W jaki sposób rdzeń kontroluje oddychanie?
1. Generowanie rytmu oddechowego :Rdzeń zawiera grupę neuronów zwanych ośrodkiem oddechowym lub generatorem rytmu oddechowego. Neurony te generują podstawowy rytm oddychania. Ośrodek oddechowy składa się z dwóch skupisk neuronów:
- Grupa dróg oddechowych grzbietowych (DRG) :Znajduje się w grzbietowej części rdzenia, DRG jest odpowiedzialny za wdech (wdech). Wysyła sygnały do przepony i mięśni międzyżebrowych, powodując ich skurcz i wciągnięcie powietrza do płuc.
- Grupa brzusznego układu oddechowego (VRG) :Umieszczony w brzusznej części rdzenia, VRG kontroluje wydech. Kiedy jest aktywny, VRG hamuje wdech i sprzyja rozluźnieniu przepony i mięśni międzyżebrowych, umożliwiając wydalenie powietrza z płuc.
2. Inspiracja :Podczas normalnego, cichego oddychania wdech jest napędzany głównie przez DRG. Wysyła sygnały do nerwów przeponowych, które unerwiają przeponę, główny mięsień oddechowy. Sygnały te powodują, że przepona kurczy się i przesuwa w dół, zwiększając objętość klatki piersiowej. Jednocześnie kurczą się mięśnie międzyżebrowe między żebrami, jeszcze bardziej rozszerzając klatkę piersiową. W efekcie powietrze dostaje się do płuc.
3. Wygaśnięcie :W spoczynku wydech jest procesem biernym, zachodzącym w wyniku odrzutu płuc i ściany klatki piersiowej. Gdy przepona i mięśnie międzyżebrowe rozluźniają się, sprężysty odrzut płuc przywraca je do pierwotnego kształtu, wypychając powietrze. VRG odgrywa rolę w modulowaniu wydechu podczas głębszych oddechów lub zwiększonego zapotrzebowania oddechowego poprzez aktywne hamowanie wdechu.
4. Centralna Chemorecepcja :Rdzeń zawiera chemoreceptory, które monitorują poziom dwutlenku węgla i jonów wodoru (pH) w płynie mózgowo-rdzeniowym (CSF). Te chemoreceptory wykrywają zmiany w środowisku chemicznym i wysyłają sygnały do ośrodka oddechowego. Wzrost stężenia dwutlenku węgla lub jonów wodoru stymuluje ośrodek oddechowy, prowadząc do zwiększenia szybkości i głębokości oddychania.
5. Kontrola odruchu :Rdzeń integruje również sygnały z różnych receptorów i odruchów zaangażowanych w regulację oddychania, takich jak:
- Baroreceptory :Znajdujące się w tętnicach szyjnych i łuku aorty baroreceptory wyczuwają zmiany ciśnienia krwi. Podwyższone ciśnienie krwi może prowadzić do odruchowego zmniejszenia częstości akcji serca i częstości oddechów.
- Receptory rozciągania płuc :Receptory te, zlokalizowane w drogach oddechowych, wyczuwają udęcie płuc i inicjują odruchy, które hamują dalszy wdech i sprzyjają wydechowi.
- Odruch Heringa-Breuera :Odruch ten jest wywoływany przez nadmierne napełnienie płuc. Kiedy płuca są nadmiernie rozciągnięte, aktywują receptory czuciowe nerwu błędnego, wysyłając sygnały do rdzenia, które hamują wdech i powodują wydech.
6. Integracja z wyższymi ośrodkami mózgowymi :Rdzeń odbiera sygnały z wyższych ośrodków mózgowych, takich jak most i kora mózgowa. Sygnały te mogą modyfikować rytm i wzór oddychania w odpowiedzi na dobrowolną kontrolę, emocje i stan zachowania.
Ogólnie rzecz biorąc, rdzeń działa jako centralny ośrodek kontroli oddychania, generując podstawowy rytm oddychania, reagując na zmiany chemiczne w organizmie, integrując bodźce odruchowe i koordynując z wyższymi ośrodkami mózgu, aby zapewnić odpowiednią wentylację.
