Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Углекислый газ непрерывно поступает из крови в альвеолы, а кислород, наоборот, поглощается кровью и доставляется ко всем клеткам организма.

Для газообмена организма с окружающей средой необходима постоянная смена воздуха в альвеолах – вентиляция лёгких. Она обеспечивается регулярными движениями грудной клетки при вдохе и выдохе.

На протяжении всей жизни человека вдох и выдох ритмично сменяют друг друга.

Для осуществления вдоха и выдоха нужна согласованная работа многих мышц нашего тела. Вдох происходит активно за счёт сокращения наружных косых межрёберных мышц и диафрагмы.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.Диафрагмаэто куполообразная мышечная перегородка, которая отделяет грудную полость от брюшной.

Межрёберные мышцы приподнимают рёбра и слегка отводят их в стороны. Передними концами рёбра отодвигают грудину вперёд, в результате чего происходит увеличение объёма грудной полости. При сокращении купол диафрагмы уплощается и смещает органы брюшной полости вниз и вперёд, что дополнительно увеличивает объём грудной полости.

Ткань лёгких способна растягиваться, поэтому они следуют за грудной клеткой. Этому способствует ещё большее понижение давления в плевральной полости и увеличение присасывающей силы. Когда объём лёгких увеличивается, в альвеолах давление падает и в них засасывается атмосферный воздух.

Выдох при спокойном дыхании происходит пассивно, без помощи мышц туловища. Он является следствием прекращения вдоха.

При расслаблении наружных косых межрёберных мышц и диафрагмы рёбра возвращаются в исходное положение, и объём грудной полости уменьшается.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Так как лёгкие обладают упругостью, они принимают первоначальную форму. Вследствие этого давление воздуха в альвеолах становится выше атмосферного, и он выходит наружу.

При физической нагрузке выдох становится активным. В его осуществлении принимают участие внутренние косые межрёберные мышцы, грудные мышцы и мышцы живота.

Дыхание у женщин и мужчин немного различается. У мужчин брюшной тип дыхания, то есть они дышат главным образом за счёт сокращения диафрагмы. А у женщин грудной тип дыхания – они в основном дышат за счёт сокращения межрёберных мышц.

Взрослый человек делает в среднем 16 – 18 дыхательных движений в минуту. За сутки он совершает около 23000 дыхательных движений. При физической работе дыхание может учащаться в 2–3 раза. Интенсивность дыхания меняется и в зависимости от эмоционального состояния человека. Если человек волнуется, его дыхание становится прерывистым, ему трудно говорить.

При гневе дыхание шумное и частое. Дыхание тренированных людей отличается от дыхания обычного человека: оно у них редкое и глубокое.

При глубоком дыхании воздух успевает проникнуть в большее количество альвеол и растянуть их. В результате улучшаются условия газообмена и кровь дополнительно насыщается кислородом.

Когда человек спокойно дышит, в его лёгкие поступает и выводится 500 сантиметров кубических воздуха, или 500 миллилитров. Это так называемый дыхательный объём.

После спокойного выдоха при волевом напряжении человек может выдохнуть ещё примерно 1500 миллилитров воздуха – это резервный объём выдоха.

После спокойного вдоха человек может дополнительно вдохнуть ещё 1500 миллилитров воздуха. Это резервный объём вдоха.

Сумма трёх указанных объёмов составляет жизненную ёмкость лёгких, которая в среднем равна 3500 миллилитров.

Жизненная ёмкость лёгких – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после самого глубокого вдоха. Жизненная ёмкость лёгких зависит от возраста человека, его пола и степени тренированности.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

На жизненную ёмкость лёгких влияют занятия спортом. Например, у пловцов она может достигать 6000 миллилитров.

После максимального выдоха в лёгких остаётся ещё около 1000 миллилитров остаточного воздуха, поэтому лёгкие полностью не спадаются и находятся в расправленном виде.

Воздух, находящийся в самих дыхательных путях, заполняет так называемое мёртвое пространство. Его объём равен примерно 140 миллилитров.

Величину жизненной ёмкости лёгких можно измерить с помощью специального прибора – спирометра, а представить графически в виде спирограммы.

Данный прибор измеряет количество воздуха, перемещаемого дыхательным аппаратом человека.

Спирометрия определяет объём дыхательного воздуха, резервный объём вдоха, резервный объём выдоха, жизненную ёмкость лёгких и остаточный объём.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Нервная регуляция дыхания. Основные структуры, которые регулируют дыхание в организме человека, находятся в продолговатом мозге. Здесь располагается дыхательный центр. Этот центр был открыт русским физиологом Николаем Александровичем Миславским в 1919 году.

Именно он установил, что дыхательный центр представлен совокупностью нервных клетокнейронов, которые обеспечивают ритмическую деятельность дыхательных мышц (их сокращение и расслабление), вызывая поочерёдно вдох и выдох.

 

От нейронов дыхательного центра возбуждение передаётся на нервные клетки спинного мозга, под контролем которых находится сокращение наружных косых межрёберных мышц и диафрагмы.

