Nervová a humorálna regulácia dýchania. Biológia na lýceu

Na podporu zloženie plynu alveolách (odstránenie oxidu uhličitého a nasávanie vzduchu obsahujúceho dostatočné množstvo kyslíka), je nutná ventilácia alveolárneho vzduchu. Dosahuje sa dýchacími pohybmi: striedaním nádychu a výdychu. Samotné pľúca nemôžu pumpovať ani vytláčať vzduch z alveol. Len pasívne sledujú zmenu objemu hrudnej dutiny v dôsledku podtlaku v pleurálnej dutine. Schéma dýchacích pohybov je znázornená na obr. 5.9.

Ryža. 5.9.

O nadýchnuť sa bránica klesá, tlačí brušné orgány a medzirebrové svaly dvíhajú hrudník hore, dopredu a do strán. Objem hrudnej dutiny sa zväčšuje a pľúca nasledujú toto zväčšenie, pretože plyny obsiahnuté v pľúcach ich tlačia na parietálnu pleuru. Výsledkom je, že tlak vo vnútri pľúcnych alveol klesá a vonkajší vzduch vstupuje do alveol.

Výdych začína tým, že sa medzirebrové svaly uvoľnia. Vplyvom gravitácie hrudná stena klesá a bránica stúpa, keď brušná stena tlačí na vnútorné orgány brušnej dutiny a svojím objemom zdvíhajú bránicu. Objem hrudnej dutiny sa zmenšuje, pľúca sú stlačené, tlak vzduchu v alveolách je vyšší ako atmosférický a jeho časť zhasne. To všetko sa deje pri pokojnom dýchaní. O hlboký nádych a výdychu sú zahrnuté ďalšie svaly.

Nervová regulácia dýchania

Dýchacie centrum sa nachádza v medulla oblongata. Pozostáva z centier nádychu a výdychu, ktoré regulujú prácu dýchacích svalov. Kolaps pľúcnych alveol, ku ktorému dochádza pri výdychu, reflexne aktivuje inspiračné centrum a expanzia alveol reflexne aktivuje centrum výdychu – teda dýchacie centrum funguje neustále a rytmicky. Automatizmus dýchacieho centra je spôsobený zvláštnosťami metabolizmu v jeho neurónoch. Impulzy vznikajúce v dýchacom centre sa dostávajú do dýchacích svalov cez odstredivé nervy, čo spôsobuje ich kontrakciu, a teda poskytuje inšpiráciu.

Osobitný význam pri regulácii dýchania majú impulzy prichádzajúce z receptorov dýchacích svalov a z receptorov samotných pľúc. Hĺbka nádychu a výdychu do značnej miery závisí od ich povahy. Fyziologický mechanizmus regulácia dýchania je postavená na princípe spätná väzba: pri nádychu sa pľúca rozťahujú a v receptoroch umiestnených v stenách pľúc nastáva excitácia, ktorá sa cez dostredivé vlákna blúdivého nervu dostáva do dýchacieho centra a inhibuje aktivitu neurónov inhalačného centra, pričom k excitácii dochádza v r. centrum výdychu mechanizmom reverznej indukcie. V dôsledku toho sa dýchacie svaly uvoľňujú, hrudník klesá a dochádza k výdychu. Rovnakým mechanizmom výdych stimuluje nádych.

Pri zadržaní dychu sa súčasne sťahujú vdychové a výdychové svaly, v dôsledku čoho sú hrudník a bránica držané v jednej polohe. Prácu dýchacích centier ovplyvňujú aj iné centrá, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú v mozgovej kôre. Vďaka ich vplyvu môže človek vedome meniť rytmus dýchania, zadržiavať ho, kontrolovať dýchanie pri rozprávaní či spievaní.

S podráždením brušných orgánov, receptorov cievy, koža, receptory dýchacieho traktu dýchanie sa reflexne mení. Takže pri vdychovaní čpavku sú receptory sliznice nosohltanu podráždené, čo spôsobuje aktiváciu dýchania a keď vysoká koncentrácia pary - reflexné zadržanie dychu. Táto skupina reflexov zahŕňa kýchanie a kašeľ - obranné reflexy, slúžiace na odstránenie cudzích častíc, ktoré sa dostali do dýchacieho traktu.

Humorálna regulácia dýchania

Pri svalovej práci sa zintenzívňujú oxidačné procesy, čo vedie k zvýšeniu obsahu oxidu uhličitého v krvi. Nadbytok oxidu uhličitého zvyšuje činnosť dýchacieho centra, dýchanie sa stáva hlbším a častejším. V dôsledku intenzívneho dýchania sa nedostatok kyslíka dopĺňa, nadbytočný oxid uhličitý sa odstraňuje. Ak sa koncentrácia oxidu uhličitého v krvi zníži, činnosť dýchacieho centra je inhibovaná a dochádza k mimovoľnému zadržaniu dychu. Vďaka nervovej a humorálnej regulácii sa koncentrácia oxidu uhličitého a kyslíka v krvi udržiava na určitej úrovni za akýchkoľvek podmienok.

Dýchacie centrum. Dýchanie človeka sa mení v závislosti od stavu jeho tela. Je pokojný, zriedkavý počas spánku, častý a hlboký počas spánku. fyzická aktivita, prerušované, nerovnomerné počas emócií. Keď sa človek ponorí do studenej Vedy, na chvíľu sa zastaví dýchanie, „zachytí to ducha“. Ruský fyziológ N. A. Mislavsky v roku 1919 zistil, že v predĺženej mieche existuje skupina buniek, ktorých zničenie vedie k zástave dýchania. To bol začiatok štúdie dýchacieho centra. Dýchacie centrum je komplexný útvar a skladá sa z inhalačného centra a výdychového centra. Neskôr sa podarilo ukázať, že dýchacie centrum má zložitejšiu štruktúru a na procesoch regulácie dýchania sa podieľajú aj nadložné úseky centrálneho nervového systému. nervový systém, ktoré zabezpečujú adaptačné zmeny v dýchacom systéme na rôzne činnosti organizmu. Dôležitá úloha pri regulácii dýchania patrí do mozgovej kôry.

Dýchacie centrum je v stave neustálej aktivity: rytmicky v ňom vznikajú impulzy excitácie. Tieto impulzy vznikajú automaticky. Aj po úplnom vypnutí dostredivých dráh do dýchacieho centra v ňom možno registrovať rytmickú aktivitu. Automatizmus dýchacieho centra je spojený s metabolickými procesmi v ňom. Rytmické impulzy sa prenášajú z dýchacieho centra pozdĺž odstredivých neurónov do dýchacích svalov a bránice, čím dochádza k striedaniu nádychu a výdychu.

Reflexná regulácia. Pri podráždení bolesti, pri podráždení brušných orgánov, receptorov ciev, kože, receptorov dýchacích ciest dochádza reflexne k zmene dýchania. Pri vdychovaní pár amoniaku dochádza napríklad k podráždeniu receptorov sliznice nosohltanu, čo vedie k reflexnému zadržiavaniu dychu. Ide o dôležité ochranné zariadenie, ktoré zabraňuje jedovatým a dráždivé látky.

Osobitný význam pri regulácii dýchania majú impulzy prichádzajúce z receptorov dýchacích svalov a z receptorov samotných pľúc. Od nich vo väčšej miere závisí hĺbka nádychu a výdychu. Stáva sa to takto. Pri nádychu, keď sú pľúca natiahnuté, sú receptory v ich stenách podráždené. Impulzy z pľúcnych receptorov pozdĺž aferentných vlákien sa dostávajú do dýchacieho centra, inhibujú inhalačné centrum a vzrušujú centrum výdychu. V dôsledku toho sa dýchacie svaly uvoľňujú, hrudník klesá, bránica má tvar kupoly, objem hrudníka sa zmenšuje a dochádza k výdychu. Preto sa hovorí, že nádych reflexne vyvoláva výdych. Výdych zas reflexne stimuluje inšpiráciu.

Na regulácii dýchania sa podieľa mozgová kôra, ktorá zabezpečuje čo najjemnejšie prispôsobenie dýchania potrebám organizmu v súvislosti so zmenami podmienok prostredia a života organizmu.

