нейронами и обеспечивают их торможение в конце вдоха. Благодаря этим связям нейронов дыхательного центра они находятся в реципрокных отношениях (т.е. при возбуждении инспираторных нейронов экспираторные тормозятся и наоборот). Кроме того нейронам бульбарного дыхательного центра свойственно явление автоматии. Это их способность даже в отсутствии нервных импульсов от периферических рецепторов генерировать ритмические разряды биопотенциалов. Благодаря автоматии дыхательного центра происходит самопроизвольная смена фаз дыхания. Автоматия нейронов объясняется ритмическими колебаниями обменных процессов в них, а также воздействием на них углекислого газа. Эфферентные пути от бульбарного дыхательного центра идут к мотонейронам дыхательных межреберных и диафрагмальных мышц. Мотонейроны диафрагмальных мышц находятся в передних рогах 3-4 шейных сегментов спинного мозга, а межреберных в передних рогах грудных сегментов. Вследствие этого перерезка на уровне 1-2 шейных сегментов ведет к прекращению сокращений дыхательных мышц. В передней части варолиева моста также имеются группы нейронов участвующих в регуляции дыхания. Эти нейроны имеют восходящие и нисходящие связи с нейронами бульбарного центра. К ним идут импульсы от его инспираторных нейронов, а от них к экспираторным. За счет этого обеспечивается плавный переход от вдоха к выдоху, а также координация длительности фаз дыхания. Поэтому при перерезке ствола выше моста дыхание практически не изменяется. Если он перерезается ниже моста, то возникает гаспинг - длительный вдох сменяется короткими выдохами. При перерезке между верхней и средней третью моста - апнейзис. Дыхание останавливается на вдохе, прерываемом короткими выдохами. Раньше считали что в мосту находится пневмотаксический центр. Сейчас этот термин не применяется. Кроме этих отделов ЦНС в регуляции дыхания участвуют гипоталамус, лимбическая система, кора больших полушарий. Они осуществляют более тонкую регуляцию дыхания.


Дыхательный центр - это... Что такое Дыхательный центр?


Дыхательный центр
        совокупность нескольких групп нервных клеток (нейронов), расположенных в разных отделах центральной нервной системы, преимущественно в ретикулярной формации (См. Ретикулярная формация) продолговатого мозга. Постоянная координированная ритмическая активность этих нейронов обеспечивает возникновение дыхательных движений и их регуляцию в соответствии с возникающими в организме изменениями. Импульсы от Д. ц. поступают в двигательные нейроны передних рогов шейного и грудного отделов спинного мозга, от которых возбуждение передаётся к дыхательной мускулатуре. Активность Д. ц. регулируется гуморально, т. е. составом омывающей его крови и тканевой жидкости, и рефлекторно, в ответ на импульсы, поступающие от рецепторов в дыхательной, сердечно-сосудистой, двигательной и др. системах, а также от высших отделов центральной нервной системы. При прекращении поступления нервных импульсов Д. ц. сохраняет активность (так называемый Автоматизм Д. ц.), способную обеспечить дыхательные движения. См. Дыхание.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

  • Дыхательный коэффициент
  • Дыхсу

Смотреть что такое "Дыхательный центр" в других словарях:

  • центр — сущ., м., употр. часто Морфология: (нет) чего? центра, чему? центру, (вижу) что? центр, чем? центром, о чём? о центре; мн. что? центры, (нет) чего? центров, чему? центрам, (вижу) что? центры, чем? центрами, о чём? о центрах 1. Центром называется… …   Толковый словарь Дмитриева

  • центр — а, м. centre m., нем. Zentrum < , лат. centrum <гр. kentron острие; средоточие. 1. Точка пересечения каких нибудь осей, линий в фигуре, точка сосредоточения каких н. отношений в теле. Центр окружности. Центр эллипса. Согласно двизатися… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • центр — а, м. 1. мат., физ. Точка пересечения каких л. осей, линий в фигуре, точка сосредоточения каких л. отношений в теле. Центр давления. Центр линзы. Центр окружности. Центр подобия. Центр симметрии. Центр эллипса. 2. Место, одинаково удаленное от… …   Малый академический словарь

  • центр — а; м. (от греч. kentron острие, средоточие) см. тж. центральный, центровой 1) матем., физ. Точка пересечения каких л. осей, линий в фигуре, точка сосредоточения каких л. отношений, сил в теле. Центр линзы. Центр окружности …   Словарь многих выражений