Увеличение объёма лёгких сопровождается возбуждением рецепторов воздухоносных путей и альвеол.  Импульсы от этих рецепторов поступают в продолговатый мозг, вызывая торможение нейронов вдоха.

В результате дыхательные мышцы расслабляются и происходит выдох.

Дыхательный центр подчиняется вышележащим отделам головного мозга, которые расположены в коре больших полушарий. Благодаря их влиянию можно изменять ритм и глубину дыхания.

Нервная и гуморальная регуляция дыхания. — урок. Биология, 9 класс

Нервная регуляция процесса дыхания

Нервная регуляция процесса дыхания осуществляется благодаря особому дыхательному центру, расположенному в головном мозге (продолговатом мозге). Этот центр был открыт русским физиологом Н.А. Миславским (в 1919 году).

Дыхательный центр имеет отделы вдоха и выдоха. Причём вдох и выдох рефлекторно стимулируют друг друга.

От центра вдоха импульсы поступают к дыхательным мышцам (которые приподнимают рёбра и опускают диафрагму). Происходит вдох. От дыхательных мышц импульсы поступают в дыхательный центр по блуждающему нерву и тормозят центр вдоха. Происходит выдох.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Дыхательный центр находится в состоянии постоянной активности и обладает автоматией (т.е.

в нём (как и в сердце) ритмически возникают импульсы возбуждения, которые по нервам передаются мышцам, обеспечивающим дыхательные движения).

Дыхательный центр возбуждается примерно 15 раз в минуту, что соответствует средней частоте дыхательных движений у человека, находящегося в состоянии покоя.

Возможность произвольно изменять частоту и глубину дыхательных движений (дышать медленнее или чаще, задержать дыхание, дышать поверхностно или глубоко) объясняется контролирующим влиянием на процесс дыхания коры больших полушарий головного мозга.

Дуги всех дыхательных рефлексов проходят через дыхательный центр. В зависимости от физиологического состояния организма (физическая работа, сон, изменение температуры тела и др.) частота и глубина дыхания рефлекторно изменяется.

К простейшим дыхательным рефлексам относятся такие реакции, как кашель и чихание. При чихании и кашле из дыхательных путей удаляются инородные частицы и слизь.

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Попадая в носовую полость, пыль или вещества с резким запахом, раздражают рецепторы, расположенные в ее слизистой оболочке. Возникает защитный рефлекс — чихание — сильный и быстрый рефлекторный выдох через нос. Благодаря этому из носовой полости удаляются раздражающие ее вещества. Накопившаяся в носовой полости слизь при насморке вызывает такую же реакцию.

Кашель — это резкий рефлекторный выдох через рот, возникающий при раздражении гортани и бронхов. При кашле происходит глубокий вдох, за которым следует усиленный резкий выдох. Голосовая щель открывается и происходит выброс воздуха, сопровождаемый звуком кашля.

Гуморальная регуляция процесса дыхания

На активность дыхательного центра влияет целый ряд веществ, действующих гуморально.

Например, в стенках многих сосудов расположены рецепторы, возбуждающиеся при повышении содержания углекислого газа в крови. От них импульсы передаются в дыхательный центр, вызывая учащение дыхания.

Увеличение концентрации углекислого газа в крови возбуждает дыхательный центр и вызывает учащение и углубление дыхания.

На деятельность дыхательного центра влияют уровень артериального давления, температурные, болевые и другие раздражители.

Чем больше физическая и умственная нагрузка на организм, тем больше ему нужно энергии, а значит, и кислорода для её получения. Поэтому при активной деятельности одновременно увеличивается частота и глубина дыхания, а также учащается ритм сердцебиений и объём крови, выбрасываемый из сердца в круги кровообращения.

Обрати внимание!

Дыхательные движения регулируются нервным и гуморальным путём.

Источники:

Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г./Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8 класс.– М.: Просвещение

Любимова З.В., Маринова К.В. Биология. Человек и его здоровье. 8 класс – М.: Владос

Лернер Г.И. Биология: Полный справочник для подготовки к ЕГЭ: АСТ, Астрель

http://www.infoniac.ru/news/Lyubopytnye-fakty-o-chihanii.html

Регуляция дыхания [1967 Татаринов В.Г. — Анатомия и физиология]

Регуляция дыхания. Механизмы регуляции дыхания.

Механизм регуляции дыхания очень сложный. В схематическом изложении он сводится к следующему. В продолговатом мозгу имеется скопление нервных клеток, регулирующих дыхание, — дыхательный центр. Наличие его отмечал русский ученый Н. А. Миславский в 1885 г. В дыхательном центре различают два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха. Функция обоих отделов взаимосвязана: при возбуждении отдела вдоха происходит торможение отдела выдоха и, наоборот, возбуждение отдела выдоха сопровождается торможением отдела вдоха. Помимо дыхательного центра, заложенного в продолговатом мозгу, в регуляции дыхания участвуют специальные скопления нервных клеток в мосту и в промежуточном мозгу. Свое влияние на дыхательные мышцы, от которых зависит изменение объема грудной клетки при вдохе и выдохе, дыхательный центр оказывает не прямо, а через спинной мозг. В спинном мозгу находятся группы клеток, отростки которых (нервные волокна) идут в составе спинномозговых нервов к дыхательным мышцам. При возбуждении дыхательного центра (отдела вдоха) нервные импульсы передаются в спинной мозг, а оттуда по нервам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение; в результате происходит расширение грудной клетки и вдох. Прекращение передачи импульсов из дыхательного центра (при торможении отдела вдоха) в спинной мозг, а от него к дыхательным мышцам сопровождается расслаблением этих мышц; в результате грудная клетка спадается и наступает выдох.

