Дыхательный центр и регуляция вентиляции 

Не одна точка, а сеть

Выражение «дыхательный центр» удобно, но может создавать неверное впечатление об одной небольшой точке, которая включает вдох. На самом деле ритм и рисунок дыхания формирует сеть нейронов в продолговатом мозге и мосту, взаимодействующая с корой, лимбической системой, спинным мозгом и периферическими рецепторами.

Эта сеть автоматически управляет дыхательными мышцами, но постоянно изменяет команду в соответствии с обменом веществ, движением, речью, сном и эмоциональным состоянием.

Как формируется дыхательный ритм

Группы нейронов ствола мозга создают и перестраивают ритмическую активность. По двигательным нервам сигнал поступает к диафрагме и другим дыхательным мышцам. Вдох сменяется выдохом, а частота и сила сокращений подстраиваются под потребность организма.

Ритм не является жёстким метрономом. Он изменяется при глотании, кашле, смехе, разговоре и движении, чтобы согласовать дыхание с другими действиями.

Центральные хеморецепторы

Центральные хемочувствительные структуры реагируют прежде всего на изменение pH жидкости вокруг мозга, которое связано с проникновением CO2 через гематоэнцефалический барьер. Когда артериальный CO2 повышается, pH снижается и вентиляционный стимул усиливается.

При длительном изменении CO2 состав жидкости и чувствительность системы частично перестраиваются. Поэтому реакция при остром и хроническом состоянии может различаться.

Периферические хеморецепторы

Каротидные тельца у разветвления сонных артерий и аортальные тельца получают информацию о составе артериальной крови. Они реагируют на снижение PaO2, а также на изменения CO2 и pH.

Реакция на кислород особенно усиливается, когда артериальное парциальное давление O2 заметно снижается. При обычном уровне кислорода основным постоянным химическим регулятором вентиляции остаётся система, чувствительная к CO2 и pH.

Другие сигналы

Во время физической нагрузки вентиляция возрастает ещё до значительного изменения газов крови. В этом участвуют команды от двигательных областей мозга и сигналы от мышц и суставов. Температура, боль, лихорадка и гормональные влияния также способны менять дыхание.

Эмоции воздействуют через кору и лимбическую систему. Поэтому страх может углубить дыхание даже без увеличения мышечной работы. Произвольный контроль позволяет ненадолго изменить ритм, но автоматическая регуляция продолжает защищать газовый состав.

Что регуляция не измеряет напрямую

Нет единого рецептора, который непрерывно измерял бы «тканевую гипоксию всего организма». Локальные ткани отвечают на недостаток кислорода собственными метаболическими и сосудистыми механизмами, а системная вентиляционная реакция особенно зависит от артериальных газов, pH и нервных сигналов.

Регуляция дыхания и метод Бутейко

Сознательная практика проводится на фоне автоматической регуляции. Её задача — убрать избыточное усилие и привычные факторы углубления дыхания, а не победить дыхательный центр. Поэтому уменьшение дыхания должно быть мягким и не переходить в тяжёлое терпение.

Краткий вывод

Вентиляцию регулирует сложная сеть, объединяющая хеморецепцию, работу мозга, движения и эмоции. CO2 играет важную роль, но дыхательный рисунок никогда не определяется только одним сигналом.

Источники

• Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы. М.: Мир, 1988. Гл. 8 «Регуляция дыхания».