कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा श्वसन केंद्र की उत्तेजना। केंद्रीय और परिधीय रसायन विज्ञान, श्वसन के नियमन में उनकी भूमिका। श्वसन केंद्र और उसके कनेक्शन

मुख्य कार्य श्वसन प्रणालीपर्यावरण और शरीर के बीच अपनी चयापचय आवश्यकताओं के अनुसार ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के गैस विनिमय को सुनिश्चित करना है। सामान्य तौर पर, इस फ़ंक्शन को कई सीएनएस न्यूरॉन्स के नेटवर्क द्वारा नियंत्रित किया जाता है जो मेडुला ऑबोंगटा के श्वसन केंद्र से जुड़े होते हैं।

नीचे श्वसन केंद्रकेंद्रीय तंत्रिका तंत्र के विभिन्न हिस्सों में स्थित न्यूरॉन्स की समग्रता को समझें, जो समन्वित मांसपेशी गतिविधि प्रदान करते हैं और बाहरी और आंतरिक वातावरण की स्थितियों के लिए सांस लेने का अनुकूलन करते हैं। 1825 में, पी। फ्लुरन्स ने केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में एक "महत्वपूर्ण गाँठ" का गायन किया, एन.ए. मिस्लावस्की (1885) ने श्वसन और श्वसन भागों की खोज की, और बाद में एफ.वी. ओव्स्यानिकोव ने श्वसन केंद्र का वर्णन किया।

श्वसन केंद्र एक युग्मित गठन है, जिसमें एक साँस लेना केंद्र (श्वसन) और एक साँस छोड़ने का केंद्र (श्वसन) होता है। प्रत्येक केंद्र एक ही नाम के पक्ष की श्वास को नियंत्रित करता है: जब एक तरफ श्वसन केंद्र नष्ट हो जाता है, तो श्वसन आंदोलन उस तरफ रुक जाता है।

श्वसन विभाग -श्वसन केंद्र का हिस्सा जो साँस छोड़ने की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है (इसके न्यूरॉन्स मेडुला ऑबोंगटा के उदर नाभिक में स्थित होते हैं)।

श्वसन विभाग- श्वसन केंद्र का हिस्सा जो इनहेलेशन की प्रक्रिया को नियंत्रित करता है (मुख्य रूप से मेडुला ऑबोंगटा के पृष्ठीय भाग में स्थित)।

न्यूरॉन्स उंची श्रेणीसांस लेने की क्रिया को नियंत्रित करने वाले पुलों को कहा जाता था न्यूमोटैक्सिक केंद्र।अंजीर पर। 1 श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स का स्थान दिखाता है विभिन्न विभागसीएनएस श्वसन केंद्र में स्वचालितता है और यह अच्छी स्थिति में है। श्वसन केंद्र को श्वसन केंद्र से न्यूमोटैक्सिक केंद्र के माध्यम से नियंत्रित किया जाता है।

वायवीय परिसर- श्वसन केंद्र का हिस्सा, पोंस के क्षेत्र में स्थित है और साँस लेना और साँस छोड़ना को नियंत्रित करता है (साँस लेने के दौरान श्वसन केंद्र की उत्तेजना का कारण बनता है)।

चावल। 1. मस्तिष्क के तने के निचले हिस्से में श्वसन केंद्रों का स्थानीयकरण (पीछे का दृश्य):

पीएन - न्यूमोटैक्सिक केंद्र; INSP - श्वसन; ZKSP - श्वसन। केंद्र दो तरफा हैं, लेकिन आरेख को सरल बनाने के लिए, प्रत्येक तरफ केवल एक दिखाया गया है। लाइन 1 के साथ ट्रांजेक्शन श्वास को प्रभावित नहीं करता है, लाइन 2 के साथ न्यूमोटैक्सिक सेंटर अलग हो जाता है, लाइन 3 के नीचे श्वसन गिरफ्तारी होती है

पुल की संरचनाओं में, दो श्वसन केंद्र भी प्रतिष्ठित हैं। उनमें से एक - न्यूमोटैक्सिक - साँस छोड़ने के लिए साँस लेना के परिवर्तन को बढ़ावा देता है (उत्तेजना के केंद्र से साँस छोड़ने के केंद्र में स्विच करके); दूसरा केंद्र मेडुला ऑबोंगटा के श्वसन केंद्र पर एक टॉनिक प्रभाव डालता है।

श्वसन और श्वसन केंद्र पारस्परिक संबंध में हैं। श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स की सहज गतिविधि के प्रभाव में, साँस लेना का एक कार्य होता है, जिसके दौरान, जब फेफड़े खिंचते हैं, तो मैकेनोसेप्टर्स उत्तेजित होते हैं। उत्तेजक तंत्रिका के अभिवाही न्यूरॉन्स के माध्यम से यांत्रिक रिसेप्टर्स से आवेग श्वसन केंद्र में प्रवेश करते हैं और श्वसन केंद्र के श्वसन और निषेध के उत्तेजना का कारण बनते हैं। यह साँस लेना से साँस छोड़ने में परिवर्तन प्रदान करता है।

साँस छोड़ने के लिए साँस छोड़ना के परिवर्तन में, न्यूमोटैक्सिक केंद्र एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो श्वसन केंद्र (छवि 2) के न्यूरॉन्स के माध्यम से अपना प्रभाव डालता है।

चावल। 2. श्वसन केंद्र के तंत्रिका कनेक्शन की योजना:

1 - श्वसन केंद्र; 2 - न्यूमोटैक्सिक केंद्र; 3 - श्वसन केंद्र; 4 - फेफड़े के यंत्रग्राही

मेडुला ऑबोंगटा के श्वसन केंद्र के उत्तेजना के समय, न्यूमोटैक्सिक केंद्र के श्वसन विभाग में एक साथ उत्तेजना होती है। उत्तरार्द्ध से, इसके न्यूरॉन्स की प्रक्रियाओं के साथ, आवेग मेडुला ऑबोंगटा के श्वसन केंद्र में आते हैं, जिससे इसकी उत्तेजना होती है और, प्रेरण द्वारा, श्वसन केंद्र का निषेध होता है, जो साँस लेना से साँस छोड़ने में परिवर्तन की ओर जाता है।

इस प्रकार, श्वसन का नियमन (चित्र 3) केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के सभी विभागों की समन्वित गतिविधि के कारण होता है, जो श्वसन केंद्र की अवधारणा से एकजुट होता है। श्वसन केंद्र के विभागों की गतिविधि और बातचीत की डिग्री विभिन्न हास्य और प्रतिवर्त कारकों से प्रभावित होती है।

श्वसन केंद्र वाहन

श्वसन केंद्र की स्वचालितता की क्षमता की खोज सबसे पहले आई.एम. सेचेनोव (1882) ने जानवरों के पूर्ण बहरेपन की शर्तों के तहत मेंढकों पर प्रयोग किए। इन प्रयोगों में, इस तथ्य के बावजूद कि सीएनएस को कोई अभिवाही आवेग नहीं दिया गया था, मेडुला ऑबोंगटा के श्वसन केंद्र में संभावित उतार-चढ़ाव दर्ज किए गए थे।

एक अलग कुत्ते के सिर के साथ हेमन्स के प्रयोग से श्वसन केंद्र की स्वचालितता का प्रमाण मिलता है। उसका मस्तिष्क पुल के स्तर पर कट गया था और विभिन्न अभिवाही प्रभावों (ग्लोसोफेरींजल, लिंगुअल और) से वंचित था। त्रिपृष्ठी तंत्रिकाएं) इन शर्तों के तहत, श्वसन केंद्र को न केवल फेफड़े और श्वसन की मांसपेशियों (सिर के प्रारंभिक अलगाव के कारण) से आवेग प्राप्त हुए, बल्कि ऊपरी हिस्से से भी श्वसन तंत्र(इन नसों के संक्रमण के कारण)। फिर भी, जानवर ने स्वरयंत्र की लयबद्ध गतिविधियों को बनाए रखा। इस तथ्य को केवल श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स की लयबद्ध गतिविधि की उपस्थिति से समझाया जा सकता है।

श्वसन केंद्र के स्वचालन को बनाए रखा जाता है और श्वसन की मांसपेशियों, संवहनी रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन, विभिन्न इंटरो- और एक्सटेरोसेप्टर्स के आवेगों के साथ-साथ कई हास्य कारकों (रक्त पीएच, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन सामग्री) के प्रभाव में बदल दिया जाता है। रक्त, आदि)।

श्वसन केंद्र की स्थिति पर कार्बन डाइऑक्साइड का प्रभाव

श्वसन केंद्र की गतिविधि पर कार्बन डाइऑक्साइड का प्रभाव विशेष रूप से फ्रेडरिक के क्रॉस-सर्कुलेशन के प्रयोग में स्पष्ट रूप से प्रदर्शित होता है। दो कुत्तों में, कैरोटिड धमनियों और गले की नसों को काट दिया जाता है और क्रॉसवाइज से जुड़ा होता है: कैरोटिड धमनी का परिधीय छोर दूसरे कुत्ते के उसी पोत के केंद्रीय छोर से जुड़ा होता है। गले की नसें भी क्रॉस-कनेक्टेड हैं: पहले कुत्ते के गले की नस का केंद्रीय छोर दूसरे कुत्ते के गले की नस के परिधीय छोर से जुड़ा होता है। नतीजतन, पहले कुत्ते के शरीर से खून दूसरे कुत्ते के सिर में जाता है, और दूसरे कुत्ते के शरीर से खून पहले कुत्ते के सिर में जाता है। अन्य सभी जहाजों को जोड़ा जाता है।

इस तरह के एक ऑपरेशन के बाद, पहले कुत्ते को ट्रेकिअल क्लैम्पिंग (घुटन) के अधीन किया गया था। इससे यह तथ्य सामने आया कि कुछ समय बाद दूसरे कुत्ते (हाइपरपनिया) में सांस लेने की गहराई और आवृत्ति में वृद्धि देखी गई, जबकि पहले कुत्ते ने सांस लेना बंद कर दिया (एपनिया)। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि पहले कुत्ते में, श्वासनली को जकड़ने के परिणामस्वरूप, गैस विनिमय नहीं किया गया था, और रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ गई (हाइपरकेनिया हुई) और ऑक्सीजन की मात्रा कम हो गई। यह रक्त दूसरे कुत्ते के सिर में चला गया और श्वसन केंद्र की कोशिकाओं को प्रभावित किया, जिसके परिणामस्वरूप हाइपरपेनिया हो गया। लेकिन दूसरे कुत्ते के खून में फेफड़ों के बढ़े हुए वेंटिलेशन की प्रक्रिया में, कार्बन डाइऑक्साइड (हाइपोकेनिया) की मात्रा कम हो गई और ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ गई। कार्बन डाइऑक्साइड की कम सामग्री के साथ रक्त पहले कुत्ते के श्वसन केंद्र की कोशिकाओं में प्रवेश करता है, और बाद वाले की जलन कम हो जाती है, जिससे एपनिया हो जाता है।

इस प्रकार, रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में वृद्धि से श्वसन की गहराई और आवृत्ति में वृद्धि होती है, और कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री में कमी और ऑक्सीजन में वृद्धि से श्वसन गिरफ्तारी तक इसकी कमी हो जाती है। उन अवलोकनों में, जब पहले कुत्ते को विभिन्न गैस मिश्रणों को सांस लेने की अनुमति दी गई थी, तो रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में वृद्धि के साथ श्वसन में सबसे बड़ा परिवर्तन देखा गया था।

रक्त की गैस संरचना पर श्वसन केंद्र की गतिविधि की निर्भरता

श्वसन केंद्र की गतिविधि, जो श्वास की आवृत्ति और गहराई को निर्धारित करती है, मुख्य रूप से रक्त में घुलने वाली गैसों के तनाव और उसमें हाइड्रोजन आयनों की एकाग्रता पर निर्भर करती है। फेफड़ों के वेंटिलेशन की मात्रा निर्धारित करने में अग्रणी भूमिका धमनी रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड का तनाव है: यह, जैसा कि था, एल्वियोली के वेंटिलेशन की वांछित मात्रा के लिए एक अनुरोध बनाता है।