Tu sú príklady vplyvu mozgovej kôry na dýchanie. Človek môže na chvíľu zadržať dych, ľubovoľne meniť rytmus a hĺbku dýchacích pohybov. Vplyvom mozgovej kôry sa u športovcov vysvetľujú predštartové zmeny v dýchaní - výrazné prehĺbenie a zrýchlenie dýchania pred začiatkom súťaže. Je možné vyvinúť podmienené dýchacie reflexy. Ak sa do vdychovaného vzduchu pridá 5-7% oxidu uhličitého, ktorý v takejto koncentrácii zrýchľuje dýchanie a dych sprevádza úder metronómu alebo zvončeka, tak po niekoľkých kombináciách už len zvonenie alebo úder metronómu spôsobí zrýchlenie dýchania.

Humorné účinky na dýchacie centrum. Regulácia činnosti dýchacieho centra sa uskutočňuje humorne, v dôsledku reflexné vplyvy a nervové impulzy prichádzajúce z nadložných častí mozgu.

Podľa IP Pavlova činnosť dýchacieho centra závisí od chemických vlastností krvi a od reflexných vplyvov predovšetkým z pľúcneho tkaniva.

Špecifickým regulátorom činnosti neurónov dýchacieho centra je oxid uhličitý, ktorý pôsobí priamo aj nepriamo na dýchacie neuróny. Pri činnosti neurónov dýchacieho centra sa v nich tvoria produkty látkovej premeny (metabolity), vrátane oxidu uhličitého, ktorý má priamy vplyv na dýchacie nervové bunky a vzrušuje ich. AT retikulárna formácia medulla oblongata v blízkosti dýchacieho centra boli nájdené chemoreceptory citlivé na oxid uhličitý. So zvýšením napätia oxidu uhličitého v krvi sú chemoreceptory excitované a prenášajú tieto vzruchy na inspiračné neuróny, čo vedie k zvýšeniu ich aktivity. V laboratóriu M.V. Sergievsky získal údaje naznačujúce, že oxid uhličitý zvyšuje excitabilitu neurónov v mozgovej kôre. Bunky mozgovej kôry zase stimulujú aktivitu neurónov dýchacieho centra. V mechanizme stimulačného účinku oxidu uhličitého na dýchacie centrum majú významné miesto chemoreceptory cievneho riečiska. V oblasti karotických dutín a oblúka aorty sa našli chemoreceptory citlivé na zmeny napätia oxidu uhličitého a kyslíka v krvi.

Ukázalo sa, že výplach karotického sínusu alebo oblúka aorty izolovaný v humorálnom zmysle, ale so zachovanými nervovými spojeniami, kvapalinou s vysoký obsah oxid uhličitý je sprevádzaný stimuláciou dýchania (Heimansov reflex). Pri podobných pokusoch sa zistilo, že zvýšenie napätia kyslíka brzdí činnosť dýchacieho centra.

Veľký vplyv na stav dýchacieho centra má chemické zloženie krv, najmä jej zloženie plynov. Prvýkrát sa to ukázalo v experimente s krížovou cirkuláciou. U dvoch psov v narkóze boli prerezané krčné tepny vedúce krv do hlavy a prepojené hadičkami tak, že krv z tela prvého psa išla do hlavy druhého psa a krv z tela druhého psa išla. do hlavy prvého (obr. 1). Druhé krčné tepny u psov boli upnuté. Zovretie priedušnice u prvého psa spôsobilo dýchavičnosť u druhého a naopak. Stalo sa to preto, že veľké množstvo oxidu uhličitého sa nahromadilo v krvi psa, ktorého priedušnica bola upnutá.

Ryža. jeden.

Krv nasýtená oxidom uhličitým sa dostala do hlavy iného psa, premyla mu dýchacie centrum a vyburcovala ho k energickej aktivite. Preto mal druhý pes časté dýchacie pohyby.

Následné experimenty so zavedením roztoku obsahujúceho oxid uhličitý do určitej oblasti medulla oblongata potvrdili túto pozíciu.

Akumulácia oxidu uhličitého v krvi spôsobuje podráždenie receptorov v krvných cievach, nosenie krvi do hlavy, a reflexne excituje dýchacie centrum. Iné fungujú podobným spôsobom. kyslé jedlá, vstupujúce do krvi, napríklad kyselina mliečna, ktorej obsah v krvi sa zvyšuje pri svalovej práci. Kyseliny zvyšujú koncentráciu vodíkových iónov v krvi, čo spôsobuje excitáciu dýchacieho centra.

V dôsledku činnosti regulačných mechanizmov sa dýchanie prispôsobuje potrebám organizmu, zachováva sa stálosť zloženia a reakcie plynu. vnútorné prostredie organizmu.

Vplyv mozgovej kôry na činnosť dýchacieho centra. Regulácia dýchania mozgovou kôrou má svoje kvalitatívne znaky. Pri pokusoch s priamou stimuláciou elektrický šok jednotlivé oblasti mozgovej kôry vykazovali výrazný vplyv na hĺbku a frekvenciu dýchacích pohybov. Výsledky štúdií M. V. Sergievského a jeho spolupracovníkov, získané priamou stimuláciou rôznych častí mozgovej kôry elektrickým prúdom v akútnych, semichronických a chronických experimentoch (implantované elektródy), naznačujú, že kortikálne neuróny nemajú vždy jednoznačný účinok. na dýchaní. Konečný efekt závisí od viacerých faktorov, najmä od sily, trvania a frekvencie aplikovaných stimulov, funkčný stav mozgová kôra a dýchacie centrum.

Dôležité skutočnosti zistil E. A. Asratyan a jeho spolupracovníci. Zistilo sa, že zvieratám s odstránenou mozgovou kôrou chýbali adaptívne reakcie. vonkajšie dýchanie na zmeny životných podmienok. Svalová aktivita u takýchto zvierat teda nebola sprevádzaná stimuláciou dýchacích pohybov, ale viedla k dlhotrvajúcej dýchavičnosti a poruche dýchania. Pre posúdenie úlohy mozgovej kôry pri regulácii dýchania majú údaje získané pomocou metódy veľký význam. podmienené reflexy. Ak je u ľudí alebo zvierat zvuk metronómu sprevádzaný vdychovaním plynnej zmesi s vysokým obsahom oxidu uhličitého, povedie to k zvýšeniu pľúcna ventilácia. Po 10-15 kombináciách spôsobí izolované zaradenie metronómu (podmienený signál) stimuláciu dýchacích pohybov - na zvolený počet úderov metronómu za jednotku času sa vytvoril podmienený respiračný reflex.

Zvýšenie a prehĺbenie dýchania, ktoré sa vyskytuje pred začiatkom fyzickej práce alebo športu, sa tiež uskutočňuje podľa mechanizmu podmienených reflexov. Tieto zmeny dýchacích pohybov odrážajú posuny v činnosti dýchacieho centra a majú adaptačnú hodnotu, pomáhajú pripraviť telo na prácu, ktorá si vyžaduje veľa energie a zvýšené oxidačné procesy.

Kortikálna regulácia dýchania podľa M. E. Marshaka zabezpečuje potrebnú úroveň pľúcnej ventilácie, rýchlosť a rytmus dýchania, stálosť hladiny oxidu uhličitého v alveolárnom vzduchu a arteriálnej krvi.

Adaptácia dýchania na vonkajšie prostredie a posuny pozorované vo vnútornom prostredí tela sú spojené s rozsiahlymi nervovými informáciami vstupujúcimi do dýchacieho centra, ktoré sú predspracované hlavne v neurónoch mozgového mosta (pons varolii), stredného mozgu. a diencephalon a v bunkách mozgovej kôry .

Regulácia činnosti dýchacieho centra je teda zložitá. Podľa M.V. Sergievsky, pozostáva z troch úrovní.

Prvú úroveň regulácie predstavuje miecha. Tu sú centrá bránicových a medzirebrových nervov. Tieto centrá spôsobujú kontrakciu dýchacích svalov. Táto úroveň regulácie dýchania však nemôže zabezpečiť rytmickú zmenu vo fázach dýchacieho cyklu, pretože veľké množstvo aferentných impulzov z dýchacieho aparátu, ktoré obchádzajú miechu, sa posiela priamo do medulla oblongata.

Druhá úroveň regulácie je spojená s funkčnou aktivitou medulla oblongata. Tu je dýchacie centrum, ktoré vníma rôzne aferentné impulzy vychádzajúce z dýchacieho aparátu, ako aj z hlavných reflexogénnych cievnych zón. Táto úroveň regulácie zabezpečuje rytmickú zmenu fáz dýchania a aktivity motorických neurónov miechy, ktorých axóny inervujú dýchacie svaly.