Читайте также:  Типы кератина в опухолях кожи. Инициация-промоция у животных.

В дыхательном центре происходит попеременно смена состояния возбуждения и торможения (отдела вдоха и отдела выдоха), что обусловливает ритмичные чередования вдоха и выдоха. Изменение состояния дыхательного центра зависит от нервных и гуморальных влияний. При этом важная роль принадлежит рецепторам легких и углекислоте, находящейся в крови.

Во время вдоха легкие растягиваются и благодаря этому раздражаются окончания блуждающего нерва, заложенные в ткани легкого. Нервные импульсы, возникшие в рецепторах, передаются по блуждающему нерву в дыхательный центр, вызывая возбуждение отдела выдоха и одновременно торможение отдела вдоха.

В результате передача импульсов из дыхательного центра в спинной мозг прекращается происходит выдох. При выдохе ткань легкого спадается, рецепторы легкого не раздражаются, нервные импульсы из рецепторов в дыхательный центр не поступают. В результате отдел выдоха приходит в состояние торможения, одновременно отдел вдоха возбуждается и наступает вдох.

Затем снова все повторяется. Таким образом осуществляется автоматическая саморегуляция дыхания: вдох вызывает выдох, а выдох обусловливает вдох.

Углекислота является специфическим возбудителем дыхания. При накоплении углекислоты в крови до определенной концентрации раздражаются специальные рецепторы стенок кровеносных сосудов.

Возникшие в рецепторах импульсы передаются по нервным волокнам в дыхательный центр (отдел вдоха) и вызывают его возбуждение, что сопровождается углублением и учащением дыхания.

Помимо этого, углекислота оказывает и прямое воздействие на дыхательный центр: повышение концентрации углекислоты в крови, омывающей дыхательный центр, вызывает его возбуждение. Уменьшение концентрации углекислоты в крови сопровождается, наоборот, снижением возбудимости дыхательного центра (отдела вдоха).

Если в результате интенсивной мышечной работы или по другим причинам в крови скапливается избыточное количество углекислого газа, то вследствие возбуждения дыхательного центра дыхание становится учащенным — возникает одышка.

В результате этого углекислый газ быстро выводится из организма и содержание его в крови становится нормальным. Нормальной становится и частота дыхания.

Скопление углекислого газа автоматически вызывает быстрое его выведение и тем самым снижение возбудимости дыхательного центра (отдела вдоха).

Наряду с избытком углекислого газа возбуждение дыхательного центра вызывают и недостаток кислорода, а также некоторые другие вещества, поступившие в кровь, в частности специальные лекарственные вещества.

Следует отметить, что рефлекторное влияние на дыхательный центр оказывает не только раздражение рецепторов стенок кровеносных сосудов и рецепторов самих легких, но и другие воздействия (например, раздражение слизистой оболочки носа нашатырным спиртом, раздражение кожи холодной водой и др.).

Дыхание подчинено коре головного мозга, доказательством чего является то, что человек может произвольно задерживать дыхание (правда, на очень короткое время) или изменять его глубину и частоту.

Свидетельством корковой регуляции дыхания является и учащение дыхания при эмоциональных состояниях. С дыханием связаны защитные акты: кашель и чиханье.

Осуществляются они рефлекторно, причем центры этих рефлексов находятся в продолговатом мозгу.

Кашель

Лекция 3 физиологические механизмы нервной и гуморальной регуляции дыхания — научное обозрение. медицинские науки (научный журнал)

1

Чеснокова Н.П 1

Брилль Г.Е. 1

Моррисон В.В. 1

Понукалина Е.В. 1

Полутова Н.В. 1
1 ФГБОУ ВО «Саратовский Государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского Минздрава России»