  • ЦЕНТР НЕРВНЫЙ — система нервных образований на разных уровнях ЦНС, осуществляющая регуляцию специализированной функции организма (напр., регуляцию дыхания осуществляет дыхательный центр) …   Психомоторика: cловарь-справочник

  • ЦЕНТР — (лат. centrum, от греч. kentron). 1) средоточие, средина круга, шара и проч. 2) политическая партия в Германии, в качестве протеста против дальнейшего развития германского союза во имя независимости церкви от государственной власти. Словарь… …   Словарь иностранных слов русского языка

  • центр — а; м. [от греч. kentron острие, средоточие] 1. Матем., физ. Точка пересечения каких л. осей, линий в фигуре, точка сосредоточения каких л. отношений, сил в теле. Ц. линзы. Ц. окружности. Ц. симметрии. Ц. тяжести (также; самое основное, суть).… …   Энциклопедический словарь

  • ЦЕНТР — ЦЕНТР, а, муж. 1. Точка в геометрической фигуре, теле, обладающая каким н. только ей присущим свойством и обычно получаемая пересечением линий, осей, плоскостей. Ц. окружности. Ц. тяжести (точка, через к рую проходит равнодействующая сил тяжести …   Толковый словарь Ожегова

  • центр нервной системы — (син. нервный центр) система нервных образований на разных уровнях ц. н. с., осуществляющая регуляцию специализированной функции организма; напр., регуляцию дыхания осуществляет дыхательный Ц …   Большой медицинский словарь

  • Центр — нервной системы (син. нервный центр) система нервных образований на разных уровнях ц.н.с., осуществляющая регуляцию специализированной функции организма; например, регуляцию дыхания осуществляет дыхательный Ц …   Медицинская энциклопедия

Книги

  • Чай. Кофе. Шоколад, Виктор Сомов. Родиной чая является Китай. Сейчас это любимый напиток у многих народов мира. Каждый из нас отдает предпочтение тому или иному сорту чая, способу его заваривания и употребления. О пользе и… Подробнее  Купить за 266 руб

Регуляция дыхания | Кинезиолог

Определение понятия

Регуляция дыхания - это согласованное нервное управление дыхательными мышцами, последовательно осуществляющими дыхательные циклы, состоящие из вдоха и выдоха.

Дыхательный центр - это сложное многоуровневое структурно-функциональное образование мозга, осуществляющее автоматическую и произвольную регуляцию дыхания.

Дыхание - процесс автоматический, но он поддается произвольной регуляции. Без такой регуляции невозможна была бы речь. Вместе с тем, управление дыханием построено на рефлекторных принципах: как безусловно-рефлекторных, так и условно-рефлекторных.

Регуляция дыхания построена на общих принципах автоматической регуляции, которые используются в организме.

Пейсмейкерные нейроны (нейроны - "создатели ритма") обеспечивают автоматическое возникновение возбуждения в дыхательном центре даже в том случае, если не будут раздражаться дыхательные рецепторы.

Тормозные нейроны обеспечивают автоматическое подавление этого возбуждения через определённое время.

В дыхательном центре используется принцип реципрокного (т.е. взаимоисключающего) взаимодействия двух центров: вдоха и выдоха. Их возбуждение находится в обратно пропорциональной зависимости. Это означает, что возбуждение одного центра (например, центра вдоха) тормозит связанный с ним второй центр (центр выдоха).

Функции дыхательного центра
- Обеспечение вдоха.
- Обеспечение выдоха.
- Обеспечение автоматии дыхания.
- Обеспечение приспособления параметров дыхания к условиям внешней среды и деятельности организма.
Например, при повышении температуры (как в окружающей среде, так и в организме) дыхание учащается.

Уровни дыхательного центра

1. Спинальный (в спинном мозге). В спинном мозге расположены центры, координирующие деятельность диафрагмы и дыхательных мышц - L-мотонейроны в передних рогах спинного мозга. Диафрагмальные нейроны - в шейных сегментах, межреберные - в грудных. При перерезке проводящих путей между спинным и головным мозгом дыхание нарушается, т.к. спинальные центры не обладают автономностью (т.е. самостоятельностью) и не поддерживают автоматию дыхания.

2. Бульбарный (в продолговатом мозге) - основной отдел дыхательного центра. В продолговатом мозге и варолиевом мосту располагаются 2 основных вида нейронов дыхательного центра - инспираторные (вдыхательные) и экспираторные (выдыхательные).

