Дыхательный центр. Механизмы, обеспечивающие дыхательную периодику

Среди этих структур выделяют жизненно важные отделы дыхательного центра, без которых дыхательные движения прекращаются. К ним относятся отделы, расположенные в продолговатом и спинном мозге. В спинном мозге в структуру дыхательного центра входят мотонейроны диафрагмального нерва (3—5-й шейные сегменты) и мотонейроны межреберных нервов (2-12-й грудные сегменты).

Особое значение имеет отдел дыхательного центра в продолговатом мозге.

• Он расположен в области дна 4-го желудочка и представляет собой парное образование, имеющее инспираторный (посылает импульсы к мышцам вдоха) и экспираторный (обеспечивает выдох) отделы.

• В каждом из этих отделов находятся группы нейронов, взаимодействие которых обеспечивает формирование частоты и глубины дыхательных движений.

• В инспираторном отделе имеются нейроны, обладающие автоматией.

Важную роль в определении характера дыхательных движений играют импульсы, приходящие по афферентным волокнам от рецепторов, а также от коры большого мозга, лимбической системы и особенно гипоталамуса. 

Первый регуляторный контур механизма регуляции дыхания

1. Вначале благодаря автоматии инспираторных нейронов и под влиянием приходящей к ним импульсации от рецепторов, чувствительных к рO2, рСO2 и рН, а также от других интеро-и экстерорецепторов возбуждаются нейроны инспираторного отдела продолговатого мозга.

2. Импульсы от них идут по нисходящим путям и переключаются на мотонейроны спинного мозга, формирующие диафрагмальные и межреберные нервы.

3. По этим нервам импульсы приходят к мышцам, обеспечивающим расширение грудной клетки, вслед за которой расширяются легкие и происходит вдох.

4. При вдохе активируются рецепторы растяжения дыхательных путей и легких.

5. Импульсация от рецепторов растяжения идет по афферентным волокнам в стволе блуждающего нерва в продолговатый мозг и активирует экспираторные нейроны.

Второй регуляторный контур также начинается от инспираторных нейронов и проводит импульсы к нейронам так называемого пневмотаксического отдела дыхательного центра, расположенного в мосту мозга. Этот отдел координирует взаимодействие инспираторных и экспираторных нейронов продолговатого мозга.

1. Пневмотаксический отдел перерабатывает пришедшую от инспираторного центра информацию и посылает поток импульсов, возбуждающих нейроны экспираторного центра.

2. Когда потоки импульсов, приходящих от пневмотаксического отдела и от афферентов вагуса, сходятся на экспираторных нейронах, последние быстро возбуждаются и тормозят активность инспираторных нейронов по принципу реципрокного торможения.

3. Импульсация к мышцам вдоха прекращается и они расслабляются. Этого достаточно, чтобы произошел спокойный выдох.

4. При усиленном выдохе от экспираторных нейронов посылаются импульсы, вызывающие сокращение внутренних межреберных мышц и мышц брюшного пресса.

Вышележащие отделы головного мозга оказывают корригирующие влияния на нейроны отделов дыхательного центра в продолговатом мозге и мосту. О наличии влияния коры большого мозга на отделы дыхательного центра в спинном и продолговатом мозге свидетельствует возможность произвольного изменения частоты, глубины и задержки дыхания человеком. Корковые влияния передаются на эти центры, как через пирамидные, так и экстрапирамидные пути. Кора большого мозга обеспечивает включение дыхательной системы в поведенческие реакции, речевую функцию, пение.

Гипоталамус играет ведущую роль в изменениях дыхания, связанных с реакциями на болевые раздражения, физическую нагрузку, эмоциональное возбуждение, а также обеспечивает вовлечение дыхательной системы в терморегуляторные реакции.