Tretia úroveň regulácie je horné divízie mozgu vrátane kortikálnych neurónov. Len v prítomnosti mozgovej kôry je možné adekvátne prispôsobiť reakcie dýchacej sústavy meniacim sa podmienkam existencie organizmu.

Obr.1.

ja-- nervové impulzy prichádzajúce z centra inšpirácie v medulla oblongata, spôsobujú kontrakciu svalov bránice a medzirebrové svaly zdvihnú rebrá; 2 - ďalšie impulzy sa približujú k pneumotaxickému centru v pons, prechádzajú nervovými okruhmi a nakoniec dorazia (3) do výdychového centra v predĺženej mieche. Výdychové centrum je vzrušené a vysiela impulzy (4) na medzirebrové svaly, ktoré znižujú rebrá. Ďalšie impulzy (5) prichádzajú do centra nádychu, aby ho na krátky okamih spomalili. Keď impulzy z pneumotaxického centra pominú, začne sa nový dych a celý cyklus dýchania sa opakuje. Navyše citlivá nervových zakončení v pľúcach, vzrušené natiahnutím počas nádychu, vysielajú impulzy pozdĺž blúdivého nervu (6 *), ktoré stimulujú centrum výdychu a inhibujú centrum nádychu. Tento reflex z napínacích receptorov v pľúcach vytvára druhý mechanizmus spätnej väzby, ktorý reguluje dýchací cyklus.

Dýchanie pri nízkom a vysokom atmosférickom tlaku. V súčasnosti musia milióny ľudí na našej planéte žiť a pracovať v podmienkach nízkeho atmosférického tlaku. Toto sa deje na vysočine. Obyvatelia Karagandy a Aldanu, Zlatoustu a Alma-Aty, Andijanu a Jerevanu, baníci Východná Sibír, Zakarpatskí drevorubači, pastieri Stredná Ázia, geológovia a meteorológovia, horolezci - takmer každý piaty obyvateľ našej krajiny zažíva vplyv horského podnebia.

To pri lezení vysoké hory celkový stav sa zhoršuje a bolestivé prejavy sa vyvíjajú, ľudia si všimli už dlho. Toto ochorenie sa nazýva horská choroba alebo výšková choroba.

Vo výške v dôsledku nižšieho atmosférického tlaku klesá parciálny tlak kyslíka vo vdychovanom vzduchu, čo vedie k nedostatok kyslíka- hypoxia.

Väčšina ľudí, obyvateľov roviny, začína pociťovať vplyv nadmorskej výšky už vo výške 2500-3000 m n.m. a pri svalovej práci aj v nižšej nadmorskej výške. Vyskytuje sa slabosť, letargia, závraty, mierna dýchavičnosť počas fyzickej práce, ospalosť, zrýchlenie srdcového tepu. Zároveň sa u niektorých ľudí mení správanie: zaznamenáva sa dobrá nálada, bezdôvodná zábava a smiech, nadmerná gestikulácia a zhovorčivosť. Tento stav sa nazýva eufória.

Zhoršenie blahobytu nastáva v nadmorskej výške 4000-5000 m. Vzrušený stav je nahradený poklesom nálady, rozvíja sa apatia. V nadmorskej výške 5000--7000 m je cítiť ťažkosť v celom tele, závraty neprestávajú bolesť hlavy. Pokožka tváre a pier je cyanotická, telesná teplota stúpne o 1-2 stupne, pociťuje sa zimnica, krv tečie z nosa, uší a dokonca aj z pľúc (hemoptýza). Spánok je narušený, sluchový a zrakové ilúzie a halucinácie.

zabrániť rozvoju horská choroba Je to možné dýchaním plynnej zmesi s vysokým obsahom kyslíka cez masku napojenú na kyslíkovú fľašu. V tomto prípade sa príznaky výškovej choroby nezistia ani vo výške 11 000 - 12 000 m.

Výšková choroba je spojená nielen s nedostatočným prísunom kyslíka do tela, ale aj s nedostatkom oxidu uhličitého v krvi a tkanivách. Faktom je, že nedostatok kyslíka v krvi vedie k excitácii špeciálnych nervové bunky citlivé na zníženie parciálneho tlaku kyslíka. To slúži ako začiatok reflexu, ktorý vedie k zvýšenému dýchaniu, zvýšenému vetraniu pľúc. V tomto ohľade sa oxid uhličitý intenzívne vylučuje z krvi. Nedostatok oxidu uhličitého znižuje excitabilitu dýchacieho centra, takže dýchanie sa nezvýši tak, ako telo potrebuje.

Tréningom môžete zvýšiť odolnosť človeka voči nízkemu atmosférickému tlaku. Piloti alebo parašutisti sú cvičení na pobyt vo vysokých nadmorských výškach v špeciálnych tlakových komorách, v ktorých sa dá vytvárať tlak zodpovedajúci rôznym nadmorským výškam. Hranica odolnosti voči nedostatku kyslíka u trénovaných ľudí bola zaregistrovaná v roku 1963 počas expedície na Everest. Šesť amerických horolezcov strávilo 4 až 12 hodín bez kyslíkového prístroja vo výške 8500 m.

Pri dlhodobom pobyte vo vysokých nadmorských výškach dochádza k aklimatizácii na znížený parciálny tlak kyslíka. V tomto prípade dochádza k zvýšeniu krvotvorby a v dôsledku toho k zvýšeniu počtu červených krviniek v krvi, zvyšuje sa pľúcna ventilácia a znižuje sa citlivosť organizmu na nedostatočné zásobovanie kyslíkom.

Pri podzemných prácach vo veľkých hĺbkach, pri potápačských prácach človek zažíva vplyv vysokého atmosférického tlaku.

Do akej hĺbky môže človek klesnúť a ako dlho vydrží pod vodou bez použitia akéhokoľvek dýchacieho prístroja?

Po predbežnom dýchaní čistým kyslíkom sa niektorým potápačom podarilo sedieť na dne bazéna aj viac ako 13 minút. Počas tejto doby sa vyčerpajú všetky zásoby kyslíka obsiahnuté v ich pľúcach, krvi a tkanivách.

So zvyšujúcou sa hĺbkou ponoru, každých 10 m, sa tlak média zvyšuje o 1 atm. Ľudské tkanivá sú z viac ako 70% nestlačiteľné vody a tlak v nich sa rýchlo vyrovnáva s vonkajším tlakom. Pľúca človeka sú naplnené vzduchom a on sa sťahuje. Zvýšenie tlaku v pľúcnej dutine potápača je sprevádzané znížením ich objemu, a teda aj objemu hrudníka. Až donedávna sa verilo, že hĺbka 40 m je hranicou potápania. V tejto hĺbke je hrudník stlačený na minimálny možný objem.

Americkému potápačovi R. Croftovi sa ale podarilo bezpečne ponoriť do hĺbky 73 m. Ako sa to dá vysvetliť? Krv ho chráni pred nadmerným stláčaním hrudníka. Keď sa človek ponorí za fyziologickú hranicu potápania, pokles objemu vzduchu v pľúcach je kompenzovaný dodatočným prietokom krvi do ciev pľúc z periférnych orgánov. Preto objem hrudníka zostáva takmer konštantný, čo neumožňuje jeho zrútenie.

S rastúcou hĺbkou ponoru sa zvyšuje parciálny tlak kyslíka v pľúcach potápača. Zároveň sa dusík hromadí v krvi a tkanivách. Existuje hlboká opilosť. Niekedy to spôsobuje halucinácie. Za príčinu hlbokej intoxikácie sa považuje dusík, množstvo kyslíka v dýchacej zmesi a vysoká hustota tejto zmesi.

Ako zabrániť hlbokej intoxikácii? Po prvé, špeciálny výber zmesi plynov. Nahradenie dusíka héliom, ktoré je menej narkotické a má nižšiu molekulovú hmotnosť, umožnilo dramaticky zvýšiť hĺbku potápania pre potápačov. Z potápačov zatiaľ najhlbšie zostúpil Švajčiar Keller. S potápačskou výbavou na chrbte navštívil v hĺbke 305 m. Zloženie dýchacej zmesi držal v tajnosti.

Potápač ale prekonal hlboké opojenie a bezpečne sa vrátil na hladinu. A zrazu, zrazu ho bolia kĺby, pruritus, celková slabosť, môže dôjsť k ochrnutiu rúk, nôh a niekedy aj k smrti. Dekompresná choroba - to je názov tohto komplexu porúch v tele. A dôvodom je opäť to, „že človek v hĺbke musí dýchať vzduch alebo jeho náhradu pod vysokým tlakom.