  • 3.1 Нервная регуляция дыхания
  • Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов продолговатого мозга, обладающих ритмической активностью и определяющих ритм дыхательных движений. Бульбарный дыхательный центр выполняет две основные функции:
  • 1) регуляцию двигательной активности дыхательных мышц (двигательная функция);
  • 2) гомеостатическую, связанную с изменением характера дыхания при сдвигах газового состава и кислотно-основного равновесия в крови и тканях.
  • Двигательная функция дыхательного центра заключается в генерации дыхательного ритма и его паттерна (длительности вдоха, выдоха, величины дыхательного объема).
  • Нейроны дыхательного центра расположены в дорсомедиальной и вентролатеральной областях продолговатого мозга, образуя так называемую дорсальную и вентральную дыхательные группы. В указанных дыхательных группах расположены следующие виды нейронов:
  • 1) ранние инспираторные, максимальная частота разряда которых приходится на начало инспирации;
  • 2) поздние инспираторные нейроны, максимальная частота разряда – в конце инспирации;
  • 3) полные инспираторные нейроны, характеризующиеся постоянной активностью в течение фазы вдоха;
  • 4) постинспираторные нейроны, максимальный разряд которых обнаруживается в течение выдоха;
  • 5)экспираторные нейроны, активность которых возрастает во второй части выдоха;
  • 6) преинспираторные нейроны, максимальный пик активности проявляют перед началом вдоха.
  • В структурах бульбарного дыхательного центра различают так называемые респираторно-связанные нейроны, активность которых совпадает с ритмом дыхания, но они не иннервируют дыхательные мышцы, а обеспечивают иннервацию верхних дыхательных путей.

В соответствии с локализацией нейронов бульбарного дыхательного центра, различают дорсальную дыхательную группу (ДДГ) и вентральную дыхательную группу (ВДГ). Нейроны дорсальной дыхательной группы получают афферентные сигналы от легочных рецепторов растяжения по волокнам n. Vagus. Только часть инспираторных нейронов дорсальной группы дыхательного центра связана аксонами с дыхательными мотонейронами спинного мозга, преимущественно с контрлатеральной стороной.

Вентральная дыхательная группа расположена латеральнее обоюдного ядра продолговатого мозга, подразделяется на ростральную и каудальную части. Причем, ростральная часть вентральной дыхательной группы представлена ранними, поздними, полными инспираторными и постинспираторными нейронами.

Дорсальная и вентральная группы нейронов в правой и левой половинах продолговотого мозга взаимосвязаны как в пределах одной половины, так и с нейронами противоположной стороны. В синхронизации деятельности контрлатеральных нейронов бульбарного дыхательного центра участвуют проприобульбарные нейроны и экспираторные нейроны комплекса Бетцингера.

Касаясь функциональных особенностей отдельных нейронов бульбарного дыхательного центра, следует отметить, что ранние инспираторные нейроны (активируются в момент вдоха) называют еще проприобульбарными, так как не направляют свои аксоны за пределы дыхательного центра продолговатого мозга и контактируют только с другими типами дыхательных нейронов. Часть полных и поздних инспираторных нейронов направляет свои аксоны к дыхательным мотонейронам спинного мозга. Все экспираторные нейроны каудальной части вентральной дыхательной группы направляют аксоны в спинной мозг. При этом 40% экспираторных нейронов иннервируют внутренние межреберные мышцы, а 60% — мышцы брюшной стенки.

  1. Таким образом, нейроны бульбарного дыхательного центра в зависимости от их значимости в регуляции внешнего дыхания разделяют на три группы:
  2. 1) нейроны, иннервирующие мышцы верхних дыхательных путей и регулирующие поток воздуха в дыхательных путях;
  3. 2) нейроны, синаптически связанные с мотонейронами спинного мозга и регулирующие активность мышц вдоха и выдоха;
  4. 3) проприобульбарные нейроны, участвующие в генерации дыхательного ритма, аксоны которых обеспечивают связь только с нейронами продолговатого мозга.
  5. Подобно многим физиологическим системам контроля, система управления дыханием организована как контур отрицательной обратной связи.

Афферентация с различных рецепторных зон интегрируется в бульбарном дыхательном центре. Последний, в свою очередь, генерирует импульсацию к мотонейронам спинального отдела дыхательного центра, регулирующего сократительную активность дыхательной мускулатуры.

Важная роль в регуляции внешнего дыхания отводится центрам варолиева моста, в частности, пневмотаксическому центру. Последний включает медиальное, парабрахиальное ядро и ядро Келликера. В парабрахиальном ядре находятся преимущественно инспираторные, экспираторные и фазопереходные нейроны. Ядро Келликера содержит инспираторные нейроны.

Дыхательные нейроны моста участвуют в механизмах смены фаз дыхания, регулируют величину дыхательного объема.

Непосредственными регуляторами сократительной способности дыхательных мышц являются спинальные мотонейроны, получающие информацию по нисходящим ретикулоспинальным путям от бульбарного дыхательного центра.

Как известно, нейроны диафрагмального нерва расположены узким столбом в медиальной части вентральных рогов от СIII до CV. Подавляющее количество волокон диафрагмального нерва являются аксонами α-мотонейронов, а меньшая часть представлена афферентными волокнами мышечных и сухожильных веретен диафрагмы, а также рецепторов плевры, брюшины и свободных нервных окончаний самой диафрагмы.