Инспираторные (вдыхательные) - возбуждаются за 0,01-0,02 с до начала активного вдоха. Во время вдоха у них увеличивается частота импульсов, а затем мгновенно прекращается. Подразделяются на несколько видов.

Виды инспираторных нейронов

По влиянию на другие нейроны:
- тормозные (прекращают вдох)
- облегчающие (стимулируют вдох).
По времени возбуждения:
- ранние (за несколько сотых долей секунды до вдоха)
- поздние (активны в процессе всего вдоха).
По связям с экспираторными нейронами:
- в бульбарном дыхательном центре
- в ретикулярной формации продолговатого мозга.
В дорсальном ядре 95% - инспираторные нейроны, в вентральном - 50%. Нейроны дорсального ядра связаны с диафрагмой, а вентрального - с межрёберными мышцами.

Экспираторные (выдыхательные) - возбуждение возникает за несколько сотых долей секунды до начала выдоха.

Различают:
- ранние,
- поздние,
- экспираторно-инспираторные.
В дорсальном ядре 5% нейронов являются экспираторными, а в вентральном - 50%. В целом экспираторных нейронов значительно меньше, чем инспираторных. Получается, что вдох важнее выдоха.

Автоматию дыхания обеспечивают комплексы из 4-х нейронов с обязательным присутствием тормозных.

Взаимодействие с другими центрами мозга

Дыхательные инспираторные и экспираторные нейроны имеют выход не только на дыхательные мышцы, но и на другие ядра продолговатого мозга. Например, при возбуждении дыхательного центра реципрокно тормозится центр глотания и в то же время, наоборот, возбуждается сосудо-двигательный центр регуляции сердечной деятельности.

На бульбарном уровне (т.е. в продолговатом мозге) можно выделить пневмотаксический центр, расположенный на уровне варолиева моста, выше инспираторных и экспираторных нейронов. Этот центр регулирует их активность и обеспечивает смену вдоха и выдоха. Инспираторные нейроны обеспечивают вдох и одновременно от них возбуждение поступает в пневмотаксический центр. Оттуда возбуждение бежит к экспираторным нейронам, которые возбуждаются и обеспечивают выдох. Если перерезать пути между продолговатым мозгом и варолиевым мостом, то уменьшится частота дыхательных движений, засчёт того, что уменьшается активирующее действие ПТДЦ (пневмотаксического дыхательного центра) на инспираторные и экспираторные нейроны. Это также приводит к удлинению вдоха засчёт длительного сохранения тормозного влияния экспираторных нейронов на инспираторные.

3. Супрапонтиальный (т.е. "надмостовый") - включает в себя несколько областей промежуточного мозга:
Гипоталамическая область - при раздражении вызывает гиперпноэ - увеличение частоты дыхательных движений и глубины дыхания. Задняя группа ядер гипоталамуса вызывает гиперпноэ, передняя группа действует противоположным образом. Именно засчёт дыхательного центра гипоталамуса дыхание реагирует на температуру окружающей среды.
Гипоталамус совместно с таламусом обеспечивает изменение дыхания при эмоциональных реакциях.
Таламус - обеспечивает изменение дыхания при болевых ощущениях.
Мозжечок - приспосабливает дыхание к мышечной активности.

4. Моторная и премоторная зона коры больших полушарий головного мозга. Обеспечивает условно-рефлекторную регуляцию дыхания. Всего за 10-15 сочетаний можно выработать дыхательный условный рефлекс. Засчёт этого механизма, например, у спортсменов перед стартом возникает гиперпноэ.
Асратян Э.А. в своих опытах удалял у животных эти области коры. При физической нагрузке у них быстро возникала одышка - диспноэ, т.к. им не хватало этого уровня регуляции дыхания.
Дыхательные центры коры дают возможность произвольного изменения дыхания.

Регуляция деятельности дыхательного центра
Бульбарный отдел дыхательного центра является главным, он обеспечивает автоматию дыхания, но его деятельность может изменяться под действием гуморальных и рефлекторных влияний.

