Kontrol af ventilation - Control of ventilation

Den styring af ventilation refererer til de fysiologiske mekanismer, der er involveret i kontrollen af vejrtrækning , som er bevægelsen af luft ind i og ud af lungerne. Ventilation letter åndedrættet. Respiration refererer til udnyttelse af ilt og balancering af kuldioxid i kroppen som helhed eller af individuelle celler i cellulær respiration .

Den vigtigste funktion af vejrtrækning er levering af ilt til kroppen og afbalancering af kuldioxidniveauer. Under de fleste forhold styrer partialtrykket af kuldioxid (PCO2) eller koncentrationen af ​​kuldioxid respirationsfrekvensen .

De perifere kemoreceptorer, der registrerer ændringer i ilt- og kuldioxidniveauerne, er placeret i arterielle aortakroppe og halspulsåre . Centrale kemoreceptorer er primært følsomme over for ændringer i pH i blodet (som følge af ændringer i niveauerne af kuldioxid), og de er placeret på medulla oblongata tæt på de medullar respiratoriske grupper i respirationscentret . Information fra de perifere kemoreceptorer formidles langs nerver til åndedrætsgrupperne i respirationscentret. Der er fire respiratoriske grupper, to i medulla og to i pons . De to grupper i pons er kendt som pontine respiratoriske gruppe .

1. Dorsal respiratorisk gruppe - i medulla
2. Ventral respiratorisk gruppe - i medulla
3. Pneumotaksisk center - forskellige ponskerner
4. Apneustisk centrum - ponsens kerne

Fra respirationscentret aktiveres åndedrætsmusklerne , især membranen , for at få luft til at bevæge sig ind og ud af lungerne.

Kontrol af respiratorisk rytme

Ventilationsmønster

Åndedrætscenter og dets grupper af neuroner

Vejrtrækning er normalt en ubevidst, ufrivillig, automatisk proces. Mønsteret for motoriske stimuli under vejrtrækning kan opdeles i et inhalationstrin og et udåndingsstadium . Indånding viser en pludselig, øget stigning i motorisk udladning til åndedrætsmusklerne (og svælgmusklerne ). Inden inhalationen er slut, er der et fald i og afslutning på motorudladningen. Udånding er normalt tavs, undtagen ved høje respirationshastigheder .

Den respiratoriske center i medulla og pons af hjernestammen styrer hastigheden og dybden af respiration, (den respiratoriske rytme ), gennem forskellige indgange. Disse omfatter signaler fra de perifere kemoreceptorer og centrale kemoreceptorer; fra vagusnerven og glossopharyngeal nerve transporterer input fra pulmonale strækreceptorer , og andre mekanoreceptorer i lungerne . samt signaler fra hjernebarken og hypothalamus .

• Medulla
  • ventral respiratorisk gruppe (inkluderer præ-Bötzinger-komplekset ). Den ventrale respiratoriske gruppe kontrollerer frivillig tvungen udånding og virker for at øge indåndingskraften. Regulerer rytmen ved indånding og udånding.
  • dorsal respiratorisk gruppe ( ensom kerne ). Den dorsale respiratoriske gruppe kontrollerer hovedsageligt bevægelser ved indånding og deres timing.
• Pons
  • pneumotaksisk center .
    • Koordinerer hastighed ved indånding og udånding
    • Sender hæmmende impulser til det inspirerende område
    • Involveret i finjustering af respirationshastigheden.
  • apneustisk center
    • Koordinerer hastighed ved indånding og udånding.
    • Sender stimulerende impulser til det inspirerende område - aktiverer og forlænger inhalationer
    • Tilsidesat af pneumotaksisk kontrol fra det apneustiske område for at afslutte indånding

Kontrol af ventilationsmønster

Ventilation er normalt ubevidst og automatisk, men kan tilsidesættes af bevidste alternative mønstre . Følelserne kan således forårsage gabning, grin, suk (osv.), Social kommunikation forårsager tale, sang og fløjtning, mens helt frivillige tilsidesættelser bruges til at blæse stearinlys og holde vejret (for eksempel at svømme under vandet). Hyperventilation kan være helt frivillig eller som reaktion på følelsesmæssig uro eller angst, når det kan forårsage det forstyrrende hyperventilationssyndrom . Den frivillige kontrol kan også påvirke andre funktioner såsom pulsen som i yogapraksis og meditation .

Ventilationsmønsteret ændres også midlertidigt af komplekse reflekser som nysen, belastningen, burping, hoste og opkastning.

