Регуляция дыхания

Дыхательный центр. Ритм дыхания обусловлен тем, что к дыхательной мускулатуре (межреберные мышцы, диафрагма и др.) из центральной нервной системы беспрерывно поступают импульсы, вызывающие ее сокращение.

Еще в прошлом веке экспериментально было доказано, что Возбуждение, вызывающее сокращение дыхательных мышц, возникает в продолговатом мозгу. Эти опыты заключались в следующем: производилась перерезка продолговатого мозга на разных уровнях. Оказалось, что перерезка на уровне верхней границы продолговатого мозга не вызывает значительных нарушений дыхания, а перерезка между продолговатым и спинным мозгом приводит к полной остановке дыхания. Аналогичные результаты были получены при охлаждении этих же участков центральной нервной системы.

Группа нервных клеток, деятельность которых обусловливает сокращение дыхательных мышц, получила название дыхательного центра.

Известным казанским физиологом Н. А. Миславским было доказано, что дыхательный центр двусторонний и при нарушении какой-либо половины его прекращается сокращение дыхательной мускулатуры этой же стороны. Разрушение обеих половин дыхательного центра вызывает полную остановку дыхания. Н.А. Миславский предполагает, что имеются нервные клетки, с деятельностью которых связано совершение вдоха, и клетки, возбуждение которых вызывает выдох. Это предположение в дальнейшем было экспериментально подтверждено. Путем электрического раздражения отдельных точек продолговатого мозга удалось доказать существование двух групп нервных клеток. Между этими группами клеток существует тесная взаимосвязь, и они действуют согласованно. Однако в дальнейшем стало очевидно, что дыхание хотя и возможно только при целости дыхательного центра, находящего в продолговатом мозгу, но если отделить продолговатый мозг, а следовательно, и дыхательный центр от высших отделов головного мозга, то регуляция дыхания нарушается. Последующим изучением было доказано непосредственное участие коры головного мозга в регуляции дыхания. Участие коры больших полушарий в регуляции дыхания определяется и тем, что в течение жизни образуется множество условных рефлексов на дыхание. Таким образом, «границы» дыхательного центра выходят далеко за пределы продолговатого мозга, доходя до коры головного мозга включительно. Поэтому в понятие «дыхательный центр» включаются все области центральной нервной системы, от согласованной деятельности которых зависит нормальное дыхание.

Дыхательная мускулатура сокращается ритмично в полной зависимости от ритма поступающих из дыхательного центра импульсов. Чем же обусловлено зарождение импульса в клетках дыхательного центра?

Рефлекторная регуляция

Ведущим физиологическим механизмом, влияющим на дыхательный центр, является рефлекторный механизм.

Большое значение в регуляции дыхания имеют рефлексы с внутренней поверхности самих легких. В осуществлении этих рефлексов принимают участие центростремительные волокна блуждающего нерва, которые оканчиваются в стенках легких. При вдохе легкие расширяются, стенки их растягиваются и растяжение стенок раздражает эти окончания. В них возникает возбуждение.

Возникшее возбуждение поступает к дыхательному центру и тормозит его деятельность. В результате дыхательные мышцы перестают получать возбуждающие импульсы из заторможенного дыхательного центра и расслабляются. Грудная клетка опускается, объем ее уменьшается и происходит выдох.

Как только легкие вернулись в исходное состояние и растяжение стенок альвеол прекратилось, окончания центростремительных волокон блуждающего нерва перестают возбуждаться, а следовательно, перестают оказывать тормозящее влияние на деятельность дыхательного центра.

Дыхательный центр, не получая тормозящих импульсов, вновь возбуждается, и наступает очередной вдох.

Таким образом, происходит как бы саморегуляция: вдох вызывает выдох, а выдох — вдох. Исследованиями М. В. Сергиевского показано, что импульсы, поступающие через блуждающие нервы, могут вызвать не только торможение дыхательного центра, но и его возбуждение. Это зависит от состояния дыхательного центра. Поток импульсов, поступающий в начале вдоха, усиливает его, и лишь потом по мере углубления вдоха начинает тормозить деятельность дыхательного центра.

Сходное, но несколько более слабое действие оказывают импульсы, идущие в центральную нервную систему от дыхательных мышц.

Рефлекторное изменение дыхания можно наблюдать при раздражении центростремительных нервов других участков нашего тела. Например, общеизвестно, что во время купания при опускании ног в холодную воду происходит кратковременная остановка дыхания в состоянии вдоха. Такая остановка является результатом рефлекторного влияния на дыхательный центр.

Большое значение имеют рефлексы с сосудистых рефлексогенных зон, например, с зоны, которая находится у места разветвления общей сонной артерии на внешнюю и внутреннюю сонные артерии.

Мы уже знаем, что повышение кровяного давления раздражает окончания каротидного нерва. Раздражение этих окончаний вызывает падение кровяного давления. Одновременно отсюда же возникает рефлекторное влияние и на дыхательный центр. Повышение давления крови вызывает задержку, а понижение давления — усиление дыхания.

В нормальном целом организме регуляция дыхания осуществляется при участии коры головного мозга.

Человек может до определенного предела произвольно изменять частоту и глубину дыхания, что является результатом деятельности коры головного мозга. Дыхание изменяется при различных эмоциональных состояниях. Особенно четко влияние коры головного мозга на дыхание было изучено в лаборатории, руководимой К. М. Быковым. Если дать исследуемому вдыхать воздух с углекислым газом и концентрации 7— 8% (углекислый газ вызывает усиление и учащение дыхания) и сочетать вдыхание углекислого газа со звуком метронома, что через несколько опытов один только звук метронома вызывает учащение дыхания. Это учащение наступает в результате образования условного рефлекса. Изменение дыхания, которое наступает до начала физической работы или спортивного упражнения только при одной команде, происходит также под влиянием коры головного мозга — условнорефлекторно.

 

Статья на тему Регуляция дыхания