  • Мотонейроны, иннервирующие межреберные мышцы, расположены в передних рогах спинного мозга на уровне TIV-TX, из них часть нейронов регулирует сокращения межреберных мышц, а другая часть – их позно-тоническую активность.
  • Обращает на себя внимание тот факт, что активность спинальных мотонейронов, обеспечивающих регуляцию двигательной активности межреберных мышц и диафрагмы, в свою очередь, находится под контролем инспираторных нейронов спинного мозга, расположенных на уровне СI-CII вблизи латерального края промежуточной зоны серого вещества.
  • В обеспечении дыхания, особенно в условиях патологии, участвуют мышцы брюшной стенки, получающие иннервацию от мотонейронов спинного мозга на уровне TIV-LIII.
Читайте также:  Верошпирон таблетки 25 мг, капсулы 50 мг и 100 мг - инструкция по применению, формы выпуска, аналоги и отзывы

Методическая разработка урока на тему: «Механизмы вдоха и выдоха. Регуляция дыхания. Функциональные возможности дыхательной системы как показатель здоровья. Охрана воздушной среды» Биология. 8 класс

  • Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение
  • «Лицей № 120 г. Челябинска»
  • Методическая разработка урока на тему:

«Механизмы вдоха и выдоха. Регуляция дыхания. Функциональные возможности дыхательной системы как показатель здоровья. Охрана воздушной среды»

  1. Биология. 8 класс
  2. (Технологии личностно-ориентированного обучения, технологии проблемного обучения, технологии деятельностного подхода, здоровьесберегающие технологии,
  3. игровые технологии, тестовые технологии)
  4. Подобряева Людмила Михайловна,
  5. учитель биологии высшей категории
  6. МБОУ «Лицей № 120 г. Челябинска»
  7. Челябинск, 2020
  8. Уроки на тему «Дыхательная система»
  9. Подобряева Людмила Михайловна

Тема: Механизмы вдоха и выдоха. Регуляция дыхания. Функциональные возможности дыхательной системы как показатель здоровья. Охрана воздушной среды.

Цель: Раскрыть механизм дыхательных движений . Показать значение дыхательных движений, как необходимого условия для осуществления газообмена в легких. Обогатить понятия о нервной и гуморальной регуляции на примере регуляции дыхательных движений. Показать необходимость охраны воздушной среды.

Задачи урока:

  1. Образовательные: Рассмотреть механизм дыхательных движений в свете общего понятия о взаимосвязи строения и функции. Показать приспособленность организма человека обеспечивать интенсивное поступление кислорода и выделение углекислого газа из легких.

    Дать представление о нервно-гуморальной регуляции дыхания в развитии понятий об интеграции функций и связи нервных и гуморальных факторов. Конкретизировать понятие о нервно-гуморальной регуляции дыхания на доступных примерах, несложных самонаблюдениях.

  2. Развивающие: Научить выявлять приспособленность строения органов дыхания и к их функциям, выявлять дыхательную функцию как функцию всего целого организма, обеспечивающую его взаимосвязь с внешней средой. Продолжить формировать умения работать с учебником, рисунками, схемами, таблицами, проводить несложные самонаблюдения, делать их анализ и выводы.

  3. Воспитывающие: Раскрыть приспособленность механизма дыхания человека как результат эволюции. Раскрыть природу физиологических потребностей человека, являющихся следствием внутренних обменных процессов, протекающих в тканях организма человека.

    Воспитывать убеждения о пользе физической культуры для организма (значение физической зарядки; упражнений, развивающих дыхательные мышцы; анализ различных видов спорта с точки зрения их благотворного воздействия на развитие органов дыхания); принципов укрепления и сохранения здоровья, подчеркнуть громадное влияние на весь организм умения правильно дышать.

  • Новые понятия: Легочная и пристеночная плевра, плевральная полость, диафрагма,, межреберные мышцы, дыхательный центр, продолговатый мозг, рефлекторная и гуморальная регуляция.
  • Тип урока: комбинированный.
  • Вид урока: анатомо-физиологический.
  • Методы ведения урока:
  • словесные: объяснение, беседа, рассказ;
  • наглядные: демонстрация таблиц, схем, рисунков;
  • практические: проведение самонаблюдений, функциональных дыхательных проб.

Ход урока

  1. Организационный момент.

  2. Проверка изученного материала. Учет знаний.

Что такое дыхание? Из каких этапов состоит дыхательный процесс у человека?

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление кислорода, использование его в окислении органических веществ и удаление углекислого газа и некоторых других веществ. Сущность дыхания состоит в поглощении из внешней среды кислорода. Поступление его в кровь и выделение во внешнюю среду углекислого газа.

Вы знаете, что живые организмы для своего существования нуждаются в кислороде. Еще древнегреческий философ Анаксимен, наблюдая за дыханием животных и человека, считал воздух условием жизни. Великий врач Древней Греции Гиппократ называл воздух «Пастбищем жизни».

Без воздуха человек гибнет через несколько минут (7-10 минут). Хотя некоторые люди могут задерживать дыхание на 3-4 минуты, а иногда до 6-10 минут. Но более длительное кислородное голодание приводит к смерти.

Люди долго не знали, что для дыхания одного человека в герметически закрытом помещении требуется не менее 2 м 3 воздуха на 1 час. Люди не раз гибли, оказавшись в наглухо закрытых помещениях.