Гуморальные влияния на дыхательный центр
Опыт Фредерика (1890). Он сделал перекрестное кровообращение у двух собак - голова каждой собаки получила кровь от туловища другой собаки. У одной собаки зажимали трахею, следовательно, возрастал уровень углекислого газа и понижался уровень кислорода в крови. После этого другая собака начинала часто дышать. Возникало гиперпноэ. В следствие этого в крови уменьшался уровень СО2 и возрастал уровень О2. Эта кровь поступала к голове первой собаки и тормозила ее дыхательный центр. Гуморальное торможение дыхательного центра могло довести эту первую собаку до апноэ, т.е. остановки дыхания.
Факторы, гуморально влияющие на дыхательный центр:
Избыток СО2 - гиперкарбия, вызывает активацию дыхательного центра.
Недостаток О2 - гипоксилия, вызывает активацию дыхательного центра.
Ацидоз - накопление ионов водорода (закисление), активирует дыхательный центр.
Недостаток СО2 - торможение дыхательного центра.
Избыток О2 - торможение дыхательного центра.
Алколоз - +++торможение дыхательного центра
Сами нейроны продолговатого мозга засчет высокой активности вырабатывают много СО2 и локально воздействуют на самих себя. Положительная обратная связь (сами себя усиливают).
Кроме прямого действия СО2 на нейроны продолговатого мозга существует рефлекторное действие через рефлексогенные зоны сердечно-сосудистой системы (рефлексы Рейманса). При гиперкарбии возбуждаются хеморецепторы и от них возбуждение поступает к хемочувствительным нейронам ретикулярной формации и к хемочувствительным нейронам коры головного мозга.
Рефлекторное влияние на дыхательный центр.
1. Постоянное влияние.
Рефлекс Гелинга-Брейера. Механорецепторы в тканях легких и дыхательных путей возбуждаются при растяжении и спадении легких. Они чувствительны к растяжению. От них импульсы по вакусу (блуждающий нерв) идет в продолговатый мозг к инспираторным L-мотонейронам. Вдох прекращается и начинается пассивный выдох. Этот рефлекс обеспечивает смену вдоха и выдоха и поддерживает активность нейронов дыхательного центра.
При перегрузке вакуса и перерезке рефлекс отменяется: снижается частота дыхательных движений, смена вдоха и выдоха осуществляется резко.
Другие рефлексы:
растяжение легочной ткани тормозит последующий вдох (экспираторно-облегчающий рефлекс).
Растяжение легочной ткани при вдохе сверх нормального уровня вызывает дополнительный вздох (парадоксальный рефлекс Хеда).
Рефлекс Гейманса - возникает от хеморецепторов сердечно-сосудистой системы на концентрацию СО2 и О2.
Рефлекторное влияние с пропреорецепторов дыхательных мышц - при сокращении дыхательных мышц возникает поток импульсов от пропреорецепторов к ЦНС. По принципу обратной связи изменяется активность инспираторных и экспираторных нейронов. При недостаточном сокращении инспираторных мышц возникает респираторно-облегчающий эффект и вдох усиливается.
2. Непостоянные
Ирритантные - расположены в дыхательных путях под эпителием. Являются одновременно механо- и хеморецепторами. Имеют очень высокий порог раздражения, поэтому работают в экстраординарных случаях. Например, при понижении легочной вентиляции объем легких уменьшается, возбуждаются ирритантные рецепторы и вызывают рефлекс форсированного вдоха. В качестве хеморецепторов эти же рецепторы возбуждаются биологически активными веществами - никотин, гистамин, простогландин. Возникает чувство жжения, першения и в ответ - защитный кашлевой рефлекс. В случае патологии ирритантные рецепторы могут вызвать спазм дыхательных путей.
в альвеолах рецепторы юкста-альвеолярные и юкста-капиллярные реагируют на объем легких и биологически активные вещества в капиллярах. Повышают частоту дыхания и сокращают бронхи.
На слизистых оболочках дыхательных путей - экстерорецепторы. Кашель, чихание, задержка дыхания.
На коже - тепловые и холодовые рецепторы. Задержка дыхания и активация дыхания.
Болевые рецепторы - кратковременная задержка дыхания, затем усиление.
Энтерорецепторы - с желудка.
Пропреорецепторы - со скелетных мышц.
Механорецепторы - с сердечно-сосудистой системы.

Дыхательный центр — Студопедия

Дыхательный центр это совокупность связанных между собой нейронов центральной нервной системы, обеспечивающих 1) координированную ритмическую деятельность дыхательных мышц и 2) приспособление дыхания к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды. Дыхательный центр был описан в 1885 году Н.А. Миславским. Этот центр, как и любой нервный центр, не является абсолютно автономным образованием, он представляет часть функциональной системы, регулирующей параметры внутренней среды - напряжение кислорода, углекислого газа и рН, и обеспечивает ее гомеостаз.