"हाइपरकेनिया", "नॉरमोकैप्निया" और "हाइपोकेपनिया" शब्द क्रमशः रक्त में बढ़े हुए, सामान्य और कम कार्बन डाइऑक्साइड तनाव को निर्दिष्ट करने के लिए उपयोग किए जाते हैं। सामान्य ऑक्सीजन सामग्री को कहा जाता है नॉर्मोक्सियाशरीर और ऊतकों में ऑक्सीजन की कमी - हाइपोक्सियारक्त में - हाइपोक्सिमियाऑक्सीजन तनाव में वृद्धि हुई है हाइपरक्सिया।वह स्थिति जिसमें हाइपरकेनिया और हाइपोक्सिया एक ही समय में मौजूद होते हैं, कहलाती है श्वासावरोध।

विश्राम के समय सामान्य श्वास को कहते हैं एपनियाहाइपरकेनिया, साथ ही रक्त पीएच में कमी (एसिडोसिस) फेफड़ों के वेंटिलेशन में अनैच्छिक वृद्धि के साथ है - हाइपरपेनियाशरीर से अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने के उद्देश्य से। फेफड़ों का वेंटिलेशन मुख्य रूप से सांस लेने की गहराई (ज्वार की मात्रा में वृद्धि) के कारण बढ़ता है, लेकिन साथ ही श्वसन दर भी बढ़ जाती है।

Hypocapnia और रक्त के पीएच स्तर में वृद्धि से वेंटिलेशन में कमी आती है, और फिर श्वसन गिरफ्तारी होती है - एपनिया

हाइपोक्सिया का विकास शुरू में मध्यम हाइपरपेनिया (मुख्य रूप से श्वसन दर में वृद्धि के परिणामस्वरूप) का कारण बनता है, जो हाइपोक्सिया की डिग्री में वृद्धि के साथ, श्वास के कमजोर होने और इसके रुकने से बदल जाता है। हाइपोक्सिया के कारण एपनिया घातक है। इसका कारण मस्तिष्क में ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाओं का कमजोर होना है, जिसमें श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स भी शामिल हैं। हाइपोक्सिक एपनिया चेतना के नुकसान से पहले होता है।

हाइपरकेनिया 6% तक कार्बन डाइऑक्साइड की बढ़ी हुई सामग्री के साथ गैस मिश्रण के साँस लेना के कारण हो सकता है। मानव श्वसन केंद्र की गतिविधि मनमानी नियंत्रण में है। 30-60 सेकंड के लिए सांस की मनमानी रोक रक्त की गैस संरचना में श्वासावरोध का कारण बनती है, देरी की समाप्ति के बाद, हाइपरपेनिया मनाया जाता है। Hypocapnia आसानी से स्वैच्छिक बढ़ी हुई श्वास के साथ-साथ फेफड़ों के अत्यधिक कृत्रिम वेंटिलेशन (हाइपरवेंटिलेशन) द्वारा प्रेरित होता है। एक जागृत व्यक्ति में, महत्वपूर्ण हाइपरवेंटिलेशन के बाद भी, श्वसन की गिरफ्तारी आमतौर पर पूर्वकाल मस्तिष्क क्षेत्रों द्वारा श्वास के नियंत्रण के कारण नहीं होती है। Hypocapnia की भरपाई कुछ ही मिनटों में धीरे-धीरे की जाती है।

अत्यधिक कठिन शारीरिक परिश्रम के साथ-साथ श्वास, रक्त परिसंचरण और रक्त संरचना के उल्लंघन के दौरान वायुमंडलीय दबाव में कमी के कारण ऊंचाई पर चढ़ने पर हाइपोक्सिया मनाया जाता है।

गंभीर श्वासावरोध के दौरान, श्वास जितना संभव हो उतना गहरा हो जाता है, सहायक श्वसन मांसपेशियां इसमें भाग लेती हैं, और घुटन की एक अप्रिय भावना होती है। इस श्वास को कहते हैं सांस की तकलीफ

सामान्य तौर पर, सामान्य रक्त गैस संरचना को बनाए रखना नकारात्मक प्रतिक्रिया के सिद्धांत पर आधारित होता है। तो, हाइपरकेनिया श्वसन केंद्र की गतिविधि में वृद्धि और फेफड़ों के वेंटिलेशन में वृद्धि का कारण बनता है, और हाइपोकेनिया - श्वसन केंद्र की गतिविधि का कमजोर होना और वेंटिलेशन में कमी।

संवहनी प्रतिवर्त क्षेत्रों से श्वास पर प्रतिवर्त प्रभाव

श्वास विभिन्न उत्तेजनाओं के लिए विशेष रूप से जल्दी से प्रतिक्रिया करता है। यह एक्सटेरो- और इंटरऑसेप्टर्स से श्वसन केंद्र की कोशिकाओं में आने वाले आवेगों के प्रभाव में तेजी से बदलता है।

रिसेप्टर्स के अड़चन रासायनिक, यांत्रिक, तापमान और अन्य प्रभाव हो सकते हैं। स्व-नियमन का सबसे स्पष्ट तंत्र संवहनी रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन के रासायनिक और यांत्रिक उत्तेजना के प्रभाव में श्वसन में परिवर्तन है, फेफड़ों और श्वसन की मांसपेशियों के रिसेप्टर्स की यांत्रिक उत्तेजना।

साइनोकैरोटीड वैस्कुलर रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन में रिसेप्टर्स होते हैं जो रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड, ऑक्सीजन और हाइड्रोजन आयनों की सामग्री के प्रति संवेदनशील होते हैं। यह एक पृथक कैरोटिड साइनस के साथ हेमन्स के प्रयोगों में स्पष्ट रूप से दिखाया गया है, जिसे कैरोटिड धमनी से अलग किया गया था और दूसरे जानवर से रक्त की आपूर्ति की गई थी। कैरोटिड साइनस केवल तंत्रिका मार्ग से सीएनएस से जुड़ा था - हिरिंग की तंत्रिका संरक्षित थी। कैरोटिड शरीर के आसपास के रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री में वृद्धि के साथ, इस क्षेत्र के कीमोसेप्टर्स की उत्तेजना होती है, जिसके परिणामस्वरूप श्वसन केंद्र (साँस लेना के केंद्र) में जाने वाले आवेगों की संख्या बढ़ जाती है, और श्वास की गहराई में एक प्रतिवर्त वृद्धि होती है।

चावल। 3. श्वास का नियमन

के - छाल; एचटी - हाइपोथैलेमस; पीवीसी - न्यूमोटैक्सिक केंद्र; Apts - श्वसन का केंद्र (श्वसन और श्वसन); शिन - कैरोटिड साइनस; बीएन - वेगस तंत्रिका; सेमी - रीढ़ की हड्डी; 3 -С 5 - ग्रीवा खंड मेरुदण्ड; डीएफएन - फ़्रेनिक तंत्रिका; ईएम - श्वसन मांसपेशियां; एमआई - श्वसन की मांसपेशियां; एमएनआर - इंटरकोस्टल तंत्रिका; एल - फेफड़े; डीएफ - डायाफ्राम; गु 1 - गु 6 - रीढ़ की हड्डी के वक्ष खंड

सांस लेने की गहराई में वृद्धि तब भी होती है जब कार्बन डाइऑक्साइड महाधमनी रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन के केमोरिसेप्टर्स पर कार्य करता है।

श्वसन में वही परिवर्तन तब होते हैं जब रक्त के इन रिफ्लेक्सोजेनिक क्षेत्रों के केमोरिसेप्टर हाइड्रोजन आयनों की बढ़ी हुई सांद्रता से उत्तेजित होते हैं।

उन मामलों में, जब रक्त में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ जाती है, तो रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन के कीमोसेप्टर्स की जलन कम हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप श्वसन केंद्र में आवेगों का प्रवाह कमजोर हो जाता है और सांस लेने की आवृत्ति में एक पलटा कम हो जाता है।

श्वसन केंद्र का प्रतिवर्त कारक एजेंट और श्वसन को प्रभावित करने वाला कारक संवहनी रिफ्लेक्सोजेनिक क्षेत्रों में रक्तचाप में परिवर्तन है। रक्तचाप में वृद्धि के साथ, संवहनी रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन के मैकेनोसेप्टर्स चिढ़ जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रतिवर्त श्वसन अवसाद होता है। रक्तचाप में कमी से श्वास की गहराई और आवृत्ति में वृद्धि होती है।

फेफड़ों और श्वसन की मांसपेशियों के यांत्रिक रिसेप्टर्स से श्वसन पर प्रतिवर्त प्रभाव।साँस लेने और छोड़ने के परिवर्तन का कारण बनने वाला एक आवश्यक कारक फेफड़ों के यांत्रिक रिसेप्टर्स का प्रभाव है, जिसे पहली बार हेरिंग और ब्रेउर (1868) द्वारा खोजा गया था। उन्होंने दिखाया कि प्रत्येक सांस साँस छोड़ने को उत्तेजित करती है। साँस लेना के दौरान, जब फेफड़े खिंचते हैं, एल्वियोली और श्वसन की मांसपेशियों में स्थित मैकेनोरिसेप्टर चिढ़ जाते हैं। वेगस और इंटरकोस्टल नसों के अभिवाही तंतुओं के साथ उनमें उत्पन्न होने वाले आवेग श्वसन केंद्र में आते हैं और श्वसन न्यूरॉन्स के उत्तेजना और श्वसन न्यूरॉन्स के निषेध का कारण बनते हैं, जिससे साँस लेना से साँस छोड़ना में परिवर्तन होता है। यह श्वास के स्व-नियमन के तंत्रों में से एक है।

हियरिंग-ब्रेयर रिफ्लेक्स की तरह, डायाफ्राम के रिसेप्टर्स से श्वसन केंद्र पर रिफ्लेक्स प्रभाव होते हैं। डायाफ्राम में साँस लेने के दौरान, जब इसके मांसपेशी फाइबर सिकुड़ते हैं, तंत्रिका तंतुओं के अंत चिढ़ जाते हैं, उनमें उत्पन्न होने वाले आवेग श्वसन केंद्र में प्रवेश करते हैं और साँस लेना बंद कर देते हैं और साँस छोड़ते हैं। बढ़ी हुई श्वास के दौरान इस तंत्र का विशेष महत्व है।

रिफ्लेक्स शरीर के विभिन्न रिसेप्टर्स से सांस लेने पर प्रभाव डालता है।सांस लेने पर माना गया प्रतिवर्त प्रभाव स्थायी है। लेकिन हमारे शरीर में लगभग सभी रिसेप्टर्स से विभिन्न अल्पकालिक प्रभाव होते हैं जो श्वास को प्रभावित करते हैं।

तो, त्वचा के बाहरी रिसेप्टर्स पर यांत्रिक और तापमान उत्तेजनाओं की कार्रवाई के तहत, सांस रोकना होता है। त्वचा की एक बड़ी सतह पर ठंडे या गर्म पानी की क्रिया के तहत सांस लेने पर सांस रुक जाती है। त्वचा की दर्दनाक जलन स्वरयंत्र के एक साथ बंद होने के साथ तेज सांस (चीख) का कारण बनती है।

सांस लेने की क्रिया में कुछ बदलाव जो तब होते हैं जब श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली में जलन होती है, उन्हें सुरक्षात्मक श्वसन प्रतिवर्त कहा जाता है: खांसना, छींकना, सांस रोकना, जो तब होता है जब तेज गंध, और आदि।