Так в 1846 году на судне «Мэри Самс» погиб батальон солдат, укрывшихся во время бури в трюме, хотя судно осталось абсолютно невредимым. Почему же человек не может не дышать?

Постоянный приток кислорода к клеткам необходим, так как в них происходит обмен веществ. А прекращение обмена веществ приводит к гибели организма. Для нормальной жизнедеятельности организму требуется энергия.

Ее источник в организме – непрерывный распад и окисление органических веществ. Так как в процессах окисления участвует кислород, то клетки нуждаются в постоянном его притоке.

В результате окисления любых органических веществ образуются углекислый газ и вода, которые удаляются из организма и выделяется энергия.

  1. Какова же основная функция дыхательной системы?
  2. Основная функция дыхательной системы состоит в том, чтобы снабжать кровь достаточным количеством кислорода и удалять из нее углекислый газ, а следовательно обеспечивать обмен веществ и энергии в организме человека.
  3. Из каких органов состоит дыхательная система?
  4. Покажите на таблице расположение органов дыхания.
  5. Учащийся работает у доски по таблице, называя особенности строения в связи с выполняемой функцией.
    1. Программированный контроль.

Установить соответствие между органами дыхательной системы и выполняемыми функциями:

  1. Слизистая оболочка

  2. Легочные пузырьки

  3. Легкие

  4. Бронхи

  5. Трахея

  6. Надгортанник

  7. Гортань

  8. Хрящевые полукольца

  9. Плевра

  10. Носовая полость.

А. Орган, не пропускающий пищу в гортань.

Б. Приспособление, которое не дает трахее сужаться.

В. Орган, очищающий вдыхаемый воздух от пыли и микробов, согревающий его.

Г. Поверхностный слой воздухоносных путей.

Д. Начальная часть воздухоносных путей.

Е. Выстилает наружную поверхность легких.

Ж. Покрывает стенку грудной полости изнутри.

Основы физиологии дыхания

Основной (хотя и не единственной) функцией легких является обеспечение нормального газообмена.

Внешнее дыхание — это процесс газообмена между атмосферным воздухом и кровью в легочных капиллярах, в результате которого происходит артериализация состава крови: повышается давление кислорода и снижается давление СО2.

Интенсивность газообмена в первую очередь определяется тремя патофизиологическими механизмами (легочной вентиляцией, легочным кровотоком, диффузией газов через альвеолярно-капиллярную мембрану), которые обеспечиваются системой внешнего дыхания.

Легочная вентиляция

Легочная вентиляция определяется следующими факторами (А.П. Зильбер):

  1. механическим аппаратом вентиляции, который, в первую очередь, зависит от активности дыхательных мышц, их нервной регуляции и подвижности стенок грудной клетки;
  2. эластичностью и растяжимостью легочной ткани и грудной клетки;
  3. проходимостью воздухоносных путей;
  4. внутрилегочным распределением воздуха и его соответствием кровотоку в различных отделах легкого.

При нарушениях одного или нескольких из приведенных выше факторов могут развиваться клинически значимые вентиляционные нарушения, проявляющиеся несколькими типами вентиляционной дыхательной недостаточности.

Из дыхательных мышц наиболее значимая роль принадлежит диафрагме. Ее активное сокращение приводит к уменьшению внутригрудного и внутриплеврального давления, которое становится ниже атмосферного давления, в результате чего и происходит вдох.

Вдох осуществляется за счет активного сокращения дыхательных мышц (диафрагмы), а выдох происходит в основном за счет эластической тяги самого легкого и грудной стенки, создающей экспираторный градиент давления, в физиологических условиях достаточный для выведения воздуха через воздухоносные пути.

При необходимости увеличения объема вентиляции происходит сокращение наружных межреберных, лестничных и грудинно-ключично-сосцевидных мышц (дополнительные инспираторные мышцы), также приводящее к увеличению объема грудной клетки и снижению внутригрудного давления, что способствует вдоху. Дополнительными экспираторными мышцами считают мышцы передней брюшной стенки (наружные и внутренние косые, прямые и поперечные).

Эластичность легочной ткани и грудной клетки

Эластичность легких. Движение потока воздуха во время вдоха (внутрь легких) и выдоха (из легких) определяется градиентом давления между атмосферой и альвеолами так называемым трансторакальным давлением (Ртр/т):

Ртр/т = Ральв — Ратм где Ралв, — альвеолярное, а Ратм — атмосферное давление.

Физиология дыхательной системы

Регуляция дыхания

Регуляцию дыхания можно определить как приспособление внешнего дыхания к потребностям организма. Главное в процес­сах регуляции дыхания: обеспечить смену дыхательных фаз.

Читайте также:  Бринтелликс таблетки 5 мг, 10 мг, 15 мг и 20 мг - инструкция по применению, формы выпуска и отзывы

Деятельность дыхательной системы должна быть адекватна метаболическим потребностям организма в целом. При физиче­ской работе скорость поглощения кислорода и удаления углеки­слого газа должна возрастать в несколько раз по сравнению с покоем. Для этого необходимо увеличить вентиляцию легких. Увеличение минутного объема дыхания может быть достигнуто путем повышения частоты и глубины дыхания.