Мы уже упоминали о том, что в продолговатом мозге на дне IV желудочка расположены структуры, разрушение которых уколом иглы ведет к прекращению дыхания и гибели организма. В экспериментах с перерезками ствола мозга на различных уровнях было установлено, что центр, расположенный в продолговатом мозге является важнейшим в регуляции дыхания. Основной вклад в изучение центральных механизмов регуляции дыхания в последние годы вносят эксперименты с регистрацией активности отдельных нейронов. В ствол мозга вводят внутриклеточные или внеклеточные микроэлектроды, регистрируют активность отдельных нейронов и сопоставляют ее с одновременной записью дыхательных движений. Применение микроэлектродной техники позволило установить, что в состав дыхательного центра входят несколько типов клеток, активность которых соответствует фазам дыхательного цикла. Эти клетки были названы дыхательными нейронами.


Среди дыхательных нейронов выделяются две основные популяции клеток: к первой относятся нейроны, возбуждение которых совпадает с фазой вдоха - инспираторные нейроны, ко второй относятся нейроны, которые возбуждаются в фазу выдоха - экспираторные нейроны.

Природа ритмической активности дыхательного центра до настоящего времени не полностью понятна. Мы приведем гипотезы, существующие по этому вопросу, а в дальнейшем - факты, подтверждающие или опровергающие их.

1. Инспираторные нейроны спонтанно непрерывно активны и периодически тормозятся экспираторными. Экспираторные нейроны возбуждаются влияниями блуждающего нерва и вышележащих отделов мозга.

2. Обе группы нейронов спонтанно активны, а между ними существуют реципрокные отношения (это значит, что при возбуждении одной группы нейронов другая затормаживается, и наоборот).

3. Дыхательные нейроны не обладают спонтанной активностью, а возбуждаются от других отделов мозга. Обе группы нейронов связаны реципрокными отношениями через тормозные нейроны.

4. Существует нейронная сеть, содержащая несколько подтипов нейронов. Их взаимодействие приводит к ритмической активности всей сети. Возникновение этой ритмической активности обусловлено импульсами, поступающими от хеморецепторов и активирующей ретикулярной формации продолговатого мозга.

Как видим, существуют две противоположные точки зрения относительно спонтанной активности дыхательных нейронов.

Дыхательный центр

Дыхательный центр это совокупность связанных между собой нейронов центральной нервной системы, обеспечивающих 1) координированную ритмическую деятельность дыхательных мышц и 2) приспособление дыхания к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды. Дыхательный центр был описан в 1885 году Н.А. Миславским. Этот центр, как и любой нервный центр, не является абсолютно автономным образованием, он представляет часть функциональной системы, регулирующей параметры внутренней среды - напряжение кислорода, углекислого газа и рН, и обеспечивает ее гомеостаз.

Мы уже упоминали о том, что в продолговатом мозге на дне IV желудочка расположены структуры, разрушение которых уколом иглы ведет к прекращению дыхания и гибели организма. В экспериментах с перерезками ствола мозга на различных уровнях было установлено, что центр, расположенный в продолговатом мозге является важнейшим в регуляции дыхания. Основной вклад в изучение центральных механизмов регуляции дыхания в последние годы вносят эксперименты с регистрацией активности отдельных нейронов. В ствол мозга вводят внутриклеточные или внеклеточные микроэлектроды, регистрируют активность отдельных нейронов и сопоставляют ее с одновременной записью дыхательных движений. Применение микроэлектродной техники позволило установить, что в состав дыхательного центра входят несколько типов клеток, активность которых соответствует фазам дыхательного цикла. Эти клетки были названы дыхательными нейронами.

Среди дыхательных нейронов выделяются две основные популяции клеток: к первой относятся нейроны, возбуждение которых совпадает с фазой вдоха - инспираторные нейроны, ко второй относятся нейроны, которые возбуждаются в фазу выдоха - экспираторные нейроны.

Природа ритмической активности дыхательного центра до настоящего времени не полностью понятна. Мы приведем гипотезы, существующие по этому вопросу, а в дальнейшем - факты, подтверждающие или опровергающие их.

  1. Инспираторные нейроны спонтанно непрерывно активны и периодически тормозятся экспираторными. Экспираторные нейроны возбуждаются влияниями блуждающего нерва и вышележащих отделов мозга.

