Система поддержания относительного постоянства дыхательных констант

Механизмы регуляции дыхания объединяются в функциональную систему, деятельность которой направлена на поддержание дыхательных констант внутренней среды организма. Этими константами (гомеостатическими показателями) являются напряжение кислорода, напряжение углекислого газа и показатель рН крови и ликвора. Таким образом, система регулирует сразу три показателя. Такие системы относят к весьма сложным. 

За величиной регулируемых параметров следят хеморецепторы. Импульсы от них идут по каналу обратной связи в центральную нервную систему, прежде всего в дыхательный центр. Этот центр может воспринимать непосредственное воздействие газов, переносимых с кровью. К дыхательному центру приходят также импульсы от рецепторов, контролирующих растяжение легких и состояние дыхательных мышц. Таким образом по нескольким каналам обратной связи жизненно важный отдел дыхательного центра получает информацию как о величине регулируемых показателей, так и о состоянии исполнительных механизмов, обеспечивающих газообмен. На основе анализа поступающей информации и связей с другими отделами центральной нервной системы формируется комплекс импульсов, передающихся к дыхательным мышцам и многим внутренним органам, которые выполняют роль эффекторов (исполнительных звеньев) в процессах регуляции оптимального уровня дыхательных констант внутренней среды организма.

Среди эффекторных структур и механизмов функциональной система регуляции дыхательных констант выделяют:

• работу дыхательных мышц, обеспечивающих внешнее дыхание, работу сердца;

• изменение тонуса сосудов;

• объема циркулирующей крови;

• количества эритроцитов и содержания в них гемоглобина;

• изменение выделения кислых или щелочных продуктов почками и желудочно-кишечным трактом;

• изменение интенсивности и характера метаболизма в тканях.

Таким образом, рассматриваемая функциональная система имеет замкнутый контур регулирования, со многими (не менее четырех) контурами обратной связи и является системой взаимосвязанного регулирования трех показателей.

Регуляция в ней ведется по отклонению и по возмущению, система способна к самообучению.

Регуляцию по отклонению можно проследить по результатам, полученным исследователями в экспериментах на животных: при введении кислот в кровь или ликвор наблюдается гипервентиляция, организм стремится компенсировать подкисление крови за счет усиления выведения углекислого газа через легкие.

Регуляция по возмущению ярко видна по резкому увеличению интенсивности внешнего дыхания в первые же секунды начала выполнения мышечной работы. В это время еще нет изменения уровня р02, рС02 и рН крови и ликвора, а вентиляция легких резко увеличивается. Организм оценивает приток импульсаций от скелетных мышц как сигнал о возмущающем воздействии, предвещающем сдвиг дыхательных констант, и изменяет работу эффекторных структур так, чтобы предотвратить этот сдвиг.

О наличии самообучения системы регуляции дыхания свидетельствует возможность выработки условных рефлексов, изменяющих интенсивность вентиляции, и ряд других специальных опытов (например, опыты с повторным дыханием через противогаз, когда при повторных подключениях этого устройства дыхательный центр все более точно изменяет объем вдоха и выдоха компенсации подсоединяемого дополнительного мертвого пространства).