การควบคุมการหายใจ

การควบคุมการหายใจ การหายใจปกติถูกควบคุมโดยระบบประสาท ศูนย์ทางเดินหายใจเกี่ยวกับไขกระดูกและพอนไทน์ยังถูกควบคุมโดยสารเคมีในเลือด เช่น ความเป็นกรด-ด่างที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของ H+, CO2, O2 ในเลือดที่ควบคุมการทำงานของศูนย์ทางเดินหายใจของสมอง

การควบคุมการหายใจโดยระบบประสาทแบ่งออกเป็น 2 ส่วน

A. ศูนย์ทางเดินหายใจเกี่ยวกับไขกระดูกถูกควบคุมโดยศูนย์การหายใจและการหายใจ เมื่อเครื่องช่วยหายใจทำงาน การทำงานของเครื่องช่วยหายใจจะถูกระงับ (เกือบจะไม่ทำงาน) และแรงบันดาลใจและการหมดอายุจะถูกทำซ้ำสลับกัน ศูนย์ทางเดินหายใจทั้งสองแห่งมีเซลล์ประสาทสองประเภท ได้แก่ กลุ่มทางเดินหายใจหลัง (DRG) และกลุ่มทางเดินหายใจหน้าท้อง (VRG) โดยที่ DRG เป็นศูนย์หายใจและ VRG เป็นศูนย์หายใจ เซลล์ประสาทจำนวนมาก ศูนย์แต่ละแห่งจะประมวลผลแรงกระตุ้นของเส้นประสาทจากตัวรับ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเส้นประสาทรับความรู้สึก เมื่อมีแรงกระตุ้นบนเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก แรงกระตุ้นของเส้นประสาทจะถูกส่งไปยังศูนย์ผ่านทางอวัยวะประสาทสัมผัส มีเซลล์ประสาทสั่งการสองเซลล์ คือ เซลล์ประสาทเซลล์แรกหรือเซลล์ประสาท preganglionic เส้นประสาทที่ไซแนปส์กับเส้นประสาทสั่งการที่สองเรียกว่าเซลล์ประสาททุติยภูมิหรือโพสต์กงลีออน เส้นประสาทที่สั่งและสั่งการอวัยวะเป้าหมาย เช่น กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงและกะบังลม ประมวลผลสิ่งเร้าภายนอกด้วยปลายประสาทรับความรู้สึก จนกระทั่งมีการตอบสนองของกล้ามเนื้อที่ควบคุมโดยสมองที่เรียกว่าส่วนโค้งสะท้อนกลับ

กลไกการหายใจเกิดขึ้นเมื่อมีเส้นประสาทรับความรู้สึกส่งกระแสประสาทไปยังศูนย์การหายใจซึ่งมุ่งตรงไปยังปอด ยานี้ช่วยกระตุ้นการทำงานของถุงลมปอดให้ขยายออก สิ่งนี้ทำให้กล้ามเนื้อซี่โครงของกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายในยืดออกและกล้ามเนื้อไดอะแฟรม (เส้นใยกล้ามเนื้อเรย์) หย่อนยาน ดังนั้นเมื่อคุณหายใจเข้า ไดอะแฟรมของคุณจะเหยียดลง

ในเวลาเดียวกัน ช่องว่างระหว่างซี่โครงขยายขึ้นไปถึงซี่โครงแรก ซึ่งบ่งชี้ว่าความยาวลำตัวเพิ่มขึ้นในระหว่างการหายใจเข้า หน้าอกขยายไปข้างหน้าเมื่อไดอะแฟรมขยายตัวเมื่อแรงกระตุ้นของเส้นประสาทที่กระตุ้นการหายใจหยุดลง ศูนย์หายใจออกจะทำงานโดยส่งคำแนะนำผ่านแรงกระตุ้นไปยังกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายนอกเพื่อยืดกล้ามเนื้อ กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายในของซี่โครงและกล้ามเนื้อกะบังลมสั่งการหดตัวเพื่อขับก๊าซออกจากร่างกายผ่านการหายใจออก ซึ่งรวมถึงกล้ามเนื้อเรียบรอบถุงลมและท่อทางเดินหายใจ

