69. Дыхательный центр. Уровни регуляции дыхания (спинальный, стволовой, гипоталамический, корковый).

Дыхательный центр, как и любой другой, представляет собой совокупность нейронов, расположен­ных на различных уровнях ЦНС.

В продолговатом мозге нахо­дится главная часть дыхательного центра. Об этом свидетельствуют исследования М.Флуранса (1794—1867). Он обнаружил, что разру­шение медиальной части продолговатого мозга в нижнем углу ромбовидной ямки ведет к полной остановке дыхания. Позже Н.А.Миславский (1885) установил наличие двух структур, ответственных за вдох и выдох.

Мост играет важную роль в регуляции продолжительности фаз вдоха, выдоха и паузы между ними. Нейроны моста при взаи­модействии с нейронами продолговатого мозга обеспечивают нормальный цикл дыха­ния.

Мотонейроны спинного мозга получают импульсы от нейронов продол­говатого мозга и посылают их к дыхательным мышцам по диафрагмальному и межребер­ным нервам. Центр диафрагмальных нервов находится в основном в 3—4-м шейных сег­ментах спинного мозга. Центры межребер­ных нервов, иннервирующих мускулатуру грудной клетки, локализуются в грудном от­деле спинного мозга (4—10-й сегменты),

В частности, средний мозг играет важ­ную роль в регуляции тонуса всей мускула­туры организма, в том числе и дыхательной. Гипоталамус выполняет интегрирующую роль в вегетативном обеспечении сомати­ческой деятельности, в том числе участвует в регуляции частоты и глубины дыхания при физической деятельности, повышении тем­пературы внешней и внутренней среды (теп­ловая одышка).

Об участии коры большого мозга в регуля­ции дыхания свидетельствует тот факт, что частоту и глубину дыхания можно изменять произвольно в широком диапазоне. Но произвольная задержка дыхания не может быть длительной — наступает непреодолимая по­требность возобновить дыхание. О роли коры мозга свидетельствует также усиление дыха­ния перед стартом или по любому условно-рефлекторному сигналу. Минимальная физи­ческая нагрузка (несколько шагов в течение 1—2 мин) бескоркового животного в экспе­рименте вызывает у него длительную одыш­ку. Благодаря коре большого мозга при вы­полнении физических упражнений интен­сивность дыхания становится адекватной по­требностям организма (более экономное ды­хание). Это связано также и с тем, что сами движения становятся более экономными.

70. Регуляция дыхания при физической нагрузке и в условиях высокогорья.

Атмосферное давление понижается при подъеме на высоту. Это сопровождается одновременным снижением парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. На уровне моря оно составляет 105 мм.рт.ст. На высоте 4000 м уже в 2 раза меньше. В результате уменьшается напряжение кислорода в крови. Возникает гипоксия. При быстром падении атмосферного давления наблюдается острая гипоксия. Она сопровождается эйфорией, чувством ложного благополучия, и скоротечной потерей сознания. При медленном подъеме гипоксия нарастает медленно. Развиваются симптомы горной болезни. Первоначально появляется слабость, учащение и углубление дыхания, головная боль. Затем начинаются тошнота, рвота, резко усиливаются слабость и одышка. В итоге также наступает потеря сознания, отек мозга и смерть. До высоты 3 км у большинства людей симптомов горной болезни не бывает. На высоте 5 км наблюдаются изменения дыхания, кровообращения, высшей нервной деятельности. На высоте 7 км эти явления резко усиливаются. Высота 8 км является предельной для жизнедеятельности высоте организм страдает не только от гипоксии, но и от гипокапнии. В результате снижения напряжения кислорода в крови возбуждаются хеморецепторы сосудов. Дыхание учащается и углубляется. Из крови выводится углекислый газ и его напряжение падает ниже нормы. Это приводит к угнетению дыхательного центра. Несмотря на гипоксию дыхание становится редким и поверхностным. В процессе адаптации к хронической гипоксии выделяют три стадии. На первой, аварийной, компенсация достигается за счет увеличения легочной вентиляции, усиления кровообращения, повышения кислородной емкости крови и т.д. На стадии относительной стабилизации происходят такие изменения систем, организма, которые обеспечивают более высокий, и выгодный уровень адаптации. В стабильной стадии физиологические показатели организма становятся устойчивыми за счет ряда компенсаторных механизмов. Так кислородная емкость крови увеличивается не только за счет возрастания количества эритроцитов, но и 2,3-фосфоглицерата в них. За счет 2,3-фосфоглицерата улучшается диссоциация оксигемоглобина в тканях. Появляется фетальный гемоглобин, имеющий более высокую способность связывать кислород. Одновременно повышается диффузионная способность легких и возникает "функциональная эмфизема". Т.е. в дыхание включаются резервные альвеолы и увеличивается функциональная остаточная емкость. Энергетический обмен понижается, но повышается интенсивность обмена углеводов.

Гипоксия это недостаточное снабжение тканей кислородом. Формы гипоксии:

1. Гипоксемическая гипоксия. Возникает при снижении напряжения кислорода в крови (уменьшение атмосферного давления, диффузионной способности легких и т.д.).

2. Анемическая гипоксия. Является следствием понижения способности крови транспортировать кислород (анемии, угарное отравление).

3. Циркуляторная гипоксия. Наблюдается при нарушениях системного и местного кровотока (болезни сердца и сосудов).

4. Гистотоксическая гипоксия. Возникает при нарушении тканевого дыхания (отравление цианидами).