Co decyduje o rytmie oddechowym organizmu?
1. Centralne generatory wzorców oddechowych:
Podstawową kontrolę rytmu oddechowego sprawują wyspecjalizowane grupy neuronów w pniu mózgu, zwane centralnymi generatorami wzorców oddechowych (CRPG). Neurony te znajdują się w rdzeniu przedłużonym i moście. CRPG generują i koordynują podstawowy rytm oddychania.
2. Chemoreceptory:
Chemoreceptory to receptory czuciowe wrażliwe na zmiany składu chemicznego krwi i płynu mózgowo-rdzeniowego. Istnieją dwa typy chemoreceptorów zaangażowanych w kontrolę oddechu:
a. Chemoreceptory obwodowe:
Chemoreceptory obwodowe znajdują się w ciałach szyjnych, które są małymi skupiskami komórek położonymi w pobliżu tętnic szyjnych w szyi, oraz w ciałach aortalnych, które znajdują się w pobliżu łuku aorty w klatce piersiowej. Te chemoreceptory wyczuwają zmiany ciśnienia cząstkowego tlenu (PaO2), ciśnienia cząstkowego dwutlenku węgla (PaCO2) i pH krwi. Kiedy PaO2 spada, PaCO2 wzrasta lub pH spada, chemoreceptory obwodowe wysyłają sygnały do ośrodków oddechowych w pniu mózgu, co prowadzi do zwiększenia częstości i głębokości oddechów.
b. Centralne chemoreceptory:
Centralne chemoreceptory znajdują się w rdzeniu przedłużonym, w pobliżu CRPG. Reagują przede wszystkim na zmiany PaCO2 i pH płynu mózgowo-rdzeniowego. Kiedy PaCO2 wzrasta lub pH spada, centralne chemoreceptory stymulują ośrodki oddechowe, powodując wzmożenie aktywności oddechowej.
3. Mechanoreceptory:
Receptory rozciągania płuc to mechanoreceptory zlokalizowane w drogach oddechowych i tkankach płuc. Wyczuwają zmiany objętości płuc i oporu dróg oddechowych. Kiedy płuca ulegają nadmuchaniu podczas wdechu, receptory rozciągania wysyłają sygnały do pnia mózgu, hamując ośrodki oddechowe i prowadząc do wydechu. Odruch ten nazywany jest odruchem Heringa-Breuera.
4. Wyższe ośrodki mózgowe:
Wyższe ośrodki mózgowe, w tym kora mózgowa i układ limbiczny, mogą również wpływać na rytm oddechowy. Dobrowolna kontrola oddychania, taka jak wstrzymywanie oddechu lub głębokie westchnienie, odbywa się za pośrednictwem tych wyższych obszarów mózgu. Emocje i stres mogą również wpływać na wzorce oddechowe.
Rytm oddechowy to dynamiczny proces wynikający z integracji sygnałów z chemoreceptorów, mechanoreceptorów i wyższych ośrodków mózgowych, pod kontrolą centralnych generatorów wzorców oddechowych. Ta złożona zależność zapewnia, że organizm utrzymuje odpowiednią wentylację, aby sprostać wymaganiom metabolicznym i dostarczaniu tlenu do tkanek, jednocześnie eliminując dwutlenek węgla.