การควบคุมการหายใจในศูนย์หายใจ pontine มีเซลล์ประสาทสองกลุ่มในพอนส์ที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการหายใจ: ศูนย์ภาวะหยุดหายใจขณะและศูนย์ภาวะหยุดหายใจขณะกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของศูนย์หยุดหายใจขณะส่งผลให้หายใจเข้า ฉันเข้าใจแล้ว ภาวะนี้เรียกว่าภาวะหยุดหายใจขณะหยุดหายใจ ศูนย์ภาวะหยุดหายใจขณะส่งแรงกระตุ้นเส้นประสาทไปยังศูนย์การหายใจเกี่ยวกับไขกระดูก ขณะที่ศูนย์ทางเดินหายใจเป็นศูนย์การหายใจที่รับผิดชอบในการควบคุมการหายใจ โดยส่งแรงกระตุ้นเส้นประสาท กระตุ้นศูนย์การหายใจ และกดจุดศูนย์กลางภาวะหยุดหายใจขณะ

การควบคุมทางเคมี การควบคุมการหายใจ

การควบคุมการหายใจ นอกจากความจำเป็นในการนำออกซิเจนเข้าสู่ร่างกายให้เพียงพอเพื่อตอบสนองความต้องการเมตาบอลิซึมของเซลล์แล้ว คาร์บอนไดออกไซด์ออกมาในปริมาณที่ใกล้เคียงกับที่สร้างโดยเซลล์ ดังนั้นการหายใจจึงทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างในเลือด เช่น การเปลี่ยนแปลงของปริมาณออกซิเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และความดัน มีตัวรับหรือตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ รวมถึงการเปลี่ยนแปลงของปริมาณไฮโดรเจนไอออน (H+) หรือ pH ของเลือด เรียกว่าตัวรับเคมีหรือตัวรับเคมีระบบทางเดินหายใจ ในการหายใจปกติ ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดมีบทบาทสำคัญในการควบคุมการหายใจ ในร่างกายมี baroreceptors ของ CO2 สองกลุ่ม: ตัวรับเคมีส่วนกลางและตัวรับเคมีส่วนปลาย เป็นตัวรับความไวสูงสำหรับการเปลี่ยนแปลงความดันโลหิตของคาร์บอนไดออกไซด์ นอกจากนี้ยังไวต่อการเปลี่ยนแปลงของไอออน เช่น H+ และ pH ของเลือด แต่จะไม่เปลี่ยนแปลงในความตึงเครียดของออกซิเจนในเลือด ตัวรับเคมีส่วนกลางซึ่งพบในสมองซีก เมื่อสมองส่วนนี้ถูกกระตุ้น แรงกระตุ้นทางประสาทสัมผัสจะถูกส่งไปยังศูนย์กลางของการควบคุมการหายใจ 93 Peripheral Chemoreceptors ตัวรับการเปลี่ยนแปลงทางเคมีนอกระบบประสาทส่วนกลางส่งผลให้หายใจเร็วขึ้นและแข็งแรงขึ้น

โดยปกติการเปลี่ยนแปลงของระดับ O2, CO2 และ H+ ในเลือดจากปกติกระตุ้นตัวรับ ตัวรับนี้ยังพบอยู่ในร่างกายของหลอดเลือดในผนังของ aortic arch ซึ่งเป็นกลไกที่ร่างกายควบคุมความเข้มข้นของ CO2, O2 และ H+ ในเลือดคือ , เป็นรีเฟล็กซ์ที่เรียกว่าคีโมรีเซพเตอร์ รีเฟล็กซ์ของตัวรับเคมีจะถูกสื่อกลางผ่านจุดภาพชัดและจุดศูนย์กลางระบบทางเดินหายใจของพอนส์ นอกเหนือจากการควบคุมการหายใจโดยระบบประสาท ควบคุมโดยสารเคมี เช่น O2, CO2, H+, การควบคุมการหายใจด้วยกลไกสะท้อนกลับ เป็นต้น นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาตอบสนองของ baroreceptor, ปฏิกิริยาตอบสนอง proprioceptor, การตอบสนองทางเดินหายใจ, การตอบสนองของเงินเฟ้อ ฯลฯ ซึ่งควบคุมการหายใจตามเงื่อนไข