श्वसन केंद्र और उसके कनेक्शन

श्वसन केंद्रकेंद्रीय के विभिन्न भागों में स्थित न्यूरोनल संरचनाओं का एक सेट कहा जाता है तंत्रिका प्रणाली, श्वसन की मांसपेशियों के लयबद्ध समन्वित संकुचन को विनियमित करना और बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों और शरीर की जरूरतों के लिए श्वास को अनुकूलित करना। इन संरचनाओं में, श्वसन केंद्र के महत्वपूर्ण खंड प्रतिष्ठित हैं, जिसके बिना श्वास रुक जाती है। इनमें मेडुला ऑबोंगटा और रीढ़ की हड्डी में स्थित विभाग शामिल हैं। रीढ़ की हड्डी में, श्वसन केंद्र की संरचनाओं में मोटर न्यूरॉन्स शामिल होते हैं, जो अपने अक्षतंतु (3-5 वें ग्रीवा खंडों में) और मोटर न्यूरॉन्स के साथ फ्रेनिक नसों का निर्माण करते हैं, जो इंटरकोस्टल नसों (2-10 वें वक्ष खंडों में) का निर्माण करते हैं। , जबकि श्वसन न्यूरॉन्स 2- 6 वें, और श्वसन - 8 वें -10 वें खंड में केंद्रित होते हैं)।

श्वसन के नियमन में एक विशेष भूमिका श्वसन केंद्र द्वारा निभाई जाती है, जिसका प्रतिनिधित्व मस्तिष्क के तने में स्थानीयकृत विभागों द्वारा किया जाता है। श्वसन केंद्र के न्यूरोनल समूहों का एक हिस्सा IV वेंट्रिकल के निचले भाग में मेडुला ऑबोंगटा के दाएं और बाएं हिस्सों में स्थित होता है। न्यूरॉन्स का एक पृष्ठीय समूह है जो श्वसन की मांसपेशियों को सक्रिय करता है - श्वसन खंड और न्यूरॉन्स का एक उदर समूह जो मुख्य रूप से साँस छोड़ने को नियंत्रित करता है - श्वसन खंड।

इनमें से प्रत्येक विभाग में विभिन्न गुणों वाले न्यूरॉन्स होते हैं। श्वसन खंड के न्यूरॉन्स में हैं: 1) प्रारंभिक श्वसन - श्वसन की मांसपेशियों के संकुचन की शुरुआत से पहले उनकी गतिविधि 0.1-0.2 सेकंड बढ़ जाती है और प्रेरणा के दौरान रहती है; 2) पूर्ण श्वसन - प्रेरणा के दौरान सक्रिय; 3) देर से श्वसन - साँस लेना के बीच में गतिविधि बढ़ जाती है और साँस छोड़ने की शुरुआत में समाप्त होती है; 4) एक मध्यवर्ती प्रकार के न्यूरॉन्स। श्वसन क्षेत्र के न्यूरॉन्स का हिस्सा अनायास लयबद्ध रूप से उत्तेजित करने की क्षमता रखता है। गुणों में समान न्यूरॉन्स श्वसन केंद्र के श्वसन खंड में वर्णित हैं। इन तंत्रिका पूलों के बीच की बातचीत श्वास की आवृत्ति और गहराई के गठन को सुनिश्चित करती है।

श्वसन केंद्र और श्वसन के न्यूरॉन्स की लयबद्ध गतिविधि की प्रकृति को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका रिसेप्टर्स से अभिवाही तंतुओं के साथ-साथ प्रांतस्था से केंद्र में आने वाले संकेतों की है। बड़ा दिमाग, लिम्बिक सिस्टम और हाइपोथैलेमस। श्वसन केंद्र के तंत्रिका कनेक्शन का एक सरल आरेख अंजीर में दिखाया गया है। चार।

श्वसन विभाग के न्यूरॉन्स धमनी रक्त में गैसों के तनाव के बारे में जानकारी प्राप्त करते हैं, रक्त वाहिकाओं के कीमोसेप्टर्स से रक्त का पीएच, और मस्तिष्कमेरु द्रव का पीएच मेडुला ऑबोंगटा की उदर सतह पर स्थित केंद्रीय रसायन विज्ञानियों से प्राप्त होता है। .

श्वसन केंद्र भी रिसेप्टर्स से तंत्रिका आवेग प्राप्त करता है जो थर्मोरेसेप्टर्स, दर्द और संवेदी रिसेप्टर्स से फेफड़ों के खिंचाव और श्वसन और अन्य मांसपेशियों की स्थिति को नियंत्रित करता है।

श्वसन केंद्र के पृष्ठीय भाग के न्यूरॉन्स में आने वाले संकेत अपनी लयबद्ध गतिविधि को नियंत्रित करते हैं और रीढ़ की हड्डी और आगे डायाफ्राम और बाहरी इंटरकोस्टल मांसपेशियों को प्रेषित अपवाही तंत्रिका आवेग प्रवाह के गठन को प्रभावित करते हैं।

चावल। 4. श्वसन केंद्र और उसके कनेक्शन: आईसी - श्वसन केंद्र; पीसी - insvmotaksnchsskny केंद्र; ईसी - श्वसन केंद्र; 1,2 - श्वसन पथ, फेफड़े और के खिंचाव रिसेप्टर्स से आवेग छाती

इस प्रकार, श्वसन चक्र को प्रेरक न्यूरॉन्स द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जो स्वचालन के कारण सक्रिय होते हैं, और इसकी अवधि, आवृत्ति और श्वास की गहराई श्वसन केंद्र के न्यूरोनल संरचनाओं पर रिसेप्टर संकेतों के प्रभाव पर निर्भर करती है जो कि स्तर के प्रति संवेदनशील होते हैं। p0 2 , pCO 2 और pH, साथ ही अन्य कारक इंटरो- और एक्सटेरोसेप्टर।

श्वसन न्यूरॉन्स से अपवाही तंत्रिका आवेगों को रीढ़ की हड्डी के सफेद पदार्थ के पार्श्व कवक के उदर और पूर्वकाल भाग में अवरोही तंतुओं के साथ ए-मोटोन्यूरॉन्स में प्रेषित किया जाता है जो फ्रेनिक और इंटरकोस्टल नसों का निर्माण करते हैं। श्वसन की मांसपेशियों को संक्रमित करने वाले मोटर न्यूरॉन्स के बाद के सभी तंतुओं को पार किया जाता है, और श्वसन की मांसपेशियों को संक्रमित करने वाले मोटर न्यूरॉन्स के बाद के 90% तंतुओं को पार किया जाता है।

श्वसन केंद्र के श्वसन न्यूरॉन्स से तंत्रिका आवेगों के प्रवाह से सक्रिय मोटर न्यूरॉन्स, श्वसन की मांसपेशियों के न्यूरोमस्कुलर सिनैप्स को अपवाही आवेग भेजते हैं, जो छाती की मात्रा में वृद्धि प्रदान करते हैं। छाती के बाद, फेफड़ों का आयतन बढ़ता है और साँस लेना होता है।

साँस लेना के दौरान, वायुमार्ग और फेफड़ों में खिंचाव रिसेप्टर्स सक्रिय होते हैं। वेगस तंत्रिका के अभिवाही तंतुओं के साथ इन रिसेप्टर्स से तंत्रिका आवेगों का प्रवाह मेडुला ऑबोंगटा में प्रवेश करता है और साँस छोड़ने को ट्रिगर करने वाले श्वसन न्यूरॉन्स को सक्रिय करता है। इस प्रकार, श्वसन नियमन के तंत्र का एक सर्किट बंद हो जाता है।

दूसरा नियामक सर्किट भी इंस्पिरेटरी न्यूरॉन्स से शुरू होता है और ब्रेनस्टेम के पोन्स में स्थित श्वसन केंद्र के न्यूमोटैक्सिक विभाग के न्यूरॉन्स को आवेगों का संचालन करता है। यह विभाग मेडुला ऑबॉन्गाटा के श्वसन और श्वसन न्यूरॉन्स के बीच बातचीत का समन्वय करता है। न्यूमोटैक्सिक विभाग श्वसन केंद्र से प्राप्त जानकारी को संसाधित करता है और आवेगों की एक धारा भेजता है जो श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स को उत्तेजित करता है। न्यूमोटैक्सिक खंड के न्यूरॉन्स से आने वाले आवेगों की धाराएं और फेफड़ों के खिंचाव रिसेप्टर्स से श्वसन न्यूरॉन्स पर अभिसरण होते हैं, उन्हें उत्तेजित करते हैं, श्वसन न्यूरॉन्स श्वसन न्यूरॉन्स की गतिविधि को रोकते हैं (लेकिन पारस्परिक निषेध के सिद्धांत पर)। श्वसन की मांसपेशियों को तंत्रिका आवेग भेजना बंद हो जाता है और वे आराम करते हैं। एक शांत साँस छोड़ने के लिए यह पर्याप्त है। बढ़ी हुई साँस छोड़ने के साथ, अपवाही आवेगों को श्वसन न्यूरॉन्स से भेजा जाता है, जिससे आंतरिक इंटरकोस्टल मांसपेशियों और पेट की मांसपेशियों का संकुचन होता है।

तंत्रिका कनेक्शन की वर्णित योजना केवल श्वसन चक्र के नियमन के सबसे सामान्य सिद्धांत को दर्शाती है। वास्तव में, श्वसन पथ, रक्त वाहिकाओं, मांसपेशियों, त्वचा आदि के कई रिसेप्टर्स से अभिवाही संकेत प्रवाहित होता है। श्वसन केंद्र की सभी संरचनाओं में आते हैं। न्यूरॉन्स के कुछ समूहों पर उनका उत्तेजक प्रभाव पड़ता है, और दूसरों पर एक निरोधात्मक प्रभाव पड़ता है। मस्तिष्क के तने के श्वसन केंद्र में इस जानकारी का प्रसंस्करण और विश्लेषण मस्तिष्क के उच्च भागों द्वारा नियंत्रित और ठीक किया जाता है। उदाहरण के लिए, हाइपोथैलेमस दर्द उत्तेजनाओं, शारीरिक गतिविधि की प्रतिक्रियाओं से जुड़े श्वसन में परिवर्तन में अग्रणी भूमिका निभाता है, और थर्मोरेगुलेटरी प्रतिक्रियाओं में श्वसन प्रणाली की भागीदारी को भी सुनिश्चित करता है। भावनात्मक प्रतिक्रियाओं के दौरान लिम्बिक संरचनाएं श्वास को प्रभावित करती हैं।

सेरेब्रल कॉर्टेक्स श्वसन प्रणाली को व्यवहारिक प्रतिक्रियाओं, भाषण समारोह और लिंग में शामिल करना सुनिश्चित करता है। मेडुला ऑबोंगटा और रीढ़ की हड्डी में श्वसन केंद्र के वर्गों पर सेरेब्रल कॉर्टेक्स के प्रभाव की उपस्थिति किसी व्यक्ति द्वारा आवृत्ति, गहराई और सांस लेने में मनमाने बदलाव की संभावना से प्रकट होती है। बल्बर श्वसन केंद्र पर सेरेब्रल कॉर्टेक्स का प्रभाव कॉर्टिको-बुलबार मार्गों के माध्यम से और सबकोर्टिकल संरचनाओं (स्ट्रोपैलिडेरियम, लिम्बिक, जालीदार गठन) के माध्यम से प्राप्त होता है।

ऑक्सीजन, कार्बन डाइऑक्साइड और पीएच रिसेप्टर्स

ऑक्सीजन रिसेप्टर्स पहले से ही सामान्य पीओ 2 स्तर पर सक्रिय हैं और लगातार सिग्नल (टॉनिक आवेग) की धाराएं भेजते हैं जो श्वसन न्यूरॉन्स को सक्रिय करते हैं।

ऑक्सीजन रिसेप्टर्स कैरोटिड निकायों (सामान्य कैरोटिड धमनी का द्विभाजन क्षेत्र) में केंद्रित हैं। उन्हें टाइप 1 ग्लोमस कोशिकाओं द्वारा दर्शाया जाता है, जो सहायक कोशिकाओं से घिरी होती हैं और ग्लोसोफेरींजल तंत्रिका के अभिवाही तंतुओं के अंत के साथ सिनैप्टिक कनेक्शन होते हैं।