Na zemi sa v tele dospelého človeka rozpustí asi 1 liter dusíka.

Pod vodou pri dýchaní vzduchu dochádza k dodatočnému rozpúšťaniu dusíka v krvi a tkanivách tela. V hĺbke 10 m sa množstvo dusíka v tele potápača zdvojnásobí, v hĺbke 20 m strojnásobí atď.. Najčastejšie sa dekompresná choroba objavuje po ponorení do hĺbky viac ako 12,5 m.

Pri dekompresii – pomalom výstupe potápača z morských hlbín – sa s vydychovaným vzduchom pri poklese tlaku uvoľňuje dusík a telo v tomto smere nepociťuje žiadne komplikácie. Pri rýchlom vzostupe sa dusík nestihne uvoľniť z tela, krv a tkanivá sú týmto plynom presýtené: dusík pení bublinami, ktoré trhajú tkanivá. Dusík, rozpustný v tukoch a lipoidoch, sa vo veľkom množstve hromadí v mozgu a nervové kmene obzvlášť bohaté na tieto látky.

Iba ak prísne dodržiavanie stanovené pravidlá pre zdvíhanie (dekompresný režim), prebytočný plyn sa uvoľňuje z tela bez tvorby bublín. Takže z hĺbky 60 m stúpa potápač asi 40 minút a po 24-hodinovom pobyte v hĺbke 180 m je potrebné do 6 dní vystúpiť na hladinu.

Je možné urýchliť vyplavovanie dusíka alebo hélia z tela bez spôsobenia dekompresnej choroby? Zrejme áno, ak skombinujete zmes plynov. Všetky plyny, ktoré môžu byť riedidlami kyslíka v dýchacej zmesi, v súlade s rýchlosťou nasýtenia telesných tkanív nimi, sú usporiadané v nasledujúcom poradí: vodík, hélium, neón, dusík, argón, kryptón, xenón. Kombinácia zmesí, Keller, už v roku 1962, vystúpila z hĺbky 300 m za 1 hodinu.

Dekompresný režim dramaticky znižuje možnosť, že osoba bude pod vodou. Alebo možno dočasne stojí za to usadiť sa v podvodnom dome, kde je tlak rovnaký ako v okolitej vode? Sú také domy. V roku 1965 to urobil priekopník podvodného mestského plánovania Jacques Yves Cousteau. V oceľovom „dome“ šesť francúzskych akvanautov pracovalo tri týždne v hĺbke 100 m. Americký astronaut Scott Carpenter žil mesiac v podmorskom laboratóriu v hĺbke 63 m.

