Вопрос 121

Нервная регуляция дыханияДыхание считается адекватным, нормальным и потому может быть названо «правильным», когда обеспечивает доставку O2 тканям (и удаление СO2 из организма) в соответствии с текущими потребностями организма при минимальном расходе энергии на самообеспечение дыхательного процесса.Все изменения дыхательных движений в рамках полноценного газового обеспечения организма считаются нормальными. Ненормальным, неадекватным, патологическим и, можно сказать, «нетрадиционным» дыхание становится тогда, когда не обеспечивает потребности организма в O2 или же слишком много тратится энергии на поддержание минимального соответствия газовым запросам организма.Для непрерывного обеспечения жизнедеятельности человека постоянно автоматически осуществляется нервная регуляция дыхательного процесса. Именно нервная система объединяет все звенья дыхательного аппарата в единое целое, реализующее дыхательную функцию.Внешнее дыхание представляет собой ритмический процесс, который можно охарактеризовать в первую очередь длительностью цикла, измеряемого от начала одного вдоха до начала следующего вдоха. Другим важным параметром внешнего дыхания является частота, связанная с длительностью дыхательного цикла обратной зависимостью.Практически любое внешнее и внутреннее воздействие влияет на деятельность дыхательной системы. К дыхательному центру поступают импульсы от хемо-, термо– и механорецепторов, на его работу оказывают влияние зрительные, слуховые и другие соматические раздражители, его деятельность изменяют психогенные факторы, его активность модулируют белки и другие биологически активные вещества (рис. 3).Особое значение имеют воспринимающие концевые нервные аппараты – хеморецепторы, расположенные в стенках аорты и в местах разветвления общих сонных артерий. Они воспринимают изменения газового состава крови и посылают соответствующие сигналы в дыхательный центр.Повышение концентрации углекислого газа и понижение концентрации кислорода в крови приводят к возбуждению дыхательного центра, к учащению дыхания и увеличению вентиляции легких.Понижение концентрации углекислого газа угнетает дыхательный центр, вентиляция легких при этом уменьшается.Если искусственно, путем усиленных и частых вдохов и выдохов максимально повысить вентиляцию легких, то содержание углекислоты в крови снизится, и может наступить временная остановка дыхания.Правда, сигнализация со специальных хеморецепторов не доходит до нашего сознания, до высших уровней регуляции в коре головного мозга и непосредственно не воспринимается человеком.Дыхательный центр, вырабатывающий ритмические стимулы, которые вызывают сокращение дыхательных мышц, локализован в продолговатом мозге. Он работает под непрерывным влиянием сигнализации о химическом составе внутренней среды, поступающей от хемо рецепторов артериальных сосудов и самого мозгового ствола, а также о механических условиях вентиляции легких, обеспечиваемой механорецепторами легких и воздухоносных путей. Эта система обратных связей определяет соответствие между легочной вентиляцией и потребностями организма в обмене газов и так устанавливает оптимальный, наиболее экономичный режим дыхания. И наконец, влияния из вышележащих центров головного мозга могут изменять дыхательные движения в зависимости от тех или иных обстоятельств: мышечной активности, температуры тела, разнообразных сигналов из внешней среды.Изменения дыхания могут вызвать громкий звук или вспышка света, боль от ожога или эмоциональные переживания. Кроме того, к дыхательному центру постоянно приходят импульсы от специальных чувствительных клеток, расположенных в кровеносных сосудах легких, других органах и тканях. В первую очередь они реагируют на изменения состава крови (хеморецепторы). Другие клетки реагируют на сокращение и расслабление мышц или растяжение легких (механорецепторы), третьи – на охлаждение или перегревание. Вся эта многоплановая информация перерабатывается в дыхательном центре, который затем формирует команду дыхательным мышцам: изменить ритм и глубину дыхательных движений в соответствии с потребностями организма.Таким путем, в конечном счете происходит оптимизация вентиляции легких в отношении газообмена и биомеханики дыхания. Обеспечение клеток кислородом и удаление из организма углекислого газа являются главным, но не единственным назначением системы дыхания, которая во многих звеньях связана с другими функциональными системами организма. Работа дыхательных мышц протекает в тесном взаимодействии и координации с общей моторной деятельностью. Процессы газообмена при дыхании взаимосвязаны с функционированием сердечнососудистой системы. Вентиляторный аппарат обеспечивает ра боту обонятельного анализатора, а также звуковыражение у животных и речь у человека. Регулярное ритмическое поступление импульсов от рецепторов слизистой оболочки носа и рецепторных образований дыхательного аппарата, а также распространение (иррадиация) ритмической активности из дыхательного центра оказывают огромное тонизирующее влияние на центральную нервную систему.Дыхательная система содержит два основных механизма регулирования: хеморецепторный и механорецепторный. Механизм механорецепторного регулирования включает дыхательный центр, эфферентные (двигательные) пути, дыхательные мышцы, вентиляторный аппарат, механорецепторы легких и мышц и афферентные (механочувствительные) пути. Механизм хеморецепторного (газообменного) регулирования включает дыхательный центр, вентиляторный аппарат, систему транспорта газов, хеморецепторы и центростремительные, приносящие (хемочувствительные) пути (рис. 4).Регулирование дыхательной системы происходит по двум контурам – хеморецепторному (ХРК) и механорецепторному (МРК). В некоторых органах (например, в стенке аорты и в месте разветвления общей сонной артерии) есть клетки (хеморецепторы), реагирующие на изменение состава крови – содержание кислорода и углекислого газа. От них по чувствительным нервам поступают сигналы в дыхательный центр продолговатого мозга. В ответ посылается импульс к дыхательным мышцам, обеспечивая вдох и газообмен в легких.Налицо оптимальность регуляции дыхания в соответствии с минимизацией работы дыхания, или минимизации мышечных усилий, то есть обеспечение необходимой вентиляции легких при наименьших энергетических затратах. Минимум энергетических затрат достигается путем выбора наилучшей комбинации глубины и частоты дыхательных движений, а также посредством изменения соотношения вдоха и выдоха, то есть посредством направленных изменений в мышечной (механорецепторной) подсистеме контроля.Здоровый человек, выполняющий минимально необходимую физическую нагрузку, обычно дышит в оптимальном (наилучшем) режиме – спокойно и ровно, без напряжения и усилий. И не только потому, что автоматическая система управления дыханием непроизвольно поддерживает такой объем вентиляции легких, который гарантирует требуемый уровень содержания кислорода и углекислого газа в крови. Но также еще и потому, что та же система обеспечивает работу дыхательных мышц с наименьшим расходом энергии. Опыты показали, что человек дышит в таком ритме и при такой глубине каждого вдоха, что затрачивает на 1 л прошедшего через легкие воздуха наименьшие усилия дыхательных мышц.Если же произвольно дышать глубже или чаще, нежели при естественном непроизвольном дыхании, то расход кислорода на работу дыхательных мышц сразу возрастает и дыхательные движения становятся неэкономичными. Не заставляйте себя усердно дышать каким-то искусственным способом постоянно, чтобы не нарушать нормальную работу автоматической системы управления дыханием.