पहले प्रकार की ग्लोमस कोशिकाएं मध्यस्थ डोपामाइन की रिहाई को बढ़ाकर धमनी रक्त में पीओ 2 में कमी का जवाब देती हैं। डोपामाइन ग्रसनी तंत्रिका की जीभ के अभिवाही तंतुओं के सिरों पर तंत्रिका आवेगों की उत्पत्ति का कारण बनता है, जो श्वसन केंद्र के श्वसन खंड के न्यूरॉन्स और वासोमोटर केंद्र के प्रेसर खंड के न्यूरॉन्स के लिए आयोजित किए जाते हैं। इस प्रकार, धमनी रक्त में ऑक्सीजन के तनाव में कमी से अभिवाही तंत्रिका आवेगों को भेजने की आवृत्ति में वृद्धि होती है और श्वसन न्यूरॉन्स की गतिविधि में वृद्धि होती है। उत्तरार्द्ध फेफड़ों के वेंटिलेशन को बढ़ाता है, मुख्य रूप से श्वसन में वृद्धि के कारण।

कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति संवेदनशील रिसेप्टर्स कैरोटिड निकायों, महाधमनी चाप के महाधमनी निकायों में पाए जाते हैं, और सीधे मेडुला ऑबोंगाटा - केंद्रीय केमोरिसेप्टर्स में भी पाए जाते हैं। उत्तरार्द्ध हाइपोग्लोसल और योनि नसों के बाहर निकलने के बीच के क्षेत्र में मेडुला ऑबोंगटा की उदर सतह पर स्थित हैं। कार्बन डाइऑक्साइड रिसेप्टर्स भी एच + आयनों की एकाग्रता में परिवर्तन का अनुभव करते हैं। धमनी वाहिकाओं के रिसेप्टर्स पीसीओ 2 और रक्त प्लाज्मा पीएच में परिवर्तन का जवाब देते हैं, जबकि उनसे श्वसन न्यूरॉन्स को अभिवाही संकेतों की आपूर्ति पीसीओ 2 में वृद्धि और (या) धमनी रक्त प्लाज्मा पीएच में कमी के साथ बढ़ जाती है। श्वसन केंद्र में उनसे अधिक संकेतों की प्राप्ति के जवाब में, श्वास के गहरा होने के कारण फेफड़ों का वेंटिलेशन रिफ्लेक्सिव रूप से बढ़ जाता है।

सेंट्रल केमोरिसेप्टर्स पीएच और पीसीओ 2, सेरेब्रोस्पाइनल तरल पदार्थ और मेडुला ऑबोंगटा के इंटरसेलुलर तरल पदार्थ में परिवर्तन का जवाब देते हैं। ऐसा माना जाता है कि केंद्रीय केमोरिसेप्टर मुख्य रूप से अंतरालीय तरल पदार्थ में हाइड्रोजन प्रोटॉन (पीएच) की एकाग्रता में परिवर्तन का जवाब देते हैं। इस मामले में, रक्त-मस्तिष्क बाधा की संरचनाओं के माध्यम से मस्तिष्क में रक्त और मस्तिष्कमेरु द्रव से कार्बन डाइऑक्साइड के आसान प्रवेश के कारण पीएच में परिवर्तन प्राप्त होता है, जहां, एच 2 0 के साथ इसकी बातचीत के परिणामस्वरूप, कार्बन डाइऑक्साइड बनता है, जो हाइड्रोजन पास की रिहाई के साथ अलग हो जाता है।

केंद्रीय केमोरिसेप्टर्स से सिग्नल श्वसन केंद्र के श्वसन न्यूरॉन्स को भी संचालित किए जाते हैं। श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स स्वयं अंतरालीय द्रव के पीएच में बदलाव के प्रति कुछ संवेदनशीलता रखते हैं। पीएच में कमी और सीएसएफ में कार्बन डाइऑक्साइड का संचय श्वसन न्यूरॉन्स की सक्रियता और फेफड़ों के वेंटिलेशन में वृद्धि के साथ है।

इस प्रकार, pCO 0 और pH का नियमन प्रभावकारी प्रणालियों के स्तर पर निकटता से संबंधित हैं जो शरीर में हाइड्रोजन आयनों और कार्बोनेट्स की सामग्री को प्रभावित करते हैं, और केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के स्तर पर।

हाइपरकेनिया के तेजी से विकास के साथ, कार्बन डाइऑक्साइड और पीएच के परिधीय केमोरिसेप्टर्स की उत्तेजना के कारण केवल लगभग 25% फेफड़ों के वेंटिलेशन में वृद्धि होती है। शेष 75% हाइड्रोजन प्रोटॉन और कार्बन डाइऑक्साइड द्वारा मेडुला ऑबोंगाटा के केंद्रीय केमोरिसेप्टर्स के सक्रियण से जुड़े हैं। यह कार्बन डाइऑक्साइड के लिए रक्त-मस्तिष्क बाधा की उच्च पारगम्यता के कारण है। चूंकि मस्तिष्कमेरु द्रव और मस्तिष्क के अंतरकोशिकीय द्रव में रक्त की तुलना में बफर सिस्टम की क्षमता बहुत कम होती है, इसलिए परिमाण में रक्त के समान pCO2 में वृद्धि से मस्तिष्कमेरु द्रव में रक्त की तुलना में अधिक अम्लीय वातावरण बनता है:

लंबे समय तक हाइपरकेनिया के साथ, एचसीओ 3 आयनों के लिए रक्त-मस्तिष्क बाधा की पारगम्यता में क्रमिक वृद्धि और मस्तिष्कमेरु द्रव में उनके संचय के कारण मस्तिष्कमेरु द्रव का पीएच सामान्य हो जाता है। इससे वेंटिलेशन में कमी आती है जो हाइपरकेनिया के जवाब में विकसित हुई है।

पीसीओ 0 और पीएच रिसेप्टर्स की गतिविधि में अत्यधिक वृद्धि विषयगत रूप से दर्दनाक, घुटन की दर्दनाक संवेदनाओं, हवा की कमी के उद्भव में योगदान करती है। यदि आप ऐसा करते हैं तो यह सत्यापित करना आसान है बहुत देरसांस लेना। उसी समय, ऑक्सीजन की कमी और धमनी रक्त में p0 2 की कमी के साथ, जब pCO 2 और रक्त पीएच सामान्य बनाए रखा जाता है, तो एक व्यक्ति को अनुभव नहीं होता है असहजता. इसके परिणामस्वरूप कई खतरे हो सकते हैं जो रोजमर्रा की जिंदगी में या बंद सिस्टम से गैस के मिश्रण के साथ मानव सांस लेने की स्थिति में उत्पन्न होते हैं। ज्यादातर वे विषाक्तता के मामले में होते हैं। कार्बन मोनोआक्साइड(गैरेज में मौत, अन्य घरेलू विषाक्तता), जब कोई व्यक्ति, घुटन की स्पष्ट संवेदनाओं की कमी के कारण, सुरक्षात्मक कार्रवाई नहीं करता है।

श्वास विनियमन - यह श्वसन की मांसपेशियों का एक समन्वित तंत्रिका नियंत्रण है, जो क्रमिक रूप से श्वसन चक्रों को पूरा करता है, जिसमें साँस लेना और छोड़ना शामिल है।

श्वसन केंद्र - यह मस्तिष्क का एक जटिल बहुस्तरीय संरचनात्मक और कार्यात्मक गठन है, जो श्वास का स्वत: और स्वैच्छिक विनियमन करता है।

श्वास एक स्वचालित प्रक्रिया है, लेकिन यह स्वयं को मनमाने नियमन के लिए उधार देती है। इस तरह के विनियमन के बिना भाषण असंभव होगा। उसी समय, सांस नियंत्रण प्रतिवर्त सिद्धांतों पर बनाया गया है: बिना शर्त प्रतिवर्त और वातानुकूलित प्रतिवर्त दोनों।

श्वास का नियमन किस पर आधारित है? सामान्य सिद्धांतस्वचालित विनियमन जो शरीर में उपयोग किया जाता है।

पेसमेकर न्यूरॉन्स (न्यूरॉन्स - "ताल निर्माता") प्रदान करते हैं स्वचालितश्वसन केंद्र में उत्तेजना की घटना, भले ही श्वसन रिसेप्टर्स चिढ़ न हों।

निरोधात्मक न्यूरॉन्स एक निश्चित समय के बाद इस उत्तेजना का स्वत: दमन प्रदान करें।

श्वसन केंद्र सिद्धांत का उपयोग करता है पारस्परिक (यानी परस्पर अनन्य) दो केंद्रों की बातचीत: अंतःश्वसन तथा साँस छोड़ना . उनकी उत्तेजना व्युत्क्रमानुपाती होती है। इसका अर्थ है कि एक केंद्र की उत्तेजना (उदाहरण के लिए, श्वास का केंद्र) इससे जुड़े दूसरे केंद्र (साँस छोड़ने का केंद्र) को रोकता है।

श्वसन केंद्र के कार्य
- प्रेरणा सुनिश्चित करना।
- साँस छोड़ना सुनिश्चित करना।
- स्वचालित श्वास सुनिश्चित करना।
- बाहरी वातावरण की स्थितियों और शरीर की गतिविधि के लिए श्वास मापदंडों के अनुकूलन को सुनिश्चित करना।
उदाहरण के लिए, तापमान में वृद्धि (पर्यावरण और शरीर दोनों में) के साथ, श्वास तेज हो जाती है।

श्वसन केंद्र स्तर

1. रीढ़ की हड्डी में (रीढ़ की हड्डी में)। रीढ़ की हड्डी में ऐसे केंद्र होते हैं जो डायाफ्राम और श्वसन की मांसपेशियों की गतिविधि का समन्वय करते हैं - रीढ़ की हड्डी के पूर्वकाल सींगों में एल-मोटोन्यूरॉन। डायाफ्रामिक न्यूरॉन्स - ग्रीवा खंडों में, इंटरकोस्टल - छाती में। जब मेरुदंड और मस्तिष्क के बीच के रास्ते काट दिए जाते हैं, तो श्वास-प्रश्वास बाधित हो जाता है, क्योंकि। रीढ़ की हड्डी के केंद्र स्वायत्तता नहीं है (यानी स्वतंत्रता)तथा स्वचालन का समर्थन न करेंसांस लेना।

2. कंदाकार (मज्जा आयताकार में) - मुख्य विभागश्वसन केंद्र।मेडुला ऑबोंगटा और पोंस में श्वसन केंद्र के 2 मुख्य प्रकार के न्यूरॉन्स होते हैं - प्रश्वसनीय(साँस लेना) और निःश्वास(श्वसन)।

श्वसन (साँस लेना) - सक्रिय प्रेरणा की शुरुआत से पहले 0.01-0.02 सेकेंड उत्साहित हैं। प्रेरणा के दौरान, वे आवेगों की आवृत्ति बढ़ाते हैं, और फिर तुरंत रुक जाते हैं। वे कई प्रकारों में विभाजित हैं।

श्वसन न्यूरॉन्स के प्रकार

अन्य न्यूरॉन्स पर प्रभाव से:
- निरोधात्मक (सांस रोकना)
- सुगम बनाना (श्वास को उत्तेजित करना)।
उत्तेजना समय से:
- जल्दी (प्रेरणा से पहले एक सेकंड का कुछ सौवां हिस्सा)
- देर से (पूरे साँस लेना के दौरान सक्रिय)।
श्वसन न्यूरॉन्स के साथ कनेक्शन द्वारा:
- बल्ब श्वसन केंद्र में
- मज्जा आयताकार के जालीदार गठन में।
पृष्ठीय नाभिक में, 95% श्वसन न्यूरॉन्स होते हैं, उदर नाभिक में, 50%। पृष्ठीय नाभिक के न्यूरॉन्स डायाफ्राम से जुड़े होते हैं, और उदर - इंटरकोस्टल मांसपेशियों के साथ।

श्वसन (श्वसन) - साँस छोड़ने की शुरुआत से पहले एक सेकंड के कुछ सौवें हिस्से में उत्तेजना होती है।