1. Pojem excitabilné tkanivá. Základné vlastnosti excitabilných tkanív. Dráždivé látky. Klasifikácia dráždivých látok.
2. Vlastnosti prietoku krvi obličkami. Nefrón: štruktúra, funkcie, charakteristiky procesov močenia a močenia. Primárny a sekundárny moč. Zloženie moču.
1. Moderné predstavy o štruktúre a funkcii bunkových membrán. Koncept bunkového membránového potenciálu. Hlavné ustanovenia membránovej teórie o výskyte membránového potenciálu. Oddychový potenciál.
2. Intrapleurálny tlak, jeho hodnota. Elasticita pľúcneho tkaniva. Faktory, ktoré určujú elastický spätný ráz pľúc. Pneumotorax.
3. Úloha. Sú podmienky pre vznik „úpalu“ a tepelnej synkopy u ľudí rovnaké?
1. Charakteristika zmien bunkového membránového potenciálu pri excitácii a inhibícii. Akčný potenciál, jeho parametre a význam.
2. Automatizácia srdcového svalu: koncepcia, moderné predstavy o príčinách, vlastnostiach. Stupeň automatizácie rôznych častí srdca. Stanniova skúsenosť.
3. Úloha. Zistite, ktoré dýchanie je efektívnejšie:
1. Všeobecná charakteristika nervových buniek: klasifikácia, štruktúra, funkcie
2. Transport kyslíka krvou. Závislosť väzby kyslíka krvou od jej parciálneho tlaku, napätia oxidu uhličitého, pH a teploty krvi. Bohrov efekt.
3. Úloha. Vysvetlite, prečo je ochladenie vo vode s teplotou 20° väčšie ako v pokojnom vzduchu s rovnakou teplotou?
1. Štruktúra a typy nervových vlákien a nervov. Základné vlastnosti nervových vlákien a nervov. Mechanizmy šírenia vzruchu pozdĺž nervových vlákien.
2. Typy krvných ciev. Mechanizmy pohybu krvi cez cievy. Vlastnosti pohybu krvi cez žily. Hlavné hemodynamické ukazovatele pohybu krvi cez cievy.
3. Úloha. Pred jedlom veľkého množstva mäsa jeden subjekt vypil pohár vody, druhý - pohár smotany, tretí - pohár vývaru. Ako to ovplyvní trávenie mäsa?
1. Pojem synapsie. Štruktúra a typy synapsií. Mechanizmy synaptického prenosu excitácie a inhibície. mediátorov. Receptory. Základné vlastnosti synapsií. Pojem epiptickej transmisie.
2. Charakteristika metabolizmu sacharidov v organizme.
3. Úloha. Ak by bola bunková membrána absolútne nepriepustná pre ióny, ako by sa zmenila hodnota pokojového potenciálu?
1. Všeobecné vzorce ľudskej adaptácie. Evolúcia a formy adaptácie. adaptogénne faktory.
2. Transport oxidu uhličitého v krvi
2. Charakteristika metabolizmu tukov v organizme.
3. Úloha. Keď je nerv ošetrený tetrodotoxínom, pp sa zvyšuje, ale pd sa nevyskytuje. Aký je dôvod týchto rozdielov?
1. Pojem nervového centra. Základné vlastnosti nervových centier. Kompenzácia funkcií a plasticita nervových procesov.
2. Trávenie: pojem, fyziologický základ hladu a sýtosti. Potravinové centrum. Hlavné teórie vysvetľujúce stav hladu a sýtosti.
1. Charakteristika základných princípov koordinácie v činnosti centrálneho nervového systému.
2. Vodivosť srdcového svalu: pojem, mechanizmus, vlastnosti.
3. Úloha. Osoba má oneskorenie v odtoku žlče zo žlčníka. Ovplyvňuje trávenie tukov?
1. Funkčná organizácia miechy. Úloha miechových centier v regulácii pohybov a autonómnych funkcií.
2. Výroba tepla a prenos tepla: mechanizmy a faktory, ktoré ich určujú. Kompenzačné zmeny vo výrobe a prenose tepla.
1. Charakteristika funkcií medulla oblongata, stredného mozgu, diencephalon, cerebellum, ich úloha v motorických a autonómnych reakciách tela.
2. Neurohumorálne mechanizmy regulácie stálosti telesnej teploty
1. Mozgová kôra ako najvyššie oddelenie centrálnej nervovej sústavy, jej význam, organizácia. Lokalizácia funkcií v mozgovej kôre. Dynamický stereotyp nervovej činnosti.
2. Hlavné funkcie gastrointestinálneho traktu. Základné princípy regulácie procesov trávenia. Hlavné účinky nervových a humorálnych účinkov na tráviace orgány podľa IP Pavlova.
3. Úloha. Pri analýze EKG subjektu sa dospelo k záveru o porušení procesov obnovy v komorovom myokarde. Na základe akých zmien na EKG bol takýto záver urobený?
1. Funkčná organizácia a funkcie autonómneho nervového systému (ANS). Koncepcia sympatického a parasympatického oddelenia ANS. Ich vlastnosti, rozdiely, vplyv na činnosť orgánov.
2. Pojem žliaz s vnútornou sekréciou. Hormóny: pojem, všeobecné vlastnosti, klasifikácia podľa chemickej štruktúry.
3. Úloha. Dieťa, ktoré sa učí hrať na klavíri, sa najskôr hrá nielen rukami, ale „pomáha“ si aj hlavičkou, nohami a dokonca aj jazykom. Aký je mechanizmus tohto javu?
1. Charakteristika zrakového zmyslového systému.
2. Charakteristika metabolizmu bielkovín v organizme.
3. Úloha. Jed obsiahnutý v niektorých druhoch húb prudko skracuje absolútnu reflexnú periódu srdca. Môže otrava týmito hubami viesť k smrti. prečo?
1. Charakteristika motorického senzorického systému.
3. Úloha. Ak ste:
1. Pojem sluchových, bolestivých, viscerálnych, hmatových, čuchových a chuťových zmyslových systémov.
2. Pohlavné hormóny, funkcie v organizme.
1. Pojem nepodmienených reflexov, ich klasifikácia podľa rôznych ukazovateľov. Príklady jednoduchých a zložitých reflexov. inštinkty.
2. Hlavné fázy trávenia v gastrointestinálnom trakte. Klasifikácia trávenia v závislosti od enzýmov, ktoré ho vykonávajú; klasifikácia v závislosti od lokalizácie procesu.
3. Úloha. Pod vplyvom liečivých látok sa zvýšila priepustnosť membrány pre ióny sodíka. Ako sa zmení membránový potenciál a prečo?
1. Typy a charakteristiky inhibície podmienených reflexov.
2. Hlavné funkcie pečene. Tráviaca funkcia pečene. Úloha žlče v procese trávenia. Tvorba žlče a vylučovanie žlče.
1. Základné vzorce riadenia pohybu. Účasť rôznych zmyslových systémov na riadení pohybu. Motorika: fyziologický základ, podmienky a fázy jej vzniku.
2. Pojem a charakteristika brušného a parietálneho trávenia. absorpčné mechanizmy.
3. Úlohy. Vysvetlite, prečo pri strate krvi dochádza k poklesu tvorby moču?
1. Typy vyššej nervovej činnosti a ich charakteristika.
3. Úloha. Pri príprave mačky na účasť na výstave ju niektorí majitelia držia v chlade a zároveň kŕmia mastnými jedlami. prečo to robia?
2. Charakteristika nervovej, reflexnej a humorálnej regulácie srdcovej činnosti.
3. Úloha. Aký typ receptorov by mala liečivá látka blokovať, aby sa simulovala transekcia:
1. Elektrická činnosť srdca. Fyziologické základy elektrokardiografie. Elektrokardiogram. Analýza elektrokardiogramu.
2. Nervová a humorálna regulácia činnosti obličiek.
1. Základné vlastnosti kostrového svalstva. Jednorazové zníženie. Sumácia kontrakcií a tetanu. Koncept optima a pesima. Parabióza a jej fázy.
2. Funkcie hypofýzy. Hormóny prednej a zadnej hypofýzy, ich účinky.
2. Vylučovacie procesy: význam, vylučovacie orgány. Základné funkcie obličiek.
3. Úloha. Pod vplyvom chemického faktora v bunkovej membráne sa zvýšil počet draslíkových kanálov, ktoré sa môžu aktivovať po excitácii. Ako to ovplyvní akčný potenciál a prečo?
1. Pojem únava. Fyziologické prejavy a fázy vývoja únavy. Základné fyziologické a biochemické zmeny v organizme pri únave. Pojem „aktívny“ oddych.
2. Pojem homoiotermných a poikilotermných organizmov. Význam a mechanizmy udržiavania stálej telesnej teploty. Koncept teplotného jadra a plášťa tela.
1. Porovnávacia charakteristika znakov hladkého, srdcového a kostrového svalstva. mechanizmus svalovej kontrakcie.
1. Pojem "krvný systém". Hlavné funkcie a zloženie krvi. Fyzikálne a chemické vlastnosti krvi. Pufrové systémy krvi. Krvná plazma a jej zloženie. Regulácia hematopoézy.
2. Hodnota štítnej žľazy, jej hormónov. Hyper- a hypofunkcia. Prištítna žľaza, jej úloha.
3. Úloha. Ktorý mechanizmus dominuje ako dodávateľ energie:
1. Erytrocyty: štruktúra, zloženie, funkcie, metódy stanovenia. Hemoglobín: štruktúra, funkcie, metódy stanovenia.
2. Nervová a humorálna regulácia dýchania. Koncept dýchacieho centra. Automatizácia dýchacieho centra. Reflexné vplyvy z pľúcnych mechanoreceptorov, ich význam.
3. Úloha. Vysvetlite, prečo excitácia m-cholinergných receptorov srdca vedie k inhibícii aktivity tohto orgánu a excitácia tých istých receptorov v hladkých svaloch je sprevádzaná jeho kŕčom?
1. Leukocyty: typy, štruktúra, funkcie, metóda stanovenia, počítanie. Vzorec leukocytov.
3. Úloha. Aký bude výsledok troch štúdií pomeru svalových vlákien typu I a II v 4-hlavovom stehennom svale u tínedžera, ktorý bol vyšetrený vo veku 10, 13 a 16 rokov?
1. Náuka o krvných skupinách. Krvné skupiny a Rh - faktor, metódy ich určovania. Krvná transfúzia.
2. Hlavné fázy metabolizmu v tele. regulácia metabolizmu. Úloha pečene v metabolizme bielkovín, tukov, sacharidov.
3. Úloha. Počas krviprelievania sa pozoruje pokles pekla, ktorý sa potom vráti na pôvodnú hodnotu. Aký je mechanizmus?
1. Zrážanie krvi: mechanizmus, význam procesu. Antikoagulačný systém, fibrinolýza.
2. Srdce: stavba, fázy srdcového cyklu. Hlavné ukazovatele činnosti srdca.
1. Vzrušivosť srdcového svalu: pojem, mechanizmy. Zmeny excitability v rôznych obdobiach srdcového cyklu. Extrasystol.
2. Fyziológia nadobličiek. Hormóny kôry nadobličiek, ich funkcie. Hormóny drene nadobličiek, ich úloha v tele.
2. Nervová a humorálna regulácia dýchania. Koncept dýchacieho centra. Automatizácia dýchacieho centra. Reflexné vplyvy z pľúcnych mechanoreceptorov, ich význam.
Dýchacie centrum. Dýchanie človeka sa mení v závislosti od stavu jeho tela. Je pokojná, zriedkavá počas spánku, častá a hlboká pri fyzickej námahe, prerušovaná. Nerovnomerné načasovanie emócií. Keď sa človek ponorí do studenej vody, na chvíľu sa zastaví dýchanie, „zachytí to ducha“. Ruský fyziológ N.A. Mislavského v roku 1919 zriadený. Že v medulla oblongata je skupina buniek. Zničenie ktorých vedie k zástave dýchania. To bol začiatok štúdie dýchacieho centra. Dýchacie centrum je komplexný útvar a skladá sa z inhalačného centra a výdychového centra. Neskôr sa podarilo ukázať, že dýchacie centrum má zložitejšiu štruktúru a na procesoch regulácie dýchania sa podieľajú aj nadložné časti centrálneho nervového systému. Ktoré zabezpečujú adaptačné zmeny v dýchacom systéme na rôzne činnosti tela. Dôležitú úlohu pri regulácii dýchania má mozgová kôra. Dýchacie centrum je v stave neustálej aktivity: rytmicky v ňom vznikajú impulzy excitácie. Tieto impulzy vznikajú automaticky. Aj po úplnom odstavení dostredivých dráh. Ísť do dýchacieho centra. Dokáže registrovať rytmickú aktivitu. Automatizmus dýchacieho centra je spojený s procesom metabolizmu v ňom. Rytmické impulzy sa prenášajú z dýchacieho centra pozdĺž odstredivých neurónov do dýchacích svalov a bránice. Poskytovanie striedavého nádychu a výdychu.
reflexná regulácia. S podráždením bolesti, s podráždením brušných orgánov, receptorov krvných ciev. Koža, receptory dýchacieho traktu sa menia v dýchaní reflexne. Pri vdychovaní pár amoniaku dochádza napríklad k podráždeniu receptorov sliznice nosohltanu, čo vedie k reflexnému zadržiavaniu dychu. Ide o dôležitý ochranný prostriedok, ktorý zabraňuje vniknutiu toxických a dráždivých látok do pľúc. Osobitný význam pri regulácii dýchania majú impulzy prichádzajúce z receptorov dýchacích svalov a z receptorov samotných pľúc. Od nich vo väčšej miere závisí hĺbka nádychu a výdychu. Stáva sa to takto. Pri nádychu, keď sú pľúca natiahnuté, sú receptory v ich stenách podráždené. Impulzy z pľúcnych receptorov pozdĺž centripetálnych vlákien vagu vzrušujú výdychové centrum. V dôsledku toho sa dýchacie svaly uvoľňujú, hrudník klesá, bránica má tvar kupoly, objem hrudníka sa zmenšuje a dochádza k výdychu. Výdych zas reflexne stimuluje inšpiráciu. Na regulácii dýchania sa podieľa mozgová kôra, ktorá zabezpečuje čo najjemnejšie prispôsobenie dýchania potrebám organizmu v súvislosti so zmenami podmienok prostredia a života organizmu. Tu sú príklady vplyvu mozgovej kôry na dýchanie. Človek môže na chvíľu zadržať dych, ľubovoľne meniť rytmus a hĺbku dýchacích pohybov. Vplyvom mozgovej kôry sa u športovcov vysvetľujú predštartové zmeny v dýchaní - výrazné prehĺbenie a zrýchlenie dýchania pred začiatkom súťaže. Je možné vyvinúť podmienené dýchacie reflexy. Ak sa do vdychovaného vzduchu pridá 5-7% oxidu uhličitého, ktorý v takejto koncentrácii zrýchľuje dýchanie, sprevádzajte dych zvukom metronómu alebo zvončeka, potom po niekoľkých kombináciách už len zvon alebo zvuk zvončeka. metronóm spôsobí zrýchlenie dýchania.
Humorné účinky na dýchacie centrum. Chemické zloženie krvi, najmä zloženie plynov, má veľký vplyv na stav dýchacieho centra. Hromadenie oxidu uhličitého v krvi spôsobuje podráždenie receptorov v cievach, ktoré vedú krv do hlavy a reflexne vzruší dýchacie centrum a podobne pôsobia aj ďalšie kyslé produkty. Do krvi vstupuje napríklad kyselina mliečna, ktorej obsah v krvi sa zvyšuje pri svalovej práci.
Mechanoreceptorové riadenie dýchania sa uskutočňuje reflexmi, ktoré sa vyskytujú pri podráždení mechanoreceptorov dýchacích ciest pľúc. V tkanivách dýchacieho traktu existujú dva hlavné typy mechanoreceptorov, z ktorých impulzy prichádzajú do neurónov dýchacieho centra: rýchlo sa adaptujúce alebo dráždivé receptory a napínacie receptory. Rýchlo sa adaptujúce receptory sa nachádzajú v epiteli a subepiteliálnej vrstve, od horných dýchacích ciest po alveoly. Názov receptorov naznačuje, že sa aktivujú pri stimulácii na krátky čas a rýchlo znižujú svoju aktivitu pri zachovaní pôsobenia stimulu. Preto rýchlo sa adaptujúce receptory reagujú na zmeny v sile stimulácie. Tieto receptory spúšťajú komplexné reflexy, ako je smrkanie alebo kašeľ. Vzrušujú sa, keď mechanické alebo chemické dráždidlá (prach, hlien, tabakový dym, výpary) vstupujú do sliznice priedušnice a priedušiek. žieravé látky- amoniak, éter). V závislosti od umiestnenia dráždivých receptorov v dýchacom trakte dochádza k špecifickým reflexným reakciám dýchania. Podráždenie receptorov nosovej sliznice s účasťou trojklanného nervu spôsobuje kýchací reflex; receptory epifaryngeálnej oblasti - cez vlákna glosofaryngeálneho nervu - šnupavý alebo aspiračný reflex; receptory sliznice hrtana a priedušnice - cez vlákna blúdivého nervu - reflex kýchania; slizničné receptory od úrovne priedušnice po bronchioly - za účasti blúdivých nervov - paradoxný Ged reflex (pri nafúknutí pľúc) a výdychový reflex a nakoniec receptory alveolárnej steny v mieste ich kontaktu s stena pľúcnych kapilár – cez vlákna blúdivého nervu – vyvoláva reflexnú reakciu v podobe častého a plytkého dýchania.
Pomaly sa adaptujúce receptory natiahnutia pľúc sú lokalizované v hladkých svaloch hlavných dýchacích ciest bronchiálneho stromu (priedušiek a priedušnice) a sú podráždené zväčšením objemu pľúc (nadúvanie). Receptory sú spojené s neurónmi dorzálnej respiračnej skupiny dýchacieho centra myelinizovanými aferentnými vláknami nervu vagus. Stimulácia týchto receptorov spôsobuje Hering-Breuerov reflex, ktorý sa u zvierat prejavuje tak, že nafúknutie pľúc spôsobuje reflexné prepnutie z fázy nádychu do fázy výdychovej. U bdelého človeka tento reflexný efekt nastáva, keď je dychový objem pri tichom dýchaní približne trojnásobkom normálnej hodnoty. Počas spánku reflexné vypnutie nádychu pomocou Hering-Breuerovho reflexu spôsobuje zmenu fáz dýchacieho cyklu.

