Пневмотаксический центр. Вентральная группа дыхательных нейронов
а) Пневмотаксический центр ограничивает длительность вдоха и увеличивает скорость дыхания. Расположенный дорсально в nucleus parabrachialis верхней части моста пневмотаксический центр передает сигналы в область вдоха. Главным в деятельности этого центра является контроль за точкой «выключения» нарастающего инспираторного сигнала и за длительностью фазы наполнения легких. При сильном пневмотаксическом сигнале вдох может укоротиться до 0,5 сек, чему соответствует очень малое наполнение легких; при слабом пневмотаксическом сигнале вдох может продолжаться 5 сек или более, и легкие наполняются большим количеством воздуха.
Первичной задачей пневмотаксического центра является ограничение вдоха. При этом возникает вторичный эффект — увеличение скорости дыхания, т.к. ограничение вдоха укорачивает длительность выдоха и общего периода каждого цикла дыхания. Сильный пневмотаксический сигнал может увеличивать частоту дыхания до 30-40 в мин, в то время как слабый пневмотаксический сигнал может снизить частоту до 3-5 дыхательных движений в минуту.
Организация дыхательного центра
б) Вентральная группа дыхательных нейронов. Их участие во вдохе и выдохе. С двух сторон продолговатого мозга — около 5 мм впереди и латерально от дорсальной группы дыхательных нейронов — лежит вентральная группа дыхательных нейронов, расположенная рострально в nucleus ambiguus и каудально — в nucleus retroambiguus. Функции этой группы нейронов имеют некоторые важные отличия от функций дыхательных нейронов дорсальной группы.
1. Во время нормального спокойного дыхания дыхательные нейроны вентральной группы остаются почти полностью неактивными. Нормальное спокойное дыхание вызывается только повторением инспираторных сигналов от дорсальной группы респираторных нейронов, передающихся главным образом в диафрагму, и выдох совершается под влиянием эластической тяги легких и грудной клетки.
2. Нет никаких данных об участии дыхательных нейронов вентральной группы в основной ритмической осцилляции, регулирующей дыхание.
3. Когда импульсация, вызывающая усиление легочной вентиляции, становится больше нормы, генерация дыхательных сигналов начинает проводиться от основного осциллирующего механизма в дорсальной группе нейронов к дыхательным нейронам вентральной группы. В результате нейроны вентральной группы будут участвовать в создании дополнительной импульсации. 4. Электрическая стимуляция некоторых нейронов вентральной группы вызывает вдох, стимуляция других — выдох. Следовательно, эта группа нейронов участвует как в создании вдоха, так и в создании выдоха. Они являются особо важными для создания мощных экспираторных сигналов, передаваемых мышцам живота во время затрудненного выдоха. Таким образом, эта группа нейронов работает в основном как усиливающий механизм при необходимости сильного увеличения легочной вентиляции, особенно при тяжелой физической нагрузке.
в) Сигналы о растяжении легких ограничивают вдох. Рефлекс растяжения Геринга-Брейера. В дополнение к центральным нервным механизмам регуляции дыхания, находящихся в пределах ствола мозга, в регуляции дыхания принимают участие и сигналы от рецепторов в легких. Наиболее важными являются рецепторы растяжения, расположенные в мышечных участках стенок бронхов и бронхиол всех участков легких, которые в случае перерастяжения легких передают сигналы через блуждающие нервы в дорсальную группу дыхательных нейронов. Эти сигналы действуют на вдох так же, как это делают сигналы из пневмотаксического центра: при перерастяжении легких рецепторы растяжения активируют обратную связь, которая «выключает» импульсацию вдоха и приостанавливает вдох. Это называют рефлексом растяжения Геринга-Брейера. Рефлекс вызывает также учащение дыхания, как это делают и сигналы от пневмотаксического центра.
Похоже, что у человека рефлекс Геринга-Брейера активируется только после того, как дыхательный объем увеличивается более чем в 3 раза (становится больше 1,5 л). Предполагают, что этот рефлекс представляет собой в основном защитный механизм для предотвращения излишнего растяжения легких и не является важным компонентом при нормальной регуляции дыхания.
