R1TQyn679tUxR1

Zdjęcie przedstawia czarnoskórego mężczyznę, który znajduje się na bieżni. Mężczyzna rozpoczyna bieg.

Oddychanie jest procesem odruchowym, niewymagającym świadomego udziału człowieka. Akcja oddechowa, również na zasadzie odruchu, może przyspieszać lub zwalniać w warunkach większego zapotrzebowania na tlen, np. podczas wzmożonej aktywności fizycznej. Oddychanie może jednak świadomie zostać czasowo wstrzymane. Człowiek może też specjalnie wykonać pogłębiony wdech lub wydech. Po zaprzestaniu tego świadomego, zamierzonego działania oddech powróci do normalnego, spontanicznego rytmu.

Wentylacja płuc jest możliwa dzięki obecności poprzecznie prążkowanych mięśni oddechowych:

• przeponyprzeponaprzepony;

• mięśni międzyżebrowych.

Wdech jest zawsze czynny – wymaga skurczu mięśni wdechowych, do których poza przeponą i mięśniami międzyżebrowymi należą:

• mięśnie pochyłe;

• mięśnie mostkowo‑obojczykowo‑sutkowe;

• mięśnie podobojczykowe;

• mięsień dźwigacz łopatki;

• mięśnie równoległoboczne;

• część górna mięśnia czworobocznego;

• mięśnie piersiowe mniejsze;

• mięsień najszerszy grzbietu;

• mięsień prostownik grzbietu;

• mięsień zębaty przedni;

• mięsień zębaty tylny górny.

Spontaniczny wydech nie wymaga skurczu mięśni – jest aktem biernym.

Bodziec wywołujący skurcz mięśni wdechowych dociera z neuronów rdzenia kręgowego – motoneuronówmotoneuronmotoneuronów, które doprowadzają impulsy do włókien mięśni oddechowych. Cyklicznie, przy każdym wdechu, neurony te przekazują informację o skurczu z ośrodków oddechowych położonych w pniu mózgu.

Ośrodki oddechowe położone w pniu mózgu (rdzeniu przedłużonym i moście) to grupy neuronów leżące blisko siebie i kontrolujące proces oddychania. Głównym ośrodkiem oddechowym jest ośrodek wdechowy położony w tylnej części rdzenia przedłużonego. Komórki nerwowe tworzące ten ośrodek pełnią funkcję głównego generatora spontanicznego rytmu oddechowego – działają niczym fizjologiczny rozrusznik akcji oddechowej.

Neurony oddechowe są zgrupowane w dwóch skupiskach w rdzeniu przedłużonym. Dzieli się je na:

• neurony oddechowe grzbietowe odpowiadające za czas trwania cyklu oddechowego;

• neurony oddechowe brzuszne.

Neurony oddechowe pnia mózgu przez całe życie stale i w sposób spontaniczny generują cykliczne potencjały czynnościowepotencjał czynnościowypotencjały czynnościowe, które wyznaczają rytm oddechowy. Oznacza to, że przy braku wpływów nerwowych z pozostałych części ośrodkowego lub obwodowego układu nerwowego wciąż generowałyby potencjały czynnościowe w swoim rytmie. Neurony te, za pośrednictwem motoneuronów rdzenia kręgowego, pobudzają mięśnie wdechowemięśnie wdechowemięśnie wdechowe do skurczu. Podczas wdechu klatka piersiowa oraz płuca zwiększają swoje rozmiary i objętość, a w pęcherzykach płucnych powstaje podciśnienie wymuszające napływ powietrza do płuc (wdech).

W warunkach spontanicznego oddychania wydech jest aktem biernym – powstaje w wyniku rozluźnienia mięśni wdechowych, sprężystego zmniejszenia objętości klatki piersiowej i usunięcia powietrza z wnętrza płuc.

Proces oddychania polega na cyklicznym i naprzemiennym występowaniu wdechu i wydechu. Gdyby wdech był ciągły, nie zachodziłaby wentylacja płuc. Dlatego istnieją dwa kolejne ośrodki oddechowe położone w moście – ośrodek apneustycznyośrodek apneustycznyośrodek apneustyczny i ośrodek pneumotaksycznyośrodek pneumotaksycznyośrodek pneumotaksyczny. Ośrodki te działają cyklicznie, naprzemiennie. Pod koniec każdego wdechu, ośrodek pneumotaksyczny przejściowo hamuje aktywność neuronów wdechowych, aby przez jakiś czas nie generowały potencjałów czynnościowych. To umożliwia rozluźnienie mięśni wdechowych i wykonanie wydechu, po zakończeniu którego efekt hamujący tego ośrodka ustaje na skutek aktywacji antagonistycznego ośrodka apneustycznego. Dzięki temu neurony ośrodka wdechowego znów generują potencjały czynnościowe inicjujące kolejny wdech.

RFTDCkQiGMSFF

Ilustracja przedstawia nerwową kontrolę oddychania. Ukazany jest mózg, w centrum którego znajduje się wyspa, most i rdzeń, które okryte są korą mózgową. Ukazane jest powiększenie części mózgu z mostem, a tam wskazane są trzy ośrodki: ośrodek apneustyczny, ośrodek wydechowy i ośrodek wdechowy. Od ośrodka wydechowego prowadzą strzałki do anatomicznej sylwetki klatki piersiowej człowieka, gdzie zaznaczone są mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne. Od ośrodka wdechowego prowadzą strzałki do anatomicznej sylwetki klatki piersiowej człowieka z widocznymi żebrami i płucami, gdzie zaznaczone są mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne oraz przepona znajdująca się pod lewym płatem płuca.

Oprócz wymienionych już ośrodków oddechowych istnieje również ośrodek wydechowy położony w przedniej części rdzenia przedłużonego, który uczestniczy w aktywnym oddychaniu. Ośrodek ten zawiera komórki nerwowe, które wysyłają aksony do motoneuronów unerwiających mięśnie wydechowemięśnie wydechowemięśnie wydechowe. Neurony wydechowe, podobnie jak mięśnie wydechowe, nie są aktywne przy spokojnym, spontanicznym oddechu.

Jednak w warunkach odruchowo pogłębionej akcji oddechowej, np. przy wykonywaniu wzmożonej aktywności fizycznej, stają się aktywne. Dzięki temu wydechy następują szybciej lub są pogłębione. Ośrodek wydechowy może być również aktywowany pod wpływem świadomego, zamierzonego działania człowieka, jeśli zdecyduje się on na wykonanie pogłębionego wydechu. Wówczas na dłużej zahamowany zostanie ośrodek wdechowy, a pobudzony zostanie ośrodek wydechowy.

Ośrodki wdechowy i wydechowy wykazują działanie antagonistyczne i nigdy nie są aktywne w tym samym czasie. Podobnie jak mięśnie wdechowe i wydechowe, one również nie mogą podlegać aktywności w tym samym momencie. Po ustaniu świadomego zamiaru pogłębienia wydechu grupa neuronów wydechowych staje się nieaktywna i automatycznie przywracany jest spontaniczny oddech.

Zawartość gazów oddechowych we krwi wpływa na rytmikę oddychania. W warunkach niedotlenienia organizmu akcja oddechowa przyspiesza, aby umożliwić pobieranie większej ilości tlenu oraz efektywniejsze usuwanie dwutlenku węgla. Proces ten następuje w sposób odruchowy, za sprawą autonomicznego układu nerwowegoautonomiczny układ nerwowy autonomicznego układu nerwowego. Obwodowe chemoreceptorychemoreceptorychemoreceptory zlokalizowane w ścianie aorty – kłębki aortalne oraz tętnic szyjnych – kłębki szyjne, stale monitorują stężenia gazów oddechowych w krążącej krwi.

W przypadku niedotlenienia we krwi jest mniej OIndeks dolny 2₂, a więcej COIndeks dolny 2₂ i jonów HIndeks górny +⁺. Obecność jonów HIndeks górny +⁺ wynika z tego, że COIndeks dolny 2₂ reagując z cząsteczkami wody, tworzy nietrwały kwas węglowy HIndeks dolny 2₂COIndeks dolny 3₃, który szybko dysocjuje na anion HCOIndeks dolny 3₃Indeks górny -^- oraz kation HIndeks górny +⁺. Obecność jonów HIndeks górny +⁺powoduje obniżenie wartości pH krwi, co jest bodźcem dla chemoreceptorów. Im więcej COIndeks dolny 2  Indeks dolny koniec₂ we krwi, tym więcej jonów HIndeks górny +⁺.

Chemoreceptory rejestrują zmiany stężeń gazów oddechowych oraz jonów HIndeks górny +⁺ i za pośrednictwem autonomicznego układu nerwowego wysyłają informację do ośrodków oddechowych, aby komórki, które się tam znajdują, zwiększyły swoją aktywność. W wyniku tego akcja oddechowa przyspiesza, a  wdechy stają się głębsze, umożliwiając pobranie większej ilości tlenu oraz usunięcie nadmiaru dwutlenku węgla.

Jeśli we krwi znajduje się wystarczająco dużo tlenu, aby zaspokoić bieżące potrzeby, a jednocześnie stężenie COIndeks dolny 2₂ nie jest zbyt wysokie, akcja oddechowa staje się wolniejsza i płytsza.

Słownik