กลไกที่ร่างกายสร้างขึ้นเพื่อขจัดสิ่งแปลกปลอมในทางเดินหายใจ เช่น ไอและจาม อาการไอ (couching) เป็นภาพสะท้อนที่ร่างกายใช้เพื่อป้องกันไม่ให้สิ่งแปลกปลอมและก๊าซระคายเคืองเข้าสู่หลอดลมฝอยและถุงลมเมื่อถูกกระตุ้นโดยตัวรับในกล่องเสียง กล่องเสียง และหูชั้นนอก Cough Reflex หรือ Pleural Stimulation ตัวรับที่กระตุ้นกระตุ้นจะส่งกระแสประสาท ไปยังศูนย์ไอหรือระบบทางเดินหายใจที่อยู่ในไขกระดูก ซึ่งจะส่งกระแสประสาทสั่งการไปยังกล้ามเนื้อหน้าอก กล้ามเนื้อหน้าท้องและกล่องเสียงซึ่งทำให้เกิดอาการไอและปิดช่องสายเสียงให้แน่น กล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจออกจะหดตัวอย่างรุนแรง สิ่งนี้จะเพิ่มแรงกดบนหน้าอกและหน้าท้องของคุณ เมื่อความดันภายในทรวงอกถึงระดับหนึ่ง ช่องสายเสียงจะค่อยๆ เปิดออก และเมื่อความดันช่องท้องเกินช่องทรวงอก ไดอะแฟรมจะถูกดันขึ้นและอากาศจะถูกขับออกทางช่องสายเสียงที่เปิดอยู่ เพดานอ่อนจะเปิดขึ้นเพื่อปิดช่องจมูกและปากยุบ เร็วมาก

การควบคุมทางระบบประสาทอัตโนมัติ

การควบคุมการหายใจ ขับรถเอง ไขกระดูก oblongata ซึ่งอยู่ด้านหลังช่องที่สี่โดยสมองของสะพาน สร้างและส่งสัญญาณเพื่อกระตุ้นกล้ามเนื้อทางเดินหายใจ ให้หายใจเป็นจังหวะปกติ ศูนย์ทางเดินหายใจของไขกระดูก oblongata ประกอบด้วยสองกลุ่ม ส่วนหลังที่ควบคุมการหายใจเรียกว่ากลุ่มทางเดินหายใจส่วนหลัง และกล้ามเนื้อทั้งสองข้างกระตุ้นสัญญาณประสาทให้หดตัวและหายใจเข้า การควบคุมการหายใจอยู่ด้านหน้าที่เรียกว่าการหายใจท้องซึ่งช่วยให้คุณหายใจออก โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคุณออกกำลังกายหรือถูกกระตุ้นให้หายใจมากขึ้นกว่าปกติ

กลุ่มทางเดินหายใจส่วนหลังกระตุ้นการหายใจหน้าท้องโดยการส่งสัญญาณเพื่อช่วยเพิ่มการหายใจออก เนื่องจากสัญญาณดังกล่าวทำให้กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงภายในและกล้ามเนื้อหน้าท้องหดตัว ทำให้คุณหายใจเอาอากาศมากกว่าปกติ ศูนย์ทางเดินหายใจของสะพานประกอบด้วยศูนย์ทางเดินหายใจส่วนบนและศูนย์ทางเดินหายใจส่วนล่างศูนย์ทางเดินหายใจส่วนล่างส่งสัญญาณที่กระตุ้นเส้นประสาทของกลุ่มทางเดินหายใจส่วนหลังของไขกระดูกเพื่อยืดระยะเวลาการหายใจศูนย์ทางเดินหายใจส่วนบนคือปริมาตรทางเดินหายใจ และอัตราการหายใจ

การควบคุมจิตใจโดยเปลือกสมอง ไฮโปทาลามัส และซีรีเบลลัมจะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาวะของร่างกายเพื่อให้เกิดการควบคุมการหายใจที่เหมาะสมกับกิจกรรม

  • การควบคุมการสะท้อนกลับ
    วิธีนี้ช่วยปรับระบบทางเดินหายใจให้เหมาะสมสำหรับกิจกรรมที่หลากหลายHerig Breuer Reflex มีตัวรับที่อยู่ในกล้ามเนื้อเรียบของทางเดินหายใจตั้งแต่หลอดลมไปจนถึงหลอดลม เมื่อตัวรับส่งสัญญาณไปถึง DRG ผ่านเส้นประสาท vagus มันจะหยุดหายใจเข้าและกระตุ้นการหายใจออกในเวลาต่อมา สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อปริมาณน้ำขึ้นน้ำลงเพิ่มขึ้น 1.5 เท่า
  • การจัดการสารเคมี
    สารเคมีที่เกี่ยวข้องคือ CO2, O2 และ H พร้อมตัวรับ Chemorrecegtor กระตุ้นตัวรับคีโมส่วนปลายเพื่อเพิ่มการหายใจ เพิ่ม H กระตุ้นตัวรับคีโมส่วนปลายเพื่อเพิ่มการหายใจ ขับ CO2 และลด H