  2. Обе группы нейронов спонтанно активны, а между ними существуют реципрокные отношения (это значит, что при возбуждении одной группы нейронов другая затормаживается, и наоборот).

  3. Дыхательные нейроны не обладают спонтанной активностью, а возбуждаются от других отделов мозга. Обе группы нейронов связаны реципрокными отношениями через тормозные нейроны.

  4. Существует нейронная сеть, содержащая несколько подтипов нейронов. Их взаимодействие приводит к ритмической активности всей сети. Возникновение этой ритмической активности обусловлено импульсами, поступающими от хеморецепторов и активирующей ретикулярной формации продолговатого мозга.

Как видим, существуют две противоположные точки зрения относительно спонтанной активности дыхательных нейронов.

Локализация дыхательного центра

В продолговатом мозге не обнаружено обособленных ядер, которые содержали бы или исключительно инспираторные, или экспираторные нейроны. Дыхательные нейроны обнаружены почти на всем протяжении продолговатого мозга, однако некоторые закономерности их локализации установлены.

В правой и левой половинах продолговатого мозга содержатся по два скопления дыхательных нейронов - дорсальные и вентральные дыхательные ядра. Ориентиром их расположения служит задвижка (obex), находящаяся у нижнего угла ромбовидной ямки (рисунок 20). Скопления преимущественно инспираторных нейронов (95 %) образуют дорсальную группу поблизости от ядра одиночного тракта. Инспираторные нейроны обнаружены и в вентральном ядре, вблизи обоюдного ядра.

Рисунок 20. Расположение инспираторных (И) и экспираторных (Э) нейронов в продолговатом мозге

Слева – вентральная поверхность, справа – два поперечных среза, на которых изображены области сосредоточения дыхательных нейронов, положения ядра одиночного тракта (ЯОТ), корешков языкоглоточного и блуждающего нервов и первого шейного спинномозгового корешка.

Вентральное дыхательное ядро имеет большую протяженность - от каудального края ядра лицевого нерва до первого шейного сегмента спинного мозга, в нем можно выделить три скопления дыхательных нейронов. 1. В непосредственно близости от ядра лицевого нерва обнаружены скопления экспираторных нейронов, это скопление называется комплекс Бетцингера. 2. Каудальнее расположено параамбигуальное ядро, это ядро включает в себя обоюдное ядро, в котором находятся мотонейроны мышц гортани и глотки. Здесь же расположено скопление инспираторных нейронов. Часть вентрального ядра, расположенная латеральнее и каудальнее обоюдного ядра, называется ретроамбигуальным ядром, здесь располагаются экспираторные нейроны. Таким образом, вентральное ядро имеет сложную структуру и включает как инспираторные, так и экспираторные нейроны. В непосредственной близости, еще немного каудальнее, уже в 1, 2 шейных сегментах спинного мозга обнаружены скопления инспираторных нейронов, но эти нейроны не относят к вентральному ядру.

Большая часть аксонов нейронов дорсальной группы направляется в спинной мозг к диафрагмальным ядрам, расположенным в шейном отделе. Часть аксонов отдают коллатерали в вентральное ядро. Нейроны вентральной группы посылают нисходящие волокна к спинномозговым мотонейронам межреберных мышц и мышц живота.

Инспираторные мотонейроны спинного мозга расположены во 2 - 6, а экспираторные в 8 - 10 грудных сегментах. В вентральной группе нейронов находятся эфферентные преганглионарные волокна блуждающего нерва, которые обеспечивают изменение просвета дыхательных путей. Максимальная активность нейронов блуждающего нерва соответствует концу выдоха, минимальная концу вдоха.

В экспериментах с перерезкой мозга ниже варолиева моста удалось установить, что кроме дорсальной и вентральной групп нейронов продолговатого мозга, в регуляции дыхания принимают участие и дыхательные нейроны, расположенные в районе моста. После перерезки и отделения продолговатого мозга от моста периодические дыхательные движения сохраняются, однако ритм становится другим: длительный выдох периодически прерывается короткими вздохами. Оказалось, что для ритмичного дыхания и равномерной смены дыхательных фаз необходима целостность нейронов, расположенных в медиальном парабрахиальном ядре и ядре Келликера-Фузе и их связь с дыхательными нейронами продолговатого мозга. Этот отдел моста получил название пневмотаксического центра.


Смотрите также

Описание: