Дихальна система (стр. 7 из 8)
Предложена динамическая модель при изучении связи сердечнососудистой и дыхательной систем (Gasuhiro, Vincent, 1972). Модель включает в себя три контура управления—дыхательный, сердечный и контур управления периферическим сопротивлением. Полная модель состоит из 120 дифференциальных уравнений, решаемых на ЭВМ. С помощью этих уравнений было проведено моделирование регулярности дыхания при ослаблении силы сокращения сердца или при вводе химических препаратов, действующих на дыхательную систему. Моделируется взаимодействие между механическими подсистемами дыхания (легкими, грудной клеткой, мышцами живота).
При нарушении дыхательной функции система анализатора уровня дыхательных сокращений вместе с аварийным генератором времени, анализирующим временной интервал между двумя дыхательными сокращениями и аварийным самоудерживаю-щим реле 2, обеспечивает переброс переключателя ПК 2 на режим запуска от генератора. В комплект эффекторов в схеме входят маска пациента, фазорегулятор дыхания, амплитудный регулятор вдоха и выдоха, дозатор О2 и дозатор СО2. В схеме предусмотрена также возможность подключения наркозного эффектора.
Первый форсированный режим осуществляется от рецепторов СО2 и О2 аналогично схеме искусственного кровообращения по каналу компрессора, а второй—посредством дозатора кислорода этой же группой исполнительно-передающих элементов с добавлением реле времени. Самостоятельным каналом от рецептора CО2 идет линия управления дозатором углекислого газа. Фиксатор аварийного уровня содержания СО2 в крови, управляемый от рецептора СО2, при снижении содержания его в крови ниже допустимой нормы, включает механизм, который подключая в свою очередь дозатор CО2 на определенное время на вход газового смесителя, определяет разовую дозу введения СО2 в газовую смесь.
Некоторые особенности поведения дыхательного центра в условиях самоуправляемого искусственного дыхания изучены в работе В А Полянцева (1969). В опытах автора животное подключалось к аппарату искусственного дыхания, управляемого электрическими импульсами диафрагмального нерва. В системе управляемым параметром была длительность вдоха. На основе исследования автор предлагает следующую схему управления дыхательной функцией:
в составе задающего аппарата функциональной дыхательной системы имеется акцептор действия—аппарат для оценки результата действия, который представляет собой функциональное объединение модели должного результата и модели реально достигн
утого результата. Обе модели связаны между собой через сравнивающее устройство. Сигнал рассогласования, возникающий при сравнении модели реального результата с моделью должного результата, служит командой для органов дыхания.Дыхание легочное: центральная регуляция
Ритмичное чередование вдоха и выдоха обусловлено взаимодействием различных групп нервных клеток . За чередование вдоха и выдоха отвечает "центр", расположенный в нижних отделах ствола мозга . При этом изолированный продолговатый мозг способен генерировать дыхательный ритм. Однако для стабилизации и координации этого ритма необходимо участие нервных образований, расположенных в среднем и верхних отделах моста ствола мозга. Экспериментально было показано, что в двух ограниченных участках продолговатого мозга с обеих сторон располагаются инспираторные нейроны , разряжающиеся незадолго до вдоха и в течении самого вдоха. Область, занимающая более латеральное положение, совпадает с ростральным отделом обоюдного ядра . Медиальная область, прилегающая к одиночному тракту , несколько меньше. Этот участок, где располагаются инспираторные нейроны, называется центром вдоха .
В участке, расположенном вдоль обоюдного ядра , каудальнее инспираторной области , обнаружены экспираторные нейроны , которые разряжаются при выдохе и во время дыхательной паузы. Этот участок называется центром выдоха .
В медиальной инспираторной области, расположенной вдоль одиночного тракта, были обнаружены как альфа-нейроны , возбуждающиеся при вдохе, так и бета-нейроны , которые разряжаются не только одновременно с альфа- нейронами, но и во время их паузы. Активность бета-нейронов увеличивается при максимальном растяжении легких, поэтому полагают, что они оказывают тормозное действие на альфа-нейроны.