ศูนย์ควบคุมการหายใจในสมอง มี 2 ส่วนคือ

ไขกระดูกประกอบด้วยกลุ่มทางเดินหายใจส่วนหลังซึ่งกระตุ้นแรงบันดาลใจและกลุ่มทางเดินหายใจหน้าท้องซึ่งกระตุ้นการหมดอายุ บ่อมีหน้าที่รับคำสั่งจากกลุ่มทางเดินหายใจส่วนหลังให้หายใจเข้า ภายในส่วนนี้ของสมองจะมีศูนย์ทางเดินหายใจที่ควบคุมปริมาณอากาศที่หายใจเข้าและออก โทร สมองทั้งสองส่วนนี้ควบคุมโดยเส้นประสาทสมองที่ 10 หรือเส้นประสาทวากัส ซึ่งเป็นเส้นประสาทรับความรู้สึกสำหรับลำคอ กล่องเสียง ช่องอก และช่องท้อง และเส้นประสาทสั่งการออกจากไขกระดูก , กล่องเสียง, ปากและอวัยวะภายในช่องท้อง.

กล้ามเนื้อที่ช่วยในการหายใจ ในระหว่างการหายใจเข้าไป กล้ามเนื้อกะบังลมจะหดตัวและซี่โครงจะขยายออก ทำให้ช่องอกมีปริมาตรเพิ่มขึ้น ระหว่างการหายใจออกไดอะแฟรมจะลอยขึ้น กล้ามเนื้อหน้าท้องช่วยให้คุณหายใจออกอย่างมีพลัง กล้ามเนื้อที่ใช้หายใจ ไดอะแฟรมเป็นกล้ามเนื้อรูปโดม กะบังลมด้านซ้ายอยู่เหนือกะบัง และด้านขวาเป็นกล้ามเนื้อที่มีความสำคัญต่อการหายใจเหนือตับ โดยการบริโภคประมาณสองในสามของอากาศที่คุณหายใจเข้าในแต่ละครั้ง เกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อผนังกั้นช่องจมูก

กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงคือกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครง 11 มัดที่ด้านซ้ายและด้านขวา เมื่อกล้ามเนื้อหดตัว ซี่โครงด้านหน้าจะขยับขึ้นและหน้าอกจะขยายไปข้างหน้า การหดตัวของกล้ามเนื้อนี้ ซึ่งเพิ่มพื้นที่หน้าอก หายใจเข้าประมาณหนึ่งในสามของปริมาณอากาศที่คุณหายใจเข้าในหนึ่งลมหายใจ กล้ามเนื้อพิเศษที่ช่วยให้คุณหายใจได้ เช่น กล้ามเนื้อหลังคอ กล้ามเนื้อ sternocleidomastoid จะทำงานโดยการหายใจที่เพิ่มขึ้น เช่น ระหว่างออกกำลังกาย การไอ จาม หรือโรคทางเดินหายใจอุดกั้น การควบคุมการหายใจ

กล้ามเนื้อที่ใช้หายใจออก การหายใจออกมักจะเกิดขึ้นเองโดยไม่ต้องใช้กล้ามเนื้อ เป็นกระบวนการผ่อนคลาย ทำให้ไดอะแฟรมและซี่โครงด้านนอกของกล้ามเนื้อเคลื่อนตัวในแนวกลาง ทำให้กล้ามเนื้อหายใจออกหดตัวเมื่อหายใจเพิ่มขึ้น เช่น ระหว่างออกกำลังกายที่เป็นโรคทางเดินหายใจอุดกั้น กล้ามเนื้อหน้าท้องเป็นกล้ามเนื้อหายใจที่สำคัญที่สุด การหดตัวของกล้ามเนื้อทำให้ซี่โครงมารวมกัน ลำตัวโค้งเข้าด้านใน เพิ่มความดันภายในช่องท้อง และดันกล้ามเนื้อของไดอะแฟรมขึ้น กล้ามเนื้อนี้ทำงานในเด็กเล็ก หายใจถี่ขึ้น เช่น ไอ ถ่ายอุจจาระลำบาก อาเจียน หรือโรคทางเดินหายใจอุดกั้น

บทความที่เกี่ยวข้อง