Reflexy z proprioreceptorov dýchacích svalov

zo svalových vretien a šľachové receptory Golgi sa nachádza v medzirebrových svaloch a brušných svaloch, impulzy vstupujú do zodpovedajúcich segmentov miecha, potom do medulla oblongata, centier mozgu, ktoré riadia stav kostrového svalstva. V dôsledku toho je sila kontrakcií regulovaná v závislosti od počiatočnej dĺžky svalov a odporu dýchacieho systému, ktorý vyvíjajú.

Vykonáva sa aj reflexná regulácia dýchania periférne a centrálne chemoreceptory, ako je uvedené v časti o humorálnej regulácii.

Hlavným fyziologickým stimulom dýchacích centier je oxid uhličitý. Regulácia dýchania určuje údržbu normálny obsah CO 2 v alveolárnom vzduchu a arteriálnej krvi. Zvýšenie obsahu CO 2 v alveolárnom vzduchu o 0,17 % spôsobuje zdvojnásobenie MOU, ale pokles O 2 o 39 – 40 % nespôsobuje významné zmeny MOU.

Dýchanie sa môže zvýšiť a prehĺbiť s hyperkapniou (zvýšené napätie CO 2) a hypoxémiou (nízke napätie O 2) alebo spomaliť a znížiť hĺbku s hypokapniou (nízke napätie CO 2).

Pri zvýšení koncentrácie CO 2 v uzavretých hermetických kabínach až o 5 - 8% pozorované osoby zaznamenali zvýšenie pľúcnej ventilácie o 7-8 krát. Zároveň sa výrazne nezvýšila koncentrácia CO 2 v alveolárnom vzduchu, pretože hlavným znakom regulácie dýchania je potreba regulovať objem pľúcnej ventilácie pri zachovaní stálosti zloženia alveolárneho vzduchu.

Činnosť dýchacieho centra závisí od zloženia krvi vstupujúcej do mozgu cez spoločné krčné tepny. V roku 1890 to ukázal Frederick pri pokusoch s krížovou cirkuláciou. U dvoch psov v anestézii boli prerezané a spojené krčné tepny a krčné žily. Hlava prvého psa bola zásobovaná krvou druhého psa a naopak. Ak u jedného zo psov, napríklad u prvého, bola zablokovaná priedušnica a týmto spôsobom bola spôsobená asfyxia, potom sa u druhého psa vyvinula hyperpnoe. U prvého psa napriek zvýšeniu napätia CO 2 v arteriálnej krvi a zníženiu napätia O 2 došlo k apnoe, keďže v r. krčnej tepny bola prijatá krv druhého psa, u ktorého sa v dôsledku hyperventilácie znížilo napätie CO 2 v arteriálnej krvi.

Oxid uhličitý, vodíkové ióny a mierna hypoxia spôsobujú zvýšené dýchanie. Tieto faktory zvyšujú aktivitu dýchacieho centra, ovplyvňujú periférne (arteriálne) a centrálne (modulárne) chemoreceptory, ktoré regulujú dýchanie.

Arteriálne chemoreceptory nachádza sa v karotických dutinách a oblúku aorty. Sú umiestnené v špeciálnych malých telách, hojne zásobených arteriálnou krvou. Aortálne chemoreceptory majú malý vplyv na dýchanie a väčšiu hodnotu musí regulovať krvný obeh.

Arteriálne chemoreceptory sú jedinečné formácie receptorov, ktoré sú stimulované hypoxiou. Aferentné vplyvy karotických teliesok sa zvyšujú aj so zvyšovaním napätia oxidu uhličitého a koncentráciou vodíkových iónov v arteriálnej krvi. Stimulačný účinok hypoxie a hyperkapnie na chemoreceptory sa vzájomne zvyšuje, pričom v podmienkach hyperoxie sa citlivosť chemoreceptorov na oxid uhličitý prudko znižuje. Arteriálne chemoreceptory informujú dýchacie centrum o napätí O 2 a CO 2 v krvi smerujúcej do mozgu.