अंतर करना:
- जल्दी,
- स्वर्गीय
- श्वसन-श्वसन।
पृष्ठीय नाभिक में, 5% न्यूरॉन्स निःश्वसन हैं, और उदर नाभिक में, 50%। सामान्य तौर पर, श्वसन न्यूरॉन्स की तुलना में काफी कम श्वसन न्यूरॉन्स होते हैं। यह पता चला है कि साँस छोड़ना साँस छोड़ने से अधिक महत्वपूर्ण है।

निरोधात्मक लोगों की अनिवार्य उपस्थिति के साथ 4 न्यूरॉन्स के परिसरों द्वारा स्वचालित श्वास प्रदान की जाती है।

मस्तिष्क के अन्य केंद्रों के साथ बातचीत

रेस्पिरेटरी इंस्पिरेटरी और एक्सपिरेटरी न्यूरॉन्स की पहुंच न केवल श्वसन की मांसपेशियों तक होती है, बल्कि मेडुला ऑबोंगटा के अन्य नाभिकों तक भी होती है। उदाहरण के लिए, जब श्वसन केंद्र उत्तेजित होता है, तो निगलने वाला केंद्र पारस्परिक रूप से बाधित होता है और साथ ही, इसके विपरीत, हृदय गतिविधि को विनियमित करने के लिए वासोमोटर केंद्र उत्तेजित होता है।

बल्बर स्तर पर (अर्थात् मेडुला ऑबोंगटा में), कोई भेद कर सकता है न्यूमोटैक्सिक केंद्र , पोन्स के स्तर पर, श्वसन और श्वसन न्यूरॉन्स के ऊपर स्थित है। यह केंद्र उनकी गतिविधि को नियंत्रित करता है और साँस लेने और छोड़ने में परिवर्तन प्रदान करता है. श्वसन न्यूरॉन्स प्रेरणा प्रदान करते हैं और साथ ही उनसे उत्तेजना न्यूमोटैक्सिक केंद्र में प्रवेश करती है। वहां से, उत्तेजना श्वसन न्यूरॉन्स तक जाती है, जो आग लगाते हैं और साँस छोड़ते हैं। यदि मेडुला ऑबोंगटा और पोंस के बीच के रास्ते काट दिए जाते हैं, तो श्वसन गति की आवृत्ति कम हो जाएगी, इस तथ्य के कारण कि श्वसन और श्वसन न्यूरॉन्स पर पीटीडीसी (न्यूमोटैक्टिक श्वसन केंद्र) का सक्रिय प्रभाव कम हो जाता है। यह श्वसन न्यूरॉन्स पर निरोधात्मक न्यूरॉन्स के निरोधात्मक प्रभाव के दीर्घकालिक संरक्षण के कारण साँस लेना को भी लंबा करता है।

3. सुप्रापोन्टल (यानी "सुप्रापोंटियल") - डाइएनसेफेलॉन के कई क्षेत्र शामिल हैं:
हाइपोथैलेमिक क्षेत्र - जब चिढ़, हाइपरपेनिया का कारण बनता है - श्वसन आंदोलनों की आवृत्ति और श्वास की गहराई में वृद्धि। हाइपोथैलेमस के नाभिक का पिछला समूह हाइपरपेनिया का कारण बनता है, पूर्वकाल समूह विपरीत तरीके से कार्य करता है। यह हाइपोथैलेमस के श्वसन केंद्र के कारण है कि श्वास परिवेश के तापमान पर प्रतिक्रिया करता है।
हाइपोथैलेमस, थैलेमस के साथ, इस दौरान सांस लेने में बदलाव प्रदान करता है भावनात्मक प्रतिक्रियाएं.
थैलेमस - दर्द के दौरान सांस लेने में बदलाव प्रदान करता है।
सेरिबैलम - सांस को मांसपेशियों की गतिविधि में समायोजित करता है।

4. मोटर और प्रीमोटर कॉर्टेक्स मस्तिष्क के बड़े गोलार्ध। श्वास के वातानुकूलित प्रतिवर्त विनियमन प्रदान करता है। केवल 10-15 संयोजनों में, आप एक श्वसन वातानुकूलित प्रतिवर्त विकसित कर सकते हैं। इस तंत्र के कारण, उदाहरण के लिए, एथलीट शुरुआत से पहले हाइपरपेनिया विकसित करते हैं।
असरातन ई.ए. अपने प्रयोगों में, उन्होंने जानवरों से प्रांतस्था के इन क्षेत्रों को हटा दिया। शारीरिक परिश्रम के दौरान, उन्होंने जल्दी से सांस की तकलीफ विकसित की - डिस्पेनिया, क्योंकि। उनके पास सांस विनियमन के इस स्तर की कमी थी।
प्रांतस्था के श्वसन केंद्र सांस लेने में स्वैच्छिक परिवर्तन को सक्षम करते हैं।

श्वसन केंद्र का विनियमन
श्वसन केंद्र का बल्ब विभाग मुख्य है, यह स्वचालित श्वास प्रदान करता है, लेकिन इसकी गतिविधि के प्रभाव में बदल सकता है विनोदी तथा पलटा हुआ को प्रभावित।

श्वसन केंद्र पर हास्य प्रभाव
फ्रेडरिक का अनुभव (1890)। उन्होंने दो कुत्तों में क्रॉस सर्कुलेशन किया - प्रत्येक कुत्ते के सिर को दूसरे कुत्ते के धड़ से खून मिला। एक कुत्ते में, श्वासनली जकड़ी हुई थी, फलस्वरूप, कार्बन डाइऑक्साइड का स्तर बढ़ गया और रक्त में ऑक्सीजन का स्तर कम हो गया। उसके बाद दूसरा कुत्ता तेजी से सांस लेने लगा। हाइपरपेनिया था। नतीजतन, रक्त में CO2 का स्तर कम हो गया और O2 का स्तर बढ़ गया। यह रक्त पहले कुत्ते के सिर में प्रवाहित हुआ और उसके श्वसन केंद्र को बाधित कर दिया। श्वसन केंद्र का हास्य निषेध इस पहले कुत्ते को एपनिया में ला सकता है, अर्थात। साँस लेना बन्द करो।
श्वसन केंद्र पर हास्य प्रभाव डालने वाले कारक:
अतिरिक्त CO2 - हाइपरकार्बिया, श्वसन केंद्र की सक्रियता का कारण बनता है।
O2 की कमी - हाइपोक्सिया, श्वसन केंद्र की सक्रियता का कारण बनता है।
एसिडोसिस - हाइड्रोजन आयनों (अम्लीकरण) का संचय, श्वसन केंद्र को सक्रिय करता है।
CO2 की कमी - श्वसन केंद्र का निषेध।
अतिरिक्त O2 - श्वसन केंद्र का निषेध।
एल्कोलोसिस - +++ श्वसन केंद्र का निषेध
उनकी उच्च गतिविधि के कारण, मेडुला ऑबोंगटा न्यूरॉन्स स्वयं बहुत अधिक CO2 उत्पन्न करते हैं और स्थानीय रूप से स्वयं को प्रभावित करते हैं। सकारात्मक प्रतिक्रिया (आत्म-सुदृढ़ीकरण)।
मेडुला ऑबोंगटा के न्यूरॉन्स पर CO2 की सीधी कार्रवाई के अलावा, रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन के माध्यम से एक रिफ्लेक्स क्रिया होती है। कार्डियो-वैस्कुलर सिस्टम के(रीमन्स रिफ्लेक्सिस)। हाइपरकार्बिया के साथ, केमोरिसेप्टर उत्साहित होते हैं और उनमें से उत्तेजना जालीदार गठन के केमोसेंसिटिव न्यूरॉन्स और सेरेब्रल कॉर्टेक्स के केमोसेंसिटिव न्यूरॉन्स तक जाती है।
श्वसन केंद्र पर प्रतिवर्त प्रभाव।
1. स्थायी प्रभाव।
गेलिंग-ब्रेयर रिफ्लेक्स। फेफड़ों और वायुमार्ग के ऊतकों में मैकेनोरिसेप्टर फेफड़ों के खिंचाव और पतन से उत्साहित होते हैं। वे खिंचाव संवेदनशील हैं। उनसे, वेकस (वेगस नर्व) के साथ आवेग मेडुला ऑबोंगटा से इंस्पिरेटरी एल-मोटोन्यूरॉन्स तक जाते हैं। साँस लेना बंद हो जाता है और निष्क्रिय साँस छोड़ना शुरू हो जाता है। यह प्रतिवर्त साँस लेने और छोड़ने में परिवर्तन प्रदान करता है और श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स की गतिविधि को बनाए रखता है।
जब रिक्तिका को अतिभारित और पार किया जाता है, तो पलटा रद्द कर दिया जाता है: श्वसन आंदोलनों की आवृत्ति कम हो जाती है, साँस लेना और साँस छोड़ना का परिवर्तन अचानक किया जाता है।
अन्य सजगता:
फेफड़े के ऊतकों का खिंचाव बाद की सांस (श्वसन-सुविधा प्रतिवर्त) को रोकता है।
सामान्य स्तर से ऊपर साँस लेने के दौरान फेफड़े के ऊतकों का खिंचाव एक अतिरिक्त सांस (सिर का विरोधाभासी प्रतिवर्त) का कारण बनता है।
हेमन्स रिफ्लेक्स - कार्डियोवैस्कुलर सिस्टम के केमोरिसेप्टर्स से सीओ 2 और ओ 2 की एकाग्रता तक उत्पन्न होता है।
श्वसन की मांसपेशियों के प्रोप्रोरिसेप्टर्स से रिफ्लेक्स प्रभाव - जब श्वसन की मांसपेशियां सिकुड़ती हैं, तो प्रोप्रोरिसेप्टर्स से केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में आवेगों का प्रवाह होता है। प्रतिक्रिया सिद्धांत के अनुसार, श्वसन और श्वसन न्यूरॉन्स की गतिविधि बदल जाती है। श्वसन की मांसपेशियों के अपर्याप्त संकुचन के साथ, एक श्वसन-सुविधा प्रभाव होता है और प्रेरणा बढ़ जाती है।
2. चंचल
अड़चन - उपकला के नीचे वायुमार्ग में स्थित है। वे मैकेनो- और केमोरिसेप्टर दोनों हैं। उनके पास बहुत अधिक जलन सीमा है, इसलिए वे असाधारण मामलों में काम करते हैं। उदाहरण के लिए, फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में कमी के साथ, फेफड़ों की मात्रा कम हो जाती है, उत्तेजक रिसेप्टर्स उत्तेजित होते हैं और एक मजबूर प्रेरणा प्रतिवर्त का कारण बनते हैं। केमोरिसेप्टर्स के रूप में, ये वही रिसेप्टर्स जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों - निकोटीन, हिस्टामाइन, प्रोस्टाग्लैंडीन से उत्साहित होते हैं। जलन, पसीना और प्रतिक्रिया में - एक सुरक्षात्मक खांसी पलटा है। पैथोलॉजी के मामले में, अड़चन रिसेप्टर्स वायुमार्ग की ऐंठन पैदा कर सकते हैं।
एल्वियोली में, जक्सटा-एल्वियोलर और जक्सटा-केशिका रिसेप्टर्स फेफड़ों की मात्रा और केशिकाओं में जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों का जवाब देते हैं। श्वसन दर बढ़ाएँ और ब्रांकाई को सिकोड़ें।
श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली पर - एक्सटेरोसेप्टर्स। खांसना, छींकना, सांस रोकना।
त्वचा में गर्मी और ठंडे रिसेप्टर्स होते हैं। सांस रोकना और सांस सक्रिय करना।
दर्द रिसेप्टर्स - अल्पकालिक सांस रोकना, फिर मजबूत करना।
एंटरोरिसेप्टर - पेट से।
प्रोप्रियोरिसेप्टर - कंकाल की मांसपेशियों से।
मैकेनोरिसेप्टर - कार्डियोवास्कुलर सिस्टम से।