Таким образом, ритмическое чередование вдоха и выдоха связано с попеременными разрядами инспираторных и экспираторных нейронов. Во время активности инспираторных нейронов экспираторные нейроны не разряжаются, и наоборот. Это позволяет предположить, что инспираторные и экспираторные нейроны оказывают друг на друга реципрокное тормозное влияние.
Дыхание легочное: влияние механических факторов
Дыхательный ритм , зарождающийся в структурах центральной нервной системы , может изменяться под влиянием периферических стимулов. Так, при раздувании легких рефлекторно тормозится и начинается выдох, и наоборот. Это означает, что к дыхательным центрам постоянно поступает импульсация, сигнализирующая о степени растяжения легких, и под ее влиянием по принципу обратной связи запускается соответствующее дыхательное движение - рефлекс Геринга-Брейера .
Дуга этого рефлекса начинается от рецепторов растяжения легочной паренхимы . Подобные рецепторы можно также обнаружить в трахее , бронхах и бронхиолах . Некоторые их этих рецепторов реагируют на степень растяжения легочной ткани пачками импульсов, параметры которых свидетельствуют о слабо выраженной способности к адаптации , другие же рецепторы возбуждаются лишь при уменьшении или увеличении растяжения. Таким образом, нервная система постоянно получает информацию как об уровне растяжения легких , так и об изменениях этого растяжения. Афферентные волокна от рецепторов растяжения легких идут в составе блуждающих нервов .
Дыхание легочное: влияние химических факторов
рН артериальной крови и напряжение в ней кислорода и углекислого газа на только непосредственно зависят от внешнего дыхания, но в свою очередь оказывают влияние на вентиляцию легких . В результате образуются регуляторные цепи с обратной связью, деятельность которых направлена на поддержание постоянства трех регулируемых констант - напряжения углекислого газа, напряжения кислорода и рН крови . Так химические механизмы регуляции дыхания участвуют в гомеостазе и обеспечиваю
т соответствие дыхательной функции метаболическим потребностям организма.Увеличение напряжения углекислого газа в артериальной крови приводит к повышению минутного объема дыхания. Как правило, при этом возрастают как дыхательный объем, так и частота дыхательных движений.
Если происходит снижение рН артериальной крови по сравнению с нормальным уровнем, вентиляция легких увеличивается. При возрастании рН выше нормы вентиляция уменьшается, хотя и в несколько меньшей степени.
Снижение напряжения кислорода в артериальной крови сопровождается увеличением вентиляции легких.
Дыхание легочное: периферические хеморецепторы
На вентиляцию легких оказывают влияние такие химические факторы, как углекислый газ, кислород и рН артериальной крови. Дыхательные газы и ионы водорода могут действовать на структуры нервной системы как непосредственно, так и путем возбуждения периферических рецепторов. Эти хеморецепторы локализуются в параганглиях каротидных синусов и параганглиях дуги аорты .
Параганглии , расположенные у места деления общей сонной артерии на внутреннюю и наружную, называются каротидными тельцами . Они кровоснабжаются мелкими артериями и иннервируются веточками языкоглоточного нерва . Параганглии дуги аорты , так называемые аортальные тельца , также снабжаются мелкими коллатеральными артериями . Импульсы от аортальных телец поступают в дыхательные центры по волокнам блуждающего нерва.
Хеморецепторы, расположенные во всех этих образованиях, возбуждаются (т.е. частота их импульсации возрастает) при снижении напряжения кислорода , повышении напряжения углекислого газа или уменьшении рН .
В экспериментах на животных с перерезкой афферентных волокон от этих рецепторов, было установлено, что влияние кислорода опосредовано исключительно периферическими хеморецепторами. При нормальном напряжении кислорода в артериальной крови в волокнах этих хеморецепторов регистрируется некоторая фоновая импульсация, которая повышается при снижении напряжения кислорода и уменьшается при его увеличении. После денервации параганглиев напряжение кислорода перестает оказывать влияние на дыхание. Углекислый газ и ионы водорода обладают преимущественно центральным действием. Хотя при сдвигах напряжения углекислого газа и рН импульсация от хеморецепторов изменяется, эти изменения оказывают относительно небольшое влияние на дыхательный центр .