Po transekcii arteriálnych (periférnych) chemoreceptorov u pokusných zvierat mizne citlivosť dýchacieho centra na hypoxiu, ale respiračná odpoveď na hyperkapniu a acidózu je úplne zachovaná.

Centrálne chemoreceptory nachádza sa v medulla oblongata laterálne od pyramíd. Perfúzia tejto oblasti mozgu roztokom so zníženým pH prudko zvyšuje dýchanie a pri vysokom pH sa dýchanie oslabuje až do apnoe. To isté sa stane, keď sa tento povrch medulla oblongata ochladí alebo ošetrí anestetikami. Centrálne chemoreceptory, ktoré majú silný vplyv na činnosť dýchacieho centra, výrazne menia ventiláciu pľúc. Zistilo sa, že zníženie pH cerebrospinálnej tekutiny iba o 0,01 je sprevádzané zvýšením pľúcnej ventilácie o 4 l/min.

Centrálne chemoreceptory reagujú na zmeny napätia CO 2 v arteriálnej krvi neskôr ako periférne chemoreceptory, pretože pre difúziu CO 2 z krvi do cerebrospinálnej tekutiny a ďalej do mozgového tkaniva je potrebný viac času. Hyperkapnia a acidóza stimulujú, zatiaľ čo hypokapnia a alkalóza inhibujú centrálne chemoreceptory.

Stanoviť citlivosť centrálnych chemoreceptorov na zmeny pH extracelulárnej tekutiny mozgu, študovať synergizmus a antagonizmus dýchacích plynov, interakciu dýchacieho systému a kardiovaskulárneho systému pomocou metódy opätovného dýchania. Pri dýchaní v uzavretom systéme spôsobuje vydychovaný CO 2 lineárny nárast koncentrácie CO 2 a súčasne zvyšuje koncentráciu vodíkových iónov v krvi, ako aj v extracelulárnej tekutine mozgu.

Súbor respiračných neurónov by sa mal považovať za konšteláciu štruktúr, ktoré vykonávajú centrálny mechanizmus dýchanie. Namiesto výrazu „respiračné centrum“ je teda správnejšie hovoriť o systéme centrálnej regulácie dýchania, ktorý zahŕňa štruktúry mozgovej kôry, určité zóny a jadrá medzimozgu, stredného mozgu, medulla oblongata, pons varolii , neuróny krčnej a hrudnej miechy, centrálne a periférne chemoreceptory, ako aj mechanoreceptory dýchacích orgánov.

Zvláštnosťou funkcie vonkajšieho dýchania je, že je automatické aj dobrovoľne riadené.

Regulácia vonkajšieho dýchania. Podľa metabolických potrieb dýchací systém zabezpečuje výmenu plynov medzi O2 a CO2 životné prostredie a organizmu. Toto životne dôležité dôležitá funkcia reguluje sieť početných vzájomne prepojených neurónov CNS umiestnených v niekoľkých častiach mozgu a spojených do komplexného konceptu „respiračného centra“. Keď sú jeho štruktúry ovplyvnené nervovými a humorálnymi podnetmi, dýchacie funkcie sa prispôsobujú meniacim sa podmienkam prostredia. Štruktúry potrebné na vznik respiračného rytmu boli prvýkrát objavené v medulla oblongata. Transekcia medulla oblongata v oblasti dna IV komory vedie k zastaveniu dýchania. Preto sa hlavné dýchacie centrum chápe ako súbor neurónov špecifických respiračných jadier medulla oblongata.

Dýchacie centrum riadi dve hlavné funkcie: motorickú, ktorá sa prejavuje v podobe kontrakcie dýchacích svalov, a homeostatickú, spojenú s udržiavaním stálosti vnútorného prostredia tela pri posunoch jeho obsahu 02 a CO2. Motor, alebo motorická, funkciou dýchacieho centra je generovať rytmus dýchania a jeho vzor. Vďaka tejto funkcii sa uskutočňuje integrácia dýchania s inými funkciami. Pod vzorom dýchania treba rozumieť trvanie nádychu a výdychu, hodnotu dychového objemu, minútový objem dýchania. homeostatická funkcia dýchacie centrum udržiava stabilné hodnoty dýchacích plynov v krvi a extracelulárnej tekutine mozgu, prispôsobuje sa respiračná funkcia na podmienky upraveného plynového prostredia a iné environmentálne faktory.

Lokalizácia a funkčné vlastnosti respiračných neurónov.

V predných rohoch miechy na úrovni C3 - C5 sú motorické neuróny, ktoré tvoria frenický nerv. Motorické neuróny inervujúce medzirebrové svaly sú umiestnené v predných rohoch na úrovniach T2 - T10 (T2 - T6 - motorické neuróny inspiračných svalov, T8-T10 - exspiračných svalov). Zistilo sa, že niektoré motorické neuróny regulujú prevažne respiračné a iné - prevažne posturálno-tonickú aktivitu medzirebrových svalov.

Neuróny bulbárneho dýchacieho centra sú umiestnené na dne IV komory v strednej časti retikulárnej formácie medulla oblongata a tvoria dorzálne a ventrálne dýchacie skupiny. Respiračné neuróny, ktorých činnosť spôsobuje inšpiráciu alebo výdych, sa nazývajú inspiračné a výdychové neuróny. Medzi skupinami neurónov, ktoré riadia nádych a výdych, existujú vzájomné vzťahy. Excitácia výdychového centra je sprevádzaná inhibíciou v inspiračnom centre a naopak. Inspiračné a exspiračné neuróny sa zase delia na „skoré“ a „neskoré“. Každý dýchací cyklus sa začína aktiváciou „skorých“ inspiračných neurónov, potom sa aktivujú „neskoré“ inspiračné neuróny. Tiež "skoré" a "neskoré" výdychové neuróny sú postupne excitované, čo inhibuje inspiračné neuróny a zastavuje inšpiráciu. Moderné štúdie ukázali, že v medulla oblongata nie je jasné rozdelenie na inspiračné a exspiračné časti, ale existujú zhluky respiračných neurónov so špecifickou funkciou.

Spontánna aktivita neurónov dýchacieho centra sa začína objavovať ku koncu obdobia vnútromaternicového vývoja. Excitácia dýchacieho centra u plodu sa objavuje v dôsledku vlastností kardiostimulátora siete respiračných neurónov v medulla oblongata. Ako synaptické spojenia dýchacieho centra s rôzne oddelenia Mechanizmus kardiostimulátora CNS respiračnej aktivity postupne stráca svoj fyziologický význam.

V ponse sú jadrá dýchacích neurónov, ktoré tvoria pneumotaxické centrum. Predpokladá sa, že dýchacie neuróny mostíka sa podieľajú na mechanizme inhalácie a výdychu a regulujú množstvo dychového objemu. Respiračné neuróny medulla oblongata a pons varolii sú navzájom spojené vzostupne a zostupne nervové dráhy a fungovať v harmónii. Po prijatí impulzov z inspiračného centra predĺženej miechy ich pneumotaxické centrum pošle do exspiračného centra predĺženej miechy, čím ju vzruší. Inspiračné neuróny sú inhibované. Zničenie mozgu medzi medulla oblongata a pons predlžuje inspiračnú fázu. Hypotalamické jadrá koordinujú vzťah medzi dýchaním a obehom.

Niektoré zóny mozgovej kôry vykonávajú svojvoľnú reguláciu dýchania v súlade s charakteristikami vplyvu faktorov prostredia na telo as tým spojenými homeostatickými posunmi.

Vidíme teda, že kontrola dýchania je veľmi zložitý proces vykonávaný mnohými nervovými štruktúrami. V procese kontroly dychu sa uskutočňuje jasná hierarchia rôznych zložiek a štruktúr dýchacieho centra.

Reflexná regulácia dýchania.

Neuróny dýchacieho centra sú prepojené s početnými mechanoreceptormi dýchacieho traktu a alveolov pľúc a receptormi cievnych reflexogénnych zón. Vďaka týmto spojeniam sa uskutočňuje veľmi rôznorodá, komplexná a biologicky dôležitá reflexná regulácia dýchania a jeho koordinácia s ostatnými funkciami tela.

Existuje niekoľko typov mechanoreceptorov: pomaly sa adaptujúce receptory natiahnutia pľúc, dráždivé rýchlo sa adaptujúce mechanoreceptory a J-receptory – „juxtakapilárne“ pľúcne receptory.