केमोरिसेप्टर रिसेप्टर्स हैं जो परिवर्तनों का जवाब देते हैं रासायनिक संरचनाउनका खून या अन्य तरल धोना। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण, वेंटिलेशन के निरंतर नियंत्रण में शामिल, IX और X कपाल नसों के बाहर निकलने के पास मज्जा ऑबोंगटा की उदर सतह पर स्थित हैं। कुछ सेकंड के बाद इस क्षेत्र में एच + या भंग सीओ 2 के साथ स्थानीय उपचार से जानवरों में सांस लेने में वृद्धि होती है।

एक बार यह माना जाता था कि CO 2 सीधे मज्जा श्वसन केंद्रों पर कार्य करती है, लेकिन अब यह अलग-अलग संस्थाओं के रूप में केमोरिसेप्टर्स पर विचार करने की प्रथा है। कुछ रिपोर्टों के अनुसार, वे मेडुला ऑबोंगटा की उदर सतह से 200-400 माइक्रोन की गहराई पर स्थित हैं।

वे मस्तिष्क के बाह्य तरल पदार्थ (ईसीएफ) द्वारा धोए जाते हैं, जिसके माध्यम से सीओ 2 आसानी से रक्त वाहिकाओं से सीएसएफ में फैल जाता है। एच + और एचसीओ 2 आयन इतनी आसानी से रक्त-मस्तिष्क की बाधा को पार नहीं कर सकते।

केंद्रीय केमोरिसेप्टर्स मस्तिष्क के बाह्य तरल पदार्थ से धोए जाते हैं और इसमें एच + आयनों की एकाग्रता में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करते हैं: एकाग्रता में वृद्धि से श्वसन में वृद्धि होती है और इसके विपरीत। इन रिसेप्टर्स के आसपास के तरल पदार्थ की संरचना मस्तिष्कमेरु द्रव (सीएसएफ), स्थानीय रक्त प्रवाह और स्थानीय चयापचय की संरचना पर निर्भर करती है।

इन सभी कारकों में से, सीएसएफ की संरचना सबसे बड़ी भूमिका निभाती है। यह द्रव रक्त-मस्तिष्क बाधा द्वारा रक्त से अलग किया जाता है, जो एच + और एचसीओ 2 आयनों के लिए अपेक्षाकृत अभेद्य है लेकिन आणविक सीओ 2 के लिए स्वतंत्र रूप से पारगम्य है। रक्त में पी सीओ 2 में वृद्धि के साथ, सीओ 2 मस्तिष्क की रक्त वाहिकाओं से सीएसएफ में फैल जाता है, जिसके परिणामस्वरूप एच + आयन सीएसएफ में जमा हो जाते हैं, जो कीमोरिसेप्टर्स को उत्तेजित करते हैं।

इस प्रकार, रक्त में सीओ 2 का स्तर मुख्य रूप से सीएसएफ के पीएच को बदलकर वेंटिलेशन को प्रभावित करता है। कीमोरिसेप्टर्स की जलन से हाइपरवेंटिलेशन होता है, जो रक्त में पी सीओ 2 को कम करता है और, परिणामस्वरूप, सीएसएफ में। धमनी रक्त में पी सीओ 2 में वृद्धि के साथ, मस्तिष्क के जहाजों का विस्तार होता है, जो सीएसएफ और मस्तिष्क के बाह्य तरल पदार्थ में सीओ 2 के प्रसार में योगदान देता है।

सामान्य सीएसएफ पीएच = 7.32। चूंकि इस द्रव में प्रोटीन की मात्रा रक्त की तुलना में बहुत कम होती है, इसलिए इसकी बफरिंग क्षमता भी काफी कम होती है। इसके कारण, पीसीओ 2 में परिवर्तन के जवाब में सीएसएफ पीएच रक्त पीएच की तुलना में बहुत अधिक स्थानांतरित हो जाता है। यदि CSF pH में इस तरह का बदलाव लंबे समय तक बना रहता है, तो बाइकार्बोनेट रक्त-मस्तिष्क की बाधा से गुजरते हैं, अर्थात, CSF में HCO 3 की सांद्रता में एक प्रतिपूरक परिवर्तन होता है।

नतीजतन, सीएसएफ पीएच 24-48 घंटों के भीतर सामान्य हो जाता है। इस प्रकार, सीएसएफ पीएच में परिवर्तन धमनी रक्त की तुलना में तेजी से समाप्त हो जाते हैं, जहां उन्हें दो से तीन दिनों के भीतर गुर्दे द्वारा मुआवजा दिया जाता है। रक्त पीएच की तुलना में सामान्य सीएसएफ पीएच में अधिक तेजी से वापसी इस तथ्य की ओर ले जाती है कि यह सीएसएफ पीएच है जिसका वेंटिलेशन पर प्रमुख प्रभाव पड़ता है और धमनी रक्त में Р सीओ 2 होता है।

एक उदाहरण के रूप में, हम पुराने फेफड़ों के घावों वाले रोगियों और रक्त में पी सीओ 2 में लगातार वृद्धि का हवाला दे सकते हैं। इन व्यक्तियों में, सीएसएफ पीएच सामान्य हो सकता है, इसलिए उनकी वेंटिलेशन दर धमनी पीसीओ 2 की अपेक्षा बहुत कम है। स्वस्थ लोगों में भी यही तस्वीर देखी जा सकती है अगर उन्हें कई दिनों तक 3% सीओ 2 के साथ गैस मिश्रण में सांस लेने के लिए मजबूर किया जाता है।

"फिजियोलॉजी ऑफ रेस्पिरेशन", जे वेस्ट

श्वास काफी हद तक सचेत है, और कुछ सीमाओं के भीतर सेरेब्रल कॉर्टेक्स स्टेम केंद्रों को अधीन कर सकता है। हाइपरवेंटिलेशन द्वारा, धमनी रक्त में पीसीओ 2 को आधा करना मुश्किल नहीं है, हालांकि क्षारीयता होती है, कभी-कभी हाथों और पैरों की मांसपेशियों के ऐंठन संकुचन के साथ। पीसीओ 2 में इस कमी के साथ, धमनी पीएच लगभग 0.2 बढ़ जाता है। फेफड़ों का स्वैच्छिक हाइपोवेंटिलेशन ...

पेरिफेरल केमोरिसेप्टर्स आम कैरोटिड धमनियों के द्विभाजन में स्थित कैरोटिड निकायों में और महाधमनी चाप की ऊपरी और निचली सतहों पर स्थित महाधमनी निकायों में स्थित होते हैं। मनुष्यों में, कैरोटिड शरीर सबसे बड़ी भूमिका निभाते हैं। उनमें दो या दो से अधिक प्रकार की ग्लोमेरुलर कोशिकाएं होती हैं जो विशेष रूप से डोपामाइन की सामग्री के कारण संसाधित होने पर तीव्रता से प्रतिदीप्त होती हैं। एक बार यह सोचा गया था कि ये कोशिकाएँ ...

फेफड़े के रिसेप्टर्स तीन प्रकार के होते हैं। पल्मोनरी स्ट्रेच रिसेप्टर्स इन रिसेप्टर्स को वायुमार्ग की चिकनी मांसपेशियों में स्थित माना जाता है। वे फेफड़ों के खिंचाव का जवाब देते हैं। यदि फेफड़ों को लंबे समय तक फुलाए हुए अवस्था में रखा जाता है, तो खिंचाव रिसेप्टर्स की गतिविधि में थोड़ा बदलाव होता है, जो उनकी खराब अनुकूलन क्षमता को इंगित करता है। इन रिसेप्टर्स से आवेग वेगस नसों के बड़े माइलिन फाइबर के साथ जाता है। मुख्य उत्तर...

श्वसन के साथ कई और प्रकार के रिसेप्टर्स जुड़े हुए हैं। नाक गुहा और ऊपरी श्वसन पथ के रिसेप्टर्स नाक गुहा, नासोफरीनक्स, स्वरयंत्र और श्वासनली में, ऐसे रिसेप्टर्स होते हैं जो यांत्रिक और रासायनिक उत्तेजनाओं का जवाब देते हैं, जिन्हें अड़चन प्रकार के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है ऊपर वर्णित। उनकी जलन स्पष्ट रूप से छींकने, खाँसी और ब्रांकाई के कसना का कारण बनती है। स्वरयंत्र की यांत्रिक जलन (उदाहरण के लिए, जब एक एंडोट्रैचियल ट्यूब को खराब तरीके से संचालित स्थानीय के साथ डाला जाता है ...

हमने श्वसन विनियमन प्रणाली के व्यक्तिगत तत्वों का विश्लेषण किया। अब पीसीओ2, पीओ2 और धमनी रक्त पीएच, साथ ही शारीरिक गतिविधि में परिवर्तन के लिए इसकी जटिल प्रतिक्रियाओं पर विचार करना उपयोगी होगा। पीएच में परिवर्तन की प्रतिक्रिया धमनी रक्त के पीएच को कम करने से वेंटिलेशन बढ़ जाता है। व्यवहार में, पीसीओ2 में सहवर्ती वृद्धि की प्रतिक्रिया से पीएच में कमी के लिए वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया को अलग करना अक्सर मुश्किल होता है। हालांकि…

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार श्वसन केंद्र- यह न्यूरॉन्स का एक सेट है जो शरीर की जरूरतों के लिए साँस लेने और छोड़ने और सिस्टम के अनुकूलन की प्रक्रियाओं में बदलाव प्रदान करता है। विनियमन के कई स्तर हैं:

1) रीढ़ की हड्डी;

2) बल्ब;

3) सुपरपोन्टल;

4) कॉर्टिकल।

रीढ़ की हड्डी का स्तरयह रीढ़ की हड्डी के पूर्वकाल सींगों के प्रेरकों द्वारा दर्शाया जाता है, जिनमें से अक्षतंतु श्वसन की मांसपेशियों को संक्रमित करते हैं। इस घटक का कोई स्वतंत्र महत्व नहीं है, क्योंकि यह संबंधित विभागों के आवेगों का पालन करता है।

मेडुला ऑबोंगटा और पोन्स के जालीदार गठन के न्यूरॉन्स बनते हैं बल्ब स्तर. मेडुला ऑबोंगटा में निम्नलिखित प्रकार प्रतिष्ठित हैं: तंत्रिका कोशिकाएं:

1) प्रारंभिक श्वसन (सक्रिय प्रेरणा की शुरुआत से पहले उत्साहित 0.1-0.2 सेकेंड);

2) पूर्ण श्वसन (धीरे-धीरे सक्रिय होता है और पूरे श्वसन चरण में आवेग भेजता है);

3) देर से श्वसन (वे उत्तेजना को प्रसारित करना शुरू करते हैं क्योंकि शुरुआती लोगों की कार्रवाई फीकी पड़ जाती है);

4) श्वसन के बाद (श्वसन के निषेध के बाद उत्साहित);

5) श्वसन (सक्रिय साँस छोड़ने की शुरुआत प्रदान करें);

6) प्रीइंस्पिरेटरी (उत्पन्न करना शुरू करें तंत्रिका प्रभावसाँस लेना से पहले)।

इन तंत्रिका कोशिकाओं के अक्षतंतु रीढ़ की हड्डी (बल्ब फाइबर) के मोटर न्यूरॉन्स को निर्देशित किए जा सकते हैं या पृष्ठीय और उदर नाभिक (प्रोटोबुलबार फाइबर) का हिस्सा हो सकते हैं।

मेडुला ऑबोंगटा के न्यूरॉन्स, जो श्वसन केंद्र का हिस्सा हैं, की दो विशेषताएं हैं:

1) एक पारस्परिक संबंध है;

2) अनायास तंत्रिका आवेग उत्पन्न कर सकता है।

न्यूमोटॉक्सिक केंद्र पुल की तंत्रिका कोशिकाओं द्वारा बनता है। वे अंतर्निहित न्यूरॉन्स की गतिविधि को विनियमित करने में सक्षम हैं और साँस लेना और साँस छोड़ने की प्रक्रियाओं में बदलाव ला सकते हैं। यदि मस्तिष्क तंत्र के क्षेत्र में केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की अखंडता का उल्लंघन होता है, तो श्वसन दर कम हो जाती है और श्वसन चरण की अवधि बढ़ जाती है।

