Дыхание и вегетативная нервная система
Вам не нужно думать о дыхании, потому что вегетативная нервная система вашего тела контролирует его, как и многие другие функции в вашем организме. Если вы попытаетесь задержать дыхание, ваше тело отменит ваше действие и заставит вас выпустить это дыхание и снова начать дышать. Дыхательные центры, которые контролируют скорость вашего дыхания, находятся в стволе или сердцевине мозга. Нервные клетки, которые живут в этих центрах, автоматически посылают сигналы диафрагме и межреберным мышцам, чтобы они сжимались и расслаблялись через регулярные промежутки времени. Однако, на активность дыхательных центров могут влиять эти факторы:
Кислород: Специализированные нервные клетки аорты и сонных артерий, называемые периферическими химиорецепторами, контролируют концентрацию кислорода в крови и питают дыхательные центры. Если концентрация кислорода в крови снижается, они сообщают дыхательным центрам об увеличении скорости и глубины дыхания.
Углекислый газ: Периферийные химиорецепторы также контролируют концентрацию углекислого газа в крови. Кроме того, центральный химиорецептор в спинном мозге контролирует концентрацию углекислого газа в спинномозговой жидкости (CSF), которая окружает мозг и спинной мозг; углекислый газ легко диффундирует в CSF из крови. Если концентрация углекислого газа становится слишком высокой, то оба типа химиорецепторов сигнализируют дыхательным центрам об увеличении скорости и глубины дыхания. При увеличении скорости дыхания концентрация углекислого газа возвращается в нормальное состояние, а затем частота дыхания замедляется.
Ион водорода (pH): Периферийные и центральные химиорецепторы также чувствительны к pH крови и CSF. Если концентрация ионов водорода увеличивается (то есть, если жидкость становится более кислой), то химиорецепторы сообщают дыхательным центрам о необходимости ускорения. На концентрацию ионов водорода сильно влияет концентрация углекислого газа и бикарбоната в крови и CSF.
Растяжка: Рецепторы растяжения в легких и грудной стенке контролируют количество растяжения в этих органах. Если легкие становятся слишком надутыми (растягиваются слишком сильно), они сигнализируют дыхательным центрам о выдохе и препятствуют вдохновению. Этот механизм предотвращает повреждение легких, которое может быть вызвано чрезмерным надуванием.
Сигналы от высших мозговых центров: Нервные клетки гипоталамуса и коры головного мозга также влияют на активность дыхательных центров. Во время боли или сильных эмоций гипоталамус подсказывает дыхательным центрам ускоряться. Нервные центры коры головного мозга могут добровольно указать дыхательным центрам на ускорение, замедление или даже остановку (задержание дыхания). Их влияние, однако, может быть преодолено химическими факторами (кислород, углекислый газ, pH).
Химические раздражители: Нервные клетки в дыхательных путях чувствуют присутствие нежелательных веществ в дыхательных путях, таких как пыльца, пыль, вредные пары, вода или сигаретный дым. Эти клетки затем сигнализируют дыхательным центрам о сокращении дыхательных мышц, вызывая чихание или кашель. При кашле и чихании воздух быстро и яростно выдыхается из легких и дыхательных путей, удаляя вредное вещество.
Из этих факторов наибольшее влияние оказывает концентрация углекислого газа в крови и CSF, за которой следует концентрация кислорода.
Иногда дыхательные центры временно перестают работать и посылают дополнительные импульсы на диафрагму. Эти импульсы вызывают нежелательные схватки (икота). То же самое происходит и у нерожденных детей; многие беременные женщины часто чувствуют икоту у своих малышей. Это происходит потому, что дыхательные центры развивающегося мозга ребенка работают точно так же, как и у взрослого, даже если он еще не дышит воздухом.
Легочная недостаточность
Есть много общих условий, которые могут повлиять на ваши легкие. Мы опишем некоторые из них, о которых вы слышите чаще всего. Болезни или заболевания легких подразделяются в основном на два класса - те, которые затрудняют дыхание, и те, которые нарушают способность легких обменивать углекислый газ на кислород.
Болезни или условия, влияющие на механику дыхания:
Астма: Бронхиолы сжимаются, уменьшая размеры дыхательных путей. Это уменьшает поток воздуха и заставляет дыхательные мышцы работать сильнее.
Эмфизема: Легкие становятся жесткими с волокнами и становятся менее эластичными, что усиливает работу дыхательных мышц.
Бронхит: Дыхательные пути воспламеняются и сужаются, что ограничивает поток воздуха и усиливает работу дыхательных мышц.
Пневмоторакс: Воздух в грудной полости выравнивает давление в грудной полости с наружным воздухом и вызывает разрушение легких. Обычно это вызвано травмой или повреждением.
Апноэ: Дыхание замедляется или останавливается при различных условиях. Существует множество типов апноэ, и они обычно вызываются проблемами в дыхательных центрах головного мозга.
Заболевания или состояния, которые сводят к минимуму или препятствуют газообмену:
Отёк лёгких: Жидкость между альвеолом и капилляром легких накапливается, что увеличивает расстояние, на котором газы должны обмениваться, и замедляет обмен.
Дымовая ингаляция: Дымовые частицы покрывают альвеолы и препятствуют обмену газами.
Отравление угарным газом: Окись углерода связывается с гемоглобином более плотно, чем кислород или углекислый газ, что сводит к минимуму доставку кислорода ко всем тканям тела, включая мозг, сердце и мышцы. Окись углерода является распространенным продуктом плохо вентилируемых нагревателей (обогревателей, печей, водонагревателей) и выхлопных газов автомобилей. Это состояние может привести к летальному исходу, если вскоре после воздействия не будет обнаружено.