Pomaly sa adaptujúce receptory natiahnutia pľúc sa nachádzajú v hladkých svaloch priedušnice a priedušiek. Tieto receptory sú pri nádychu excitované a impulzy z nich putujú cez aferentné vlákna blúdivého nervu do dýchacieho centra. Pod ich vplyvom je inhibovaná aktivita inspiračných neurónov v medulla oblongata. Nádych sa zastaví, začne výdych, pri ktorom sú receptory naťahovania neaktívne. Reflex inhibície inhalácie počas napínania pľúc sa nazýva Hering-Breuerov reflex. Tento reflex riadi hĺbku a frekvenciu dýchania. Je to príklad regulácie spätnej väzby. Po prerušení vagusových nervov sa dýchanie stáva zriedkavým a hlbokým.

Dráždivé rýchlo sa adaptujúce mechanoreceptory lokalizované v sliznici priedušnice a priedušiek sú excitované pri náhlych zmenách objemu pľúc, pri natiahnutí alebo kolapse pľúc, pri pôsobení mechanických alebo chemických podnetov na sliznicu priedušnice a priedušiek. Následkom podráždenia dráždivých receptorov je časté, plytké dýchanie, reflex kašľa, prípadne reflex bronchokonstrikcie.

J-receptory - "juxtakapilárne" pľúcne receptory sa nachádzajú v interstíciu alveol a dýchacích priedušiek v blízkosti kapilár. Impulzy z J-receptorov so zvýšením tlaku v pľúcnom obehu alebo zvýšením objemu intersticiálnej tekutiny v pľúcach (pľúcny edém) alebo embóliou malých pľúcnych ciev, ako aj pôsobením biologicky účinných látok(nikotín, prostaglandíny, histamín) cez pomalé vlákna blúdivého nervu vstupujú do dýchacieho centra - dýchanie sa stáva častým a povrchným (dýchavičnosť).

Dôležité biologický význam, najmä v súvislosti so zhoršením stavu podmienky prostredia a znečistenia ovzdušia, majú ochranné dýchacie reflexy – kýchanie a kašeľ.

Kýchanie. Podráždenie receptorov nosovej sliznice, napr. prachové častice alebo plynné drogy, tabakový dym, voda spôsobuje zovretie priedušiek, bradykardiu, zníženie srdcový výdaj, zúženie lúmenu ciev kože a svalov. Rôzne mechanické a chemické podráždenia nosovej sliznice spôsobujú hlboký silný výdych – kýchanie, čo prispieva k túžbe zbaviť sa dráždidla. Aferentnou dráhou tohto reflexu je trojklanný nerv.

Kašeľ vzniká pri podráždení mechano- a chemoreceptorov hltana, hrtana, priedušnice a priedušiek. Zároveň sa po nádychu silno sťahujú výdychové svaly, prudko stúpa vnútrohrudný a vnútropľúcny tlak (až na 200 mm Hg), otvára sa hlasivková štrbina a vzduch z dýchacích ciest sa pod vysokým tlakom uvoľňuje smerom von a odstraňuje dráždivé agent. reflex kašľa je hlavný pľúcny reflex blúdivého nervu.

Reflexy z proprioreceptorov dýchacích svalov.

Zo svalových vretien a receptorov Golgiho šľachy nachádzajúcich sa v medzirebrových svaloch a brušných svaloch impulzy vstupujú do zodpovedajúcich segmentov miechy, potom do predĺženej miechy, centier mozgu, ktoré kontrolujú stav kostrových svalov. V dôsledku toho je sila kontrakcií regulovaná v závislosti od počiatočnej dĺžky svalov a odporu dýchacieho systému, ktorý vyvíjajú.

Reflexnú reguláciu dýchania vykonávajú aj periférne a centrálne chemoreceptory, čo je popísané v časti o humorálnej regulácii.

Humorálna regulácia dýchania.

Hlavným fyziologickým stimulom dýchacích centier je oxid uhličitý. Regulácia dýchania určuje udržanie normálneho obsahu CO2 v alveolárnom vzduchu a arteriálnej krvi. Zvýšenie obsahu CO2 v alveolárnom vzduchu o 0,17% spôsobuje zdvojnásobenie MOR, ale pokles O2 o 39-40% nespôsobuje výrazné zmeny MOR.

Pri zvýšení koncentrácie CO2 v uzavretých hermetických kabínach až o 5 - 8% pozorované osoby zaznamenali zvýšenie pľúcnej ventilácie o 7-8 krát. Zároveň sa výrazne nezvýšila koncentrácia CO2 v alveolárnom vzduchu, pretože hlavným znakom regulácie dýchania je potreba regulovať objem pľúcnej ventilácie pri zachovaní stálosti zloženia alveolárneho vzduchu.

Činnosť dýchacieho centra závisí od zloženia krvi vstupujúcej do mozgu cez spoločné krčné tepny. V roku 1890 to ukázal Frederick pri pokusoch s krížovou cirkuláciou. U dvoch psov v anestézii boli prerezané a spojené krčné tepny a krčné žily. Hlava prvého psa bola zásobovaná krvou druhého psa a naopak. Ak u jedného zo psov, napríklad u prvého, bola zablokovaná priedušnica a týmto spôsobom bola spôsobená asfyxia, potom sa u druhého psa vyvinula hyperpnoe. U prvého psa napriek zvýšeniu napätia CO2 v arteriálnej krvi a zníženiu napätia O2 došlo k apnoe, pretože krv druhého psa vstúpila do jeho krčnej tepny, u ktorej sa v dôsledku hyperventilácie znížilo napätie CO2 v arteriálnej krvi. .

Arteriálne chemoreceptory sa nachádzajú v karotických dutinách a oblúku aorty. Sú umiestnené v špeciálnych malých telách, hojne zásobených arteriálnou krvou. Aortálne chemoreceptory majú malý vplyv na dýchanie a majú väčší význam pre reguláciu krvného obehu.

Centrálne chemoreceptory sú umiestnené v medulla oblongata laterálne od pyramíd. Perfúzia tejto oblasti mozgu roztokom so zníženým pH prudko zvyšuje dýchanie a pri vysokom pH sa dýchanie oslabuje až do apnoe. To isté sa stane, keď sa tento povrch medulla oblongata ochladí alebo ošetrí anestetikami. Centrálne chemoreceptory, ktoré majú silný vplyv na činnosť dýchacieho centra, výrazne menia ventiláciu pľúc. Zistilo sa, že zníženie pH cerebrospinálnej tekutiny iba o 0,01 je sprevádzané zvýšením pľúcnej ventilácie o 4 l/min.

Centrálne chemoreceptory reagujú na zmeny napätia CO2 v arteriálnej krvi neskôr ako periférne chemoreceptory, pretože CO2 potrebuje viac času na difúziu z krvi do cerebrospinálnej tekutiny a ďalej do mozgového tkaniva. Hyperkapnia a acidóza stimulujú, zatiaľ čo hypokapnia a alkalóza inhibujú centrálne chemoreceptory.

Na stanovenie citlivosti centrálnych chemoreceptorov na zmeny pH extracelulárnej tekutiny mozgu, na štúdium synergizmu a antagonizmu dýchacích plynov, interakcie dýchacieho systému a kardiovaskulárneho systému sa používa metóda rebreathing. Pri dýchaní v uzavretom systéme spôsobuje vydychovaný CO2 lineárny nárast koncentrácie CO2 a súčasne zvyšuje koncentráciu vodíkových iónov v krvi, ako aj v extracelulárnej tekutine mozgu.

Súbor respiračných neurónov by sa mal považovať za konšteláciu štruktúr, ktoré vykonávajú centrálny mechanizmus dýchania. Namiesto výrazu „respiračné centrum“ je teda správnejšie hovoriť o systéme centrálnej regulácie dýchania, ktorý zahŕňa štruktúry mozgovej kôry, určité zóny a jadrá medzimozgu, stredného mozgu, medulla oblongata, pons varolii , neuróny krčnej a hrudnej miechy, centrálne a periférne chemoreceptory, ako aj mechanoreceptory dýchacích orgánov.

Zvláštnosťou funkcie vonkajšieho dýchania je, že je automatické aj dobrovoľne riadené.

Nervová regulácia dýchania

Humorálna regulácia dýchania

2. Nervová a humorálna regulácia dýchania. Koncept dýchacieho centra. Automatizácia dýchacieho centra. Reflexné vplyvy z pľúcnych mechanoreceptorov, ich význam.