सुपरपोंटियल स्तरयह सेरिबैलम और मिडब्रेन की संरचनाओं द्वारा दर्शाया गया है, जो मोटर गतिविधि और स्वायत्त कार्य का नियमन प्रदान करते हैं।

कॉर्टिकल घटकसेरेब्रल कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स होते हैं, जो श्वास की आवृत्ति और गहराई को प्रभावित करते हैं। वे मुख्य रूप से प्रदान करते हैं सकारात्मक प्रभाव, विशेष रूप से मोटर और कक्षीय क्षेत्रों पर। इसके अलावा, सेरेब्रल कॉर्टेक्स की भागीदारी सांस लेने की आवृत्ति और गहराई को अनायास बदलने की संभावना को इंगित करती है।

इस प्रकार, सेरेब्रल कॉर्टेक्स की विभिन्न संरचनाएं श्वसन प्रक्रिया का नियमन करती हैं, लेकिन बल्ब क्षेत्र एक प्रमुख भूमिका निभाता है।

2. श्वसन केंद्र न्यूरॉन्स का हास्य विनियमन

पहली बार, 1860 में जी। फ्रेडरिक के प्रयोग में हास्य विनियमन तंत्र का वर्णन किया गया था, और फिर व्यक्तिगत वैज्ञानिकों द्वारा अध्ययन किया गया, जिसमें आई। पी। पावलोव और आई। एम। सेचेनोव शामिल थे।

जी. फ्रेडरिक ने क्रॉस-सर्कुलेशन में एक प्रयोग किया, जिसमें उन्होंने दो कुत्तों की कैरोटिड धमनियों और गले की नसों को जोड़ा। नतीजतन, कुत्ते # 1 के सिर को जानवर # 2 के धड़ से रक्त मिला, और इसके विपरीत। जब कुत्ते नंबर 1 में श्वासनली को जकड़ दिया गया था, तो कार्बन डाइऑक्साइड जमा हो गया था, जो पशु नंबर 2 के शरीर में प्रवेश कर गया और सांस लेने की आवृत्ति और गहराई में वृद्धि हुई - हाइपरपेनिया। ऐसा रक्त कुत्ते के सिर में नंबर 1 के तहत प्रवेश कर गया और श्वसन केंद्र की गतिविधि में हाइपोपेनिया और एपोपनिया तक कमी का कारण बना। अनुभव साबित करता है कि रक्त की गैस संरचना सीधे सांस लेने की तीव्रता को प्रभावित करती है।

श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स पर उत्तेजक प्रभाव किसके द्वारा लगाया जाता है:

1) ऑक्सीजन एकाग्रता में कमी (हाइपोक्सिमिया);

2) कार्बन डाइऑक्साइड (हाइपरकेनिया) की सामग्री में वृद्धि;

3) हाइड्रोजन प्रोटॉन (एसिडोसिस) के स्तर में वृद्धि।

इसके परिणामस्वरूप ब्रेकिंग प्रभाव होता है:

1) ऑक्सीजन एकाग्रता में वृद्धि (हाइपरॉक्सिमिया);

2) कार्बन डाइऑक्साइड (हाइपोकेनिया) की सामग्री को कम करना;

3) हाइड्रोजन प्रोटॉन (क्षारीयता) के स्तर में कमी।

वर्तमान में, वैज्ञानिकों ने पांच तरीकों की पहचान की है जिसमें रक्त गैस संरचना श्वसन केंद्र की गतिविधि को प्रभावित करती है:

1) स्थानीय;

2) हास्य;

3) परिधीय केमोरिसेप्टर्स के माध्यम से;

4) केंद्रीय केमोरिसेप्टर्स के माध्यम से;

5) सेरेब्रल कॉर्टेक्स के केमोसेंसिटिव न्यूरॉन्स के माध्यम से।

स्थानीय कार्रवाईचयापचय उत्पादों, मुख्य रूप से हाइड्रोजन प्रोटॉन के रक्त में संचय के परिणामस्वरूप होता है। यह न्यूरॉन्स के काम की सक्रियता की ओर जाता है।

कंकाल की मांसपेशियों के काम में वृद्धि के साथ हास्य प्रभाव प्रकट होता है और आंतरिक अंग. नतीजतन, कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन प्रोटॉन निकलते हैं, जो रक्तप्रवाह के माध्यम से श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स में प्रवाहित होते हैं और उनकी गतिविधि को बढ़ाते हैं।

पेरिफेरल केमोरिसेप्टर्स- ये कार्डियोवास्कुलर सिस्टम (कैरोटीड साइनस, महाधमनी चाप, आदि) के रिफ्लेक्सोजेनिक ज़ोन से तंत्रिका अंत हैं। वे ऑक्सीजन की कमी पर प्रतिक्रिया करते हैं। प्रतिक्रिया में, आवेगों को केंद्रीय तंत्रिका तंत्र में भेजा जाता है, जिससे तंत्रिका कोशिकाओं (बैनब्रिज रिफ्लेक्स) की गतिविधि में वृद्धि होती है।

जालीदार गठन से बना है केंद्रीय केमोरिसेप्टर, जो कार्बन डाइऑक्साइड और हाइड्रोजन प्रोटॉन के संचय के प्रति अत्यधिक संवेदनशील हैं। श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स सहित जालीदार गठन के सभी क्षेत्रों में उत्तेजना फैली हुई है।

सेरेब्रल कॉर्टेक्स की तंत्रिका कोशिकाएंरक्त की गैस संरचना में परिवर्तन का भी जवाब देते हैं।

इस प्रकार, श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स के नियमन में हास्य कड़ी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

3. तंत्रिका विनियमनश्वसन केंद्र की न्यूरोनल गतिविधि

नर्वस रेगुलेशन मुख्य रूप से रिफ्लेक्स पाथवे द्वारा किया जाता है। प्रभावों के दो समूह हैं - प्रासंगिक और स्थायी।

स्थायी तीन प्रकार के होते हैं:

1) कार्डियोवास्कुलर सिस्टम (हेमैन्स रिफ्लेक्स) के परिधीय रसायन विज्ञानियों से;

2) श्वसन की मांसपेशियों के प्रोप्रियोरिसेप्टर्स से;

3) फेफड़े के ऊतकों में खिंचाव के तंत्रिका अंत से।

सांस लेने के दौरान मांसपेशियां सिकुड़ती हैं और आराम करती हैं। प्रोप्रियोरिसेप्टर्स से आवेग एक साथ सीएनएस में मोटर केंद्रों और श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स में प्रवेश करते हैं। मांसपेशियों के काम को विनियमित किया जाता है। यदि सांस लेने में कोई रुकावट आती है, तो श्वसन की मांसपेशियां और भी सिकुड़ने लगती हैं। नतीजतन, कंकाल की मांसपेशियों के काम और शरीर की ऑक्सीजन की आवश्यकता के बीच एक संबंध स्थापित होता है।

फेफड़े के खिंचाव रिसेप्टर्स से रिफ्लेक्स प्रभाव पहली बार 1868 में ई। हेरिंग और आई। ब्रेउर द्वारा खोजे गए थे। उन्होंने पाया कि चिकनी पेशी कोशिकाओं में स्थित तंत्रिका अंत तीन प्रकार की सजगता प्रदान करते हैं:

1) इंस्पिरेटरी-ब्रेकिंग;

2) श्वसन-राहत;

3) सिर का विरोधाभासी प्रभाव।

सामान्य श्वास के दौरान, श्वसन-ब्रेकिंग प्रभाव होते हैं। साँस लेना के दौरान, फेफड़े का विस्तार होता है, और वेगस नसों के तंतुओं के साथ रिसेप्टर्स से आवेग श्वसन केंद्र में प्रवेश करते हैं। यहां, श्वसन न्यूरॉन्स का निषेध होता है, जिससे सक्रिय साँस लेना बंद हो जाता है और निष्क्रिय साँस छोड़ना शुरू हो जाता है। इस प्रक्रिया का महत्व साँस छोड़ने की शुरुआत सुनिश्चित करना है। जब वेगस नसें अतिभारित होती हैं, तो साँस लेना और साँस छोड़ना का परिवर्तन संरक्षित रहता है।

प्रयोग के दौरान ही श्वसन-राहत प्रतिवर्त का पता लगाया जा सकता है। यदि आप साँस छोड़ते समय फेफड़े के ऊतकों को खींचते हैं, तो अगली सांस की शुरुआत में देरी होती है।

प्रयोग के दौरान विरोधाभासी प्रमुख प्रभाव को महसूस किया जा सकता है। प्रेरणा के समय फेफड़ों के अधिकतम खिंचाव के साथ, एक अतिरिक्त सांस या उच्छ्वास देखी जाती है।

एपिसोडिक रिफ्लेक्स प्रभावों में शामिल हैं:

1) फेफड़ों के चिड़चिड़ा रिसेप्टर्स से आवेग;

2) juxtaalveolar रिसेप्टर्स से प्रभाव;

3) श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली से प्रभाव;

4) त्वचा रिसेप्टर्स से प्रभाव।

चिड़चिड़ा रिसेप्टर्सश्वसन पथ के एंडोथेलियल और सबेंडोथेलियल परतों में स्थित है। वे एक साथ यांत्रिक रिसेप्टर्स और केमोरिसेप्टर के कार्य करते हैं। मैकेनोरिसेप्टर्स के पास है उच्च दहलीजजलन और फेफड़ों में उल्लेखनीय गिरावट से उत्साहित हैं। इस तरह की गिरावट आम तौर पर प्रति घंटे 2-3 बार होती है। फेफड़े के ऊतकों की मात्रा में कमी के साथ, रिसेप्टर्स श्वसन केंद्र के न्यूरॉन्स को आवेग भेजते हैं, जिससे अतिरिक्त सांस आती है। केमोरिसेप्टर बलगम में धूल के कणों की उपस्थिति का जवाब देते हैं। जब इरिट्री रिसेप्टर्स सक्रिय होते हैं, तो गले में खराश और खांसी का अहसास होता है।

Juxtaalveolar रिसेप्टर्सइंटरस्टिटियम में हैं। वे उपस्थिति पर प्रतिक्रिया करते हैं रासायनिक पदार्थ- सेरोटोनिन, हिस्टामाइन, निकोटीन, साथ ही द्रव परिवर्तन। यह एडिमा (निमोनिया) के साथ एक विशेष प्रकार की सांस की तकलीफ की ओर जाता है।

श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली की गंभीर जलन के साथश्वसन गिरफ्तारी होती है, और मध्यम, सुरक्षात्मक प्रतिबिंब दिखाई देते हैं। उदाहरण के लिए, जब नाक गुहा के रिसेप्टर्स चिढ़ जाते हैं, छींक आती है, जब निचले श्वसन पथ के तंत्रिका अंत सक्रिय होते हैं, तो खांसी होती है।

श्वसन दर तापमान रिसेप्टर्स से आवेगों से प्रभावित होती है। उदाहरण के लिए, जब में विसर्जित किया जाता है ठंडा पानीसांस लेने में देरी हो रही है।

नोसेसेप्टर्स के सक्रिय होने परपहले श्वास रुकती है, और फिर धीरे-धीरे वृद्धि होती है।

आंतरिक अंगों के ऊतकों में अंतर्निहित तंत्रिका अंत की जलन के दौरान, श्वसन आंदोलनों में कमी होती है।

दबाव में वृद्धि के साथ, श्वास की आवृत्ति और गहराई में तेज कमी देखी जाती है, जिससे छाती की चूषण क्षमता में कमी और रक्तचाप की बहाली होती है, और इसके विपरीत।

इस प्रकार, श्वसन केंद्र पर लगाए गए प्रतिवर्त प्रभाव निरंतर स्तर पर श्वास की आवृत्ति और गहराई को बनाए रखते हैं।