Регуляция дыхания должна обеспечивать наиболее экономное соотношение между двумя параметрами.

При осуществлении некоторых рефлексов (глотательного, кашлевого, чихательного) и определенных видов деятельности, характерных для человека (речь, пение), характер дыхания должен изменяться, однако хи­мический состав артериальной крови должен оставаться более или»менее постоянным. Учитывая разнообразие запросов орга­низма для оптимального функционирования дыхательной систе­мы необходимы сложные регуляторные механизмы.

В системе управления дыханием можно выделить 2 основных контура:

Саморегуляторный – действует на уровне системы и включает дыхательный центр посредством активации механорецепторов легких, дыхательных мышц, центральных и периферических хеморецепторов. Данный уровень регуляции осуществляет поддер­жание постоянства газового состава крови.

Регуляторный, корректирующий — включает сложные пове­денческие условные и безусловные акты. На этом уровне проис­ходят процессы, приспосабливающие дыхание к изменяющимся условиям окружающей среды и жизнедеятельности организма.
Саморегуляторный контур.

Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов расположенных на различных уровнях ЦНС.

В продолговатом мозге находится главная часть дыхательного центра. Его делят на 3 области по преобладанию нейронов, вы­полняющих специфические функции.

1. «Центр вдоха» совпадает с. ростральным отделом обоюдно­го ядра. Здесь располагаются инспираторные нейроны (альфа-нейроны), которые разряжаются незадолго до вдоха и во время его. Они обладают автоматией, очень чувствительны к возбуж­дению и углекислому газу.

2. «Центр выдоха» располагается вдоль обоюдного ядра, здесь обнаружены экспираторные нейроны.

В медиальной инспираторной области, расположенной вдоль одиночного тракта, были обнаружены как альфа- нейроны, воз­буждающиеся при вдохе, так и бета-нейроны. Активность бета-нейронов увеличивается при максимальном растяжении легких. Полагают, что при активации бета-нейроны оказывают тормоз­ное влияние на альфа-нейроны.

В передней части варолиева моста, сразу за четверохолмием, об­наружено еще одно ядро, участвующее в регуляции дыхания, которое носит название пневмотаксический центр.

Пневмотаксический центр способствует периодической деятельности дыха­тельного центра, он увеличивает скорость развития инспиратор­ной активности, повышает возбудимость механизмов выключе­ния вдоха, ускоряет наступление следующей инспирации.

Также в каудальной части варолиева моста обнаружена группа клеток, получающих возбуждения от инспираторных нейронов и тормозящих активность экспираторных нейронов.

У животных с перерезкой ствола мозга через середину варолиева моста дыха­ние становится редким, очень глубоким с остановками на неко­торое время в фазе вдоха, получивших название айпнейзисов.

Группа клеток, создающая подобный эффект, получила название апнейстического центра.

Таким образом, нейроны моста при взаимодействии с нейронами продолговатого мозга обеспечивают нормальный цикл дыхания.

В регуляции дыхания принимают участие средний мозг, гипота­ламус, лимбико-ретикулярный комплекс, кора больших полуша­рий. Средний мозг играет важную роль в регуляции тонуса всей мускулатуры.

Гипоталамус выполняет интегрирующую роль в вегетативном обеспечении соматической деятельности; участвует в регуляции частоты и глубины дыхания, например, при болевых раздражениях, при эмоциональном возбуждении, при физиче­ской нагрузке.

Участие коры больших полушарий головного мозга в регуляции дыхания позволяет изменять частоту и глуби­ну дыхания в широком диапазоне.

Ритмическое чередование вдоха и выдоха связано с поперемен­ными разрядами инспираторных и экспираторных нейронов. Во время активности инспираторных нейронов экспираторные клет­ки «молчат», и наоборот. Это позволяет предположить, что инспираторные и экспираторные клетки оказывают друг на друга реципрокное тормозное влияние.

Инспираторные нейроны возбуждаются при постоянном поступ­лении ритмических импульсов с центральных и периферических хеморецепторов. Активность данных рецепторов находится в прямой зависимости от содержания в крови кислорода и углеки­слого газа (периферические хеморецепторы) и концентрации ионов водорода в ликворе (центральные хеморецеиторы).

Импульсы, поступающие от центральных и периферических хе­морецепторов, являются необходимым условием периодической активности нейронов дыхательного центра и соответствия вен­тиляции легких газовому составу крови.

Поток импульсов от альфа-инснираторных нейронов устремля­ется к ядрам дыхательных мышц спинного мозга, и, активируя их, вызывает сокращение диафрагмы и увеличение грудной клетки, а также возбуждают бета-инспираторные нейроны.

Одновременно в процессе увеличения объема грудной клетки, нарастают потоки импульсов от механорецепторов легких на бе­та-нейроны. Предполагают, что бета-инспираторные нейроны возбуждают инспираторно-тормозящие нейроны, замыкающиеся на альфа-инспираторных нейронах. Как следствие происходит прекращение вдоха и наступает выдох.