Determinanter for ventilationshastighed

Ventilationshastighed ( respiratorisk minutvolumen ) styres tæt og bestemmes primært af blodniveauer af kuldioxid bestemt af metabolisk hastighed . Blodniveauer af ilt bliver vigtige i hypoxi . Disse niveauer registreres af centrale kemoreceptorer på overfladen af medulla oblongata for nedsat pH (indirekte fra stigningen i kuldioxid i cerebrospinalvæske ) og de perifere kemoreceptorer i arteriel blod for ilt og kuldioxid. Afferente neuroner fra de perifere kemoreceptorer er via glossopharyngealnerven (CN IX) og vagusnerven (CN X).

Koncentrationen af ​​CO ₂ stiger i blodet, når metabolisk brug af O ₂ , og produktionen af ​​CO ₂ øges under for eksempel træning. CO ₂ i blodet transporteres stort set som bicarbonat (HCO ₃ ^- ) ioner, ved først at omdanne til kulsyre (H ₂ CO ₃ ), af enzymet carbonanhydrase og derefter ved disassociation af denne syre til H ⁺ og HCO ₃ ^- . Opbygning af CO ₂ forårsager derfor en ækvivalent opbygning af de adskilte hydrogenioner, som pr. Definition sænker blodets pH. PH -sensorerne på hjernestammen reagerer øjeblikkeligt på dette fald i pH, hvilket får respirationscentret til at øge hastigheden og dybden af vejrtrækning . Konsekvensen er, at det delvise tryk af CO ₂ (PCO2) ikke ændres fra hvile, når man træner. Under meget kortsigtede anfald af intens træning forårsager frigivelsen af ​​mælkesyre i blodet af de øvende muskler et fald i blodplasmas pH uafhængigt af stigningen i PCO2, og dette vil stimulere lungeventilation tilstrækkeligt til at holde blodets pH konstant på bekostning af en sænket PCO2.

Mekanisk stimulering af lungerne kan udløse visse reflekser som opdaget i dyreforsøg. Hos mennesker synes disse at være vigtigere hos nyfødte og ventilerede patienter, men af ​​ringe relevans for sundhed. Tonen i respiratorisk muskel menes at blive moduleret af muskelspindler via en refleksbue, der involverer rygmarven.

Lægemidler kan i høj grad påvirke respirationshastigheden. Opioider og bedøvelsesmidler har en tendens til at undertrykke ventilation ved at reducere den normale reaktion på forhøjede kuldioxidniveauer i det arterielle blod. Stimulerende midler såsom amfetamin kan forårsage hyperventilation .

Graviditet har en tendens til at øge ventilationen (sænke plasmakuldioxidspændingen under normale værdier). Dette skyldes øgede progesteronniveauer og resulterer i øget gasudveksling i moderkagen .

Feedback kontrol

Receptorer spiller en vigtig rolle i reguleringen af ​​åndedrættet og omfatter de centrale og perifere kemoreceptorer og pulmonal stretchreceptorer , en type mekanoreceptor .

• Centrale kemoreceptorer i centralnervesystemet, der er placeret på den ventrolaterale medullære overflade, er følsomme over for pH i deres miljø.
• Perifere kemoreceptorer virker vigtigst af alt for at detektere variation af PO2 i det arterielle blod ud over at detektere arteriel PCO2 og pH.
• Mekanoreceptorer er placeret i luftvejene og parenkymet og er ansvarlige for en række forskellige refleksresponser. Disse omfatter:
  • Den Hering-Breuer refleks der ender inhalation at forhindre over inflation af lungerne, og refleks reaktioner af hoste , luftvejsindsnævring , og hyperventilation .
  • De øvre luftvejsreceptorer er ansvarlige for refleksresponser såsom nysen , hoste, lukning af glottis og hikke .
  • De rygmarv refleksresponser indbefatter aktivering af yderligere respiratoriske muskler som kompensation, gispende respons, hypoventilation, og en stigning i vejrtrækning frekvens og volumen.
  • De nasopulmonale og nasothoraciske reflekser regulerer vejrtrækningsmekanismen gennem dybere indånding. Udløst af luftstrømmen, luftens tryk i næsen og luftkvaliteten overføres impulser fra næseslimhinden af ​​trigeminusnerven til åndedrætscentret i hjernestammen , og det genererede respons overføres til den bronkier , de mellemsiddende muskler og mellemgulvet .

Referencer

eksterne links

• Paul, Anthony D .; et al. (1995). "Neuronale forbindelser i et ventral hjernestam respiratorisk kemosensitivt område" . I C. Ovid Trouth (red.). Ventral hjernestamme mekanismer og kontrol af respiration og blodtryk . New York: M. Dekker. s.  517–523 . ISBN 0-8247-9514-8. OCLC  32169247 .
• Rabbany, Sina Y., "Breathing Coordination", Hofstra University [1]
• Webber, Charles L., Jr., Ph.D, Pulmonary Curriculum Function: "Neural Control of Breathing", Stritch School of Medicine, Loyola University-Chicago [2]