परिधीय या धमनी केमोरिसेप्टर प्रसिद्ध रिफ्लेक्सोजेनिक क्षेत्र में स्थित हैं - महाधमनी चाप और कैरोटिड साइनस (आंकड़े 17 ए और बी), और कैरोटिड और महाधमनी निकायों द्वारा दर्शाए जाते हैं। रक्तचाप के नियमन में शामिल बैरोरिसेप्टर भी यहां स्थानीयकृत हैं।

चित्र 17 ए. पेरिफेरल केमोरिसेप्टर्स

संवहनी प्रतिवर्त क्षेत्र में

धमनी बिस्तर के दो रसायनयुक्त क्षेत्रों में से - महाधमनी और कैरोटिड साइनस - कैरोटिड साइनस क्षेत्र श्वसन के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बल्बर संरचनाओं की भूमिका की तुलना में यह भूमिका बहुत अधिक मामूली है - मनुष्यों में, कैरोटिड निकायों के द्विपक्षीय निष्कासन से आराम से श्वसन में ध्यान देने योग्य परिवर्तन नहीं होते हैं। कैरोटिड निकाय सामान्य कैरोटिड धमनी के आंतरिक और बाहरी विभाजन के बिंदु पर स्थित होते हैं।

शरीर एक संयोजी ऊतक कैप्सूल में संलग्न एक गठन है, यह अत्यधिक रक्त के साथ आपूर्ति की जाती है और दोनों अभिवाही और अपवाही तंत्रिकाओं द्वारा संक्रमित होती है। कैरोटिड शरीर के माध्यम से रक्त प्रवाह बहुत अधिक है - 2 एल / मिनट / जी तक, और ऑक्सीजन की खपत मस्तिष्क की तुलना में 3-4 गुना अधिक है।

चित्र 17 कैरोटिड साइनस (ए) और महाधमनी (बी) रिफ्लेक्सोजेनिक जोन

IX और X - ग्लोसोफेरींजल और वेगस तंत्रिका, 1 - बेहतर ग्रीवा सहानुभूति नाड़ीग्रन्थि, 2 - साइनस तंत्रिका, 3 - कैरोटिड शरीर, 4 - सामान्य कैरोटिड धमनी, 5 - पश्चकपाल धमनी, 6 - तारकीय नाड़ीग्रन्थि, 7 - महाधमनी तंत्रिका, 8 - महाधमनी शरीर, 9 - महाधमनी चाप

कैरोटिड बॉडी की संरचना और संक्रमण की योजना चित्र 18 में दिखाई गई है।

चित्र 18. मन्या शरीर की संरचना की योजना

टाइप I सेल

टाइप II सेल

साइनस तंत्रिका

साइनस तंत्रिका के अभिवाही तंतु

साइनस तंत्रिका के अपवाही तंतु

सहानुभूति फाइबर

नस

कैरोटिड शरीर के ऊतक में दो प्रकार की कोशिकाएँ होती हैं। टाइप I - मुख्य कोशिकाएँ, उपकला मूल की बड़ी कोशिकाएँ। इस प्रकार की कोशिकाओं में दाने होते हैं जो तीव्र हाइपोक्सिया के दौरान गायब हो जाते हैं। ग्लोसोफेरीन्जियल तंत्रिका (हिरिंग की तंत्रिका, साइनस तंत्रिका) की अभिवाही शाखा के अंत उनके सीधे संपर्क में हैं। यह ये कोशिकाएं हैं जो रसायन संवेदनशीलता में मुख्य भूमिका निभाती हैं - इन कोशिकाओं के विनाश से कैरोटिड शरीर की केमोरिसेप्टिव गतिविधि बंद हो जाती है। छोटे प्रकार की II कोशिकाएं ग्लियाल कोशिकाओं के समरूप होती हैं और श्वान कोशिकाओं से मिलती जुलती होती हैं। अपनी प्रक्रियाओं के साथ, वे मुख्य कोशिकाओं को चोटी देते हैं।

कैरोटिड बॉडी केमोरिसेप्टर्स के पर्याप्त उत्तेजक धमनी रक्त की संरचना में निम्नलिखित बदलाव हैं जो उन्हें धोते हैं: 1) ऑक्सीजन तनाव में कमी, 2) सीओ तनाव में वृद्धि 2 , 3) हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता में वृद्धि।

कैरोटिड केंद्र की गतिविधि का मुख्य उत्तेजक हाइपोक्सिया है।. यहां तक ​​​​कि मध्यम हाइपोक्सिया गंभीर हाइपरकेनिया की तुलना में साइनस तंत्रिका आवेगों की आवृत्ति में अधिक स्पष्ट वृद्धि के साथ है।

रक्त में ऑक्सीजन के तनाव में कमी के बारे में जानकारी को रिसेप्टर्स कैसे देखते हैं? टाइप I कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में दाने होते हैं जिनमें डोपामाइन जमा होता है। ऑक्सीजन के स्तर का मूल्यांकन टाइप I कोशिकाओं की झिल्ली पर स्थित विशेष रिसेप्टर्स द्वारा किया जाता है। प्रायोगिक आंकड़ों के आधार पर, इन रिसेप्टर्स के संचालन के लिए एक काल्पनिक योजना प्रस्तावित है, जिसे चित्र 19 में दिखाया गया है।

चित्र 19. कैरोटिड बॉडी ऑक्सीजन सेंसर

ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीजन सेंसर की बातचीत से पोटेशियम चैनलों की सक्रियता होती है। कोशिका लगभग इस अवस्था में लगभग निरंतर होती है, और साइटोप्लाज्म से पोटैशियम करंट आराम करने वाली झिल्ली क्षमता के स्तर पर कोशिका क्षमता को बनाए रखता है। रक्त में ऑक्सीजन के तनाव में कमी से ऑक्सीजन सेंसर निकलता है, पोटेशियम चैनल बंद हो जाते हैं, झिल्ली क्षमता कम हो जाती है और विध्रुवण के एक महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंच जाती है, और टाइप I कोशिकाओं में एक क्रिया क्षमता उत्पन्न होती है। पीडी की घटना इस तथ्य की ओर ले जाती है कि कोशिकाओं में कैल्शियम चैनल खुलते हैं और डोपामाइन जारी होता है।

धमनी रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड का तनाव बढ़ने पर धमनी केमोरिसेप्टर भी उत्तेजित होते हैं। धमनी केमोरिसेप्टर्स की हाइपरकैपनिक उत्तेजना, साथ ही केंद्रीय वाले, आयनों के प्रत्यक्ष प्रभाव से किए जाते हैं एच + रक्त पीएच में कमी के साथ। कैरोटिड बॉडी की कोशिकाओं में हाइड्रोजन आयनों का प्रभाव रेडॉक्स सिस्टम के काम के कारण चयापचय में बदलाव के कारण होता है। इस प्रकार, हाइपोक्सिया और हाइपरकेनिया दोनों विभिन्न तरीकों से कोशिकाओं में चयापचय प्रक्रियाओं में बदलाव लाते हैं, और परिवर्तित चयापचय के उत्पाद कैरोटिड केमोरिसेप्टर्स के उत्तेजक के रूप में काम करते हैं। एक महत्वपूर्ण और महत्वपूर्ण अंतर यह है कि ऑक्सीजन तनाव में कमी की प्रतिक्रिया बहुत तेजी से होती है।

उत्तेजना का परिणामी आवेग साइनस तंत्रिका के अभिवाही तंतुओं के साथ संचालित होता है और मेडुला ऑबोंगटा में श्वसन न्यूरॉन्स के पृष्ठीय समूह तक पहुँचता है।न्यूरॉन्स की उत्तेजना श्वसन गतिविधि को बढ़ाती है। पल्स आवृत्ति विशेष रूप से ऑक्सीजन तनाव की सीमा में 80 से 20 मिमी एचजी तक बढ़ जाती है।

कैरोटिड साइनस के केमोरिसेप्टर तंत्रिका नियंत्रण में हैं: सहानुभूति तंत्रिका तंत्र की गतिविधि में वृद्धि और नॉरपेनेफ्रिन की रिहाई से उनकी संवेदनशीलता बढ़ जाती है, जबकि पैरासिम्पेथेटिक आवेग और एसिटाइलकोलाइन कम हो जाते हैं।

महाधमनी निकायों कैरोटिड निकायों की संरचना में समान हैं, भिन्न नहीं हैं और आवश्यक कार्यइन संरचनाओं, मुख्य रूप से ऑक्सीजन सेंसर के रूप में। महाधमनी क्षेत्र में स्थित केमोरिसेप्टर श्वसन के नियमन में एक महत्वहीन भाग लेते हैं, उनकी मुख्य भूमिका हृदय और संवहनी स्वर की गतिविधि के नियमन में प्रकट होती है।

परिधीय केमोरिसेप्टर केंद्रीय वाले की गतिविधि के पूरक हैं। ऑक्सीजन की कमी की स्थितियों में केंद्रीय और परिधीय संरचनाओं की बातचीत विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।तथ्य यह है कि केंद्रीय केमोरिसेप्टर ऑक्सीजन की कमी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। हाइपोक्सिया के दौरान कोशिकाएं अपनी संवेदनशीलता पूरी तरह से खो सकती हैं, जबकि श्वसन न्यूरॉन्स की गतिविधि कम हो जाती है। इन शर्तों के तहत, श्वसन केंद्र को परिधीय रसायन विज्ञानियों से मुख्य उत्तेजक उत्तेजना प्राप्त होती है, जिसके लिए मुख्य उत्तेजना ठीक ऑक्सीजन की कमी है। टीइस प्रकार, धमनी केमोरिसेप्टर मस्तिष्क को कम ऑक्सीजन की आपूर्ति की स्थिति में श्वसन केंद्र को उत्तेजित करने के लिए एक "आपातकालीन" तंत्र के रूप में कार्य करते हैं।

फुफ्फुसीय गैस विनिमय की प्रभावशीलता के लिए एक अनिवार्य शर्त इष्टतम वेंटिलेशन-छिड़काव संबंधों का रखरखाव है। यह इष्टतम अनुपात श्वसन और संचार प्रणालियों के संयुग्मित विनियमन द्वारा प्रदान किया जाता है। इस संयुग्मन की अभिव्यक्ति फेफड़े (MOD), और संवहनी स्वर, और हृदय गतिविधि (MOC) दोनों के वेंटिलेशन में एक साथ वृद्धि है। इस तरह के एक साथ परिवर्तन विशेष रूप से शारीरिक गतिविधि के दौरान, हाइपोक्सिया और भावनात्मक उत्तेजना के दौरान स्पष्ट होते हैं। पेरिफेरल केमोरिसेप्टर उसी क्षेत्र में स्थित होते हैं जैसे बैरोसेप्टर्स - तंत्रिका अंत सीधे मुख्य पोत की दीवार में स्थित होते हैं। ऐसा पड़ोस, निश्चित रूप से आकस्मिक नहीं है। श्वास और रक्त परिसंचरण का संयुक्त नियंत्रण महत्वपूर्ण अंगों, मुख्य रूप से मस्तिष्क को ऑक्सीजन की निरंतर आपूर्ति सुनिश्चित करता है। महाधमनी क्षेत्र संपूर्ण धमनी प्रणाली के "द्वार" पर स्थित है, और बैरोरिसेप्टर यहां एक प्रमुख भूमिका निभाते हैं। कैरोटिड साइनस ज़ोन मस्तिष्क के पूरे वास्कुलचर के "गेट" पर स्थित है, और यहाँ मुख्य भूमिका कीमोसेप्टर्स की है। ब्रेनस्टेम (एकल, पैरामेडियल) के नाभिक में केमोरिसेप्टर और बैरोरिसेप्टर अभिवाही तंतुओं के अनुमान इंटरन्यूरोनल कनेक्शन द्वारा एकजुट होते हैं।

तो, केंद्रीय और परिधीय केमोरिसेप्टर रक्त में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के तनाव के बारे में जानकारी श्वसन केंद्र तक पहुंचाते हैं, वे उत्साहित होते हैं और ऑक्सीजन सामग्री में कमी और कार्बन डाइऑक्साइड में वृद्धि के साथ आवेगों की आवृत्ति में वृद्धि करते हैं।