Феномен раздражения рецепторов растяжения легких и прекра­щение вдоха называется инспираторно- -тормозящим рефлексом Геринга- Брейера.

Напротив, если существенно уменьшить объем легких, то про­изойдет глубокий вдох. Дуга этого рефлекса начинается от ре­цепторов растяжения легочной паренхимы (подобные рецепторы обнаружены в трахее, бронхах, бронхиолах; некоторые из них реагируют па степень растяжения легочной ткани, другие только при уменьшении или увеличении растяжения – независимо от степени).

Афферентные волокна от рецепторов растяжения легких идут в составе блуждающих нервов, а эфферентное звено представлено двигательными нервами, идущими к дыхательной мускулатуре.

Физиологическое значение рефлексов Геринга-Брейера состоит в ограничении дыхательных экскурсий, благодаря рефлексу достигается соответствие глубины дыхания сиюминутным условиям функционирования организма, при котором работа дыхательной системы совершается более экономично. Кроме того, рефлекс препятствует перерастяжению легких.

Уменьшение при выдохе объема легких снижает поток импуль­сов с механорецепторов на бета- инспираторные нейроны и вновь наступает вдох..

Принудительное увеличение времени вдоха (например, при раздувании легких в период экспирации) продлевает время возбуж­дения рецепторов растяжения легких, и как следствие, задержи­вает наступление следующего вдоха – экспираторно-облегчающий рефлекс Геринга-Брейера. Таким образом, чередование вдоха и выдоха происходит по принципу отрицательной обратной связи.

Регуляторный контур

Основой активности альфа- инспираторных нейронов является постоянная активирующая импульсация от центральных и пери­ферических хеморецепторов. Роль ведущих возбуждающих аген­тов указанных рецепторных образований выполняют кислород и углекислый газ в крови, а также концентрация протонов в ликворе.

Однако на уровне регуляторного контура осуществляется опе­режающая регуляция без изменения газового состава в крови (стресс, эмоциональные состояния, творческий подъем). В отличие от саморегуляторного уровня, контролируемого гумо­ральными агентами, на регуляторном преобладающее влияние приобретает центральная нервная система.

Дыхательные рефлексы

Дыхательные рефлексы – опосредованные нервной системой ответные реакции организма на изменение внешней и внутрен­ней среды, изменяющий в первую очередь характер внешнего дыхания.

На ритм дыхания могут рефлекторно оказывать влияние раз­дражения различных отделов организма, а поскольку водителем ритма является дыхательный центр, то и афферентные пути рефлекторной дуги должны замыкаться на дыхательном центре, а эфферентные пути идут от центра к исполнительным структу­рам дыхательной системы. При этом можно выделить ряд рецеп­торных зон, оказывающих наибольшее влияние на ритм дыха­ния. Среди таких висцеро-пульмональных рефлексов наиболее известны:

Рефлекс Геринга-Брейера – если легкие сильно раздуть, то вдох рефлекторно затормозится и начинается выдох.

Рефлексы с дыхательных мышц – дыхательные мышцы (как лю­бые другие) содержат рецепторы растяжения – мышечные вере­тена.

В случае если либо вдох, либо выдох затруднены, веретена соответствующих мышц возбуждаются и в результате сокраще­ния этих мышц усиливаются.

Кроме того, афферентная импульсация от мышечных веретен поступает так же к дыхательным центрам, изменяя деятельность дыхательной мускулатуры.

1. Смена фаз дыхательного цикла может быть изменена импульсацией с обширных рецепторных полей висцеральной и па­риетальной плевры, которые связаны с парасимпатической и симпатической системами, диафрагмальными нервами.
2. Рефлексы с хеморецепторов (раздражителями служат повы­шение концентрации углекислого газа, понижение pH, снижение концентрации кислорода).
3.

Рефлексы с барорецепторов дуги аорты и синокаротидной зоны – повышение артериального давления приводит к тормо­жению как инспираторных, так и экспираторных нейронов, и в результате уменьшается как глубина, так и частота дыхания.
4. Рефлексы с кожных терморецепторов – сильное холодовое или тепловое воздействие на кожу приводит к возбуждению ды­хательных центров.
5.

Раздражение болевых рецепторов стимулирует дыхание.

6. Рефлексы с работающих мышц – импульсы с двигательных центров проводятся не только к рабочей мускулатуре, но также к дыхательным центрам, вызывая возбуждение дыхательных нейронов, т.е. имеет место феномен коиинервации.

По отделу нервной системы и характеру эфферентного ответа выделяют пульмоно-висцеральные рефлексы – это группа рефлекторных реакций, афферентное звено которых расположено в тканях легкого. Эфферентным звеном могут быть сосуды головного мозга, миокарда и брюшной полости, почки, печень.

По конечному эффекту дыхательные рефлексы подразделяют на:

1. Регуляторные (рефлекс Геринга – Брейера);
2. Защитные

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector