В чем заключается нервная регуляция
Как нервная система регулирует работу эндокринной системы?
Организм человека – сложный механизм. Его клетки, ткани и органы должны работать слаженно и гармонично. Это условие обеспечивается благодаря работе двух сигнальных систем: эндокринной и нервной. Их взаимосвязь обеспечивает несколько важных условий:
Нервная система – это совокупность органов, которые обеспечивают иннервацию всех органов и тканей. Ее центральный отдел включает головной и спинной мозг, а периферический – нервы. Информация улавливается рецепторами, далее движется в виде импульсов по нервным клеткам и достигает головного мозга. Он обеспечивает быструю реакцию в виде движения мышц либо другого ответа на раздражитель. Также нервная система регулирует работу эндокринной системы, контролируя интенсивность выработки гормонов.
Эндокринная система – совокупность желез, которые выделяют гормоны в кровь. К ней относятся гипоталамус, гипофиз, а также периферические железы: щитовидная, поджелудочная, половые, надпочечники. Гормоны – биологически активные вещества, которые соединяются с клетками различных органов и могут изменять их работу, ускорять или замедлять биохимические процессы в организме.
Чтобы понимать, какая нервная система регулирует работу эндокринной системы, нужно отследить взаимосвязь. Она носит название «нейроэндокринная регуляция» и заключается в контроле выработки гормонов эндокринными железами. Этот процесс обеспечивается благодаря работе нескольких структур: гипоталамуса, гормонами-нейромедиаторами, а также мозговым слоем надпочечников.
Роль гипоталамуса
Гипоталамус – небольшой участок промежуточного мозга, который считается центром нейроэндокринной регуляции. Он связан с другими отделами нервной системы, головным и спинным мозгом. Вместе с гипофизом он образует гипоталамо-гипофизарную систему и регулирует интенсивность выработки его гормонов.
Гипоталамус получает сигналы от следующих структур:
Гипоталамус – это центр, который накапливает данные из всего организма, а также из внешней среды. Нервные клетки гипоталамуса способны вырабатывать несколько типов нейроэндокринных трансмиттеров – биологически активных веществ, которые влияют на интенсивность синтеза тропных гормонов гипофиза:
Гормоны гипоталамуса поступают к гипофизу по кровеносному руслу и там воздействуют на его функции. Статины и либерины не всегда действуют строго избирательно. Так, соматостатин может подавлять выработку не только соматотропина, но также тиротропного гормона, инсулина и пролактина.
Нервная регуляция работы надпочечников
Надпочечники – парные железы, которые у человека расположены в области верхнего полюса почек. В их строении выделяют две составляющих: корковое и мозговое вещество. Кора выполняют эндокринную функцию и вырабатывает гормоны в кровь, а мозговой слой представляет собой промежуточное звено между нервной и эндокринной системами.
Одна из функций мозгового вещества надпочечников – выработка катехоламинов. Это группа биологически активных соединений, которая включает адреналин и норадреналин. Они максимально активируются в стрессовых ситуациях, когда необходимо срочно привести организм в тонус, и запускают ряд изменений:
Мозговое вещество надпочечников имеет схожее строение с нервными тканями, поскольку во время внутриутробного развития формируется из идентичных зачатков. Гистологически, клетки в этой области представляют собой деформированные нейроны симпатической вегетативной нервной системы, которые затем преобразовались в эндокринные клетки. Они активируются под воздействием симпатических нервных волокон. В результате их раздражения происходит высвобождение адреналина и норадреналина в кровеносное русло.
Катехоламины считаются «гормонами стресса», поскольку их концентрация возрастает в некомфортных для организма условиях. Они активируются во время болезненных ощущений, воздействия холода, физических нагрузок и мышечной усталости. Также их повышение может быть вызвано стрессами, яркими эмоциями, длительным умственным напряжением и другими факторами. Работа мозгового слоя надпочечников контролируется такими структурами, как кора полушарий и продолговатый мозг, а также гипоталамус.
Обратные связи
В процессе нейроэндокринной регуляции наблюдается двусторонняя связь. Органы эндокринной системы находятся под контролем нервных структур, которые стимулируют либо подавляют синтез биологически активных соединений. Однако, гормоны также влияют на центральный и периферический отделы нервной системы. Так, щитовидная железа выделяет вещества, которые воздействуют непосредственно на головной мозг, минуя сложный гематоэнцефалический барьер. Они полезны для мозговых тканей, поскольку стимулируют их рост и развитие, улучшают мыслительные функции. Адреналин и норадреналин также могут влиять на нейроны, тем самым участвуя в работе мозга.
Специалисты медицинского центра «Юнона» занимаются диагностикой изменений нервной и эндокринной системы: врач-невролог и эндокринолог. Записаться на прием вы можете по телефону 8 (831) 225-56-56.
Нервная и эндокринная системы. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма, как основа его целостности, связи со средой
Содержание:
Нервная и эндокринная системы отвечают за все процессы жизнедеятельности человека. Они регулируют рефлекторные и нерефлекторные действия. Отвечают за мышление, сознание и психологическое поведение. Нервы есть на всей поверхности тела, а также встречаются во всех органах и тканях. Нервные окончания передают сигналы мозгу и вызывают определенные реакции.
Нервная система
Нервная система контролирует и регулирует все процессы жизнедеятельности человека. Многие из них рефлекторны и выполняют простые физиологические функции. Другие направлены на управление процессами мышления, психического поведения и общего восприятия окружающей среды.
Выделяют центральную (образована головным и спинным мозгом) и периферическую нервную систему (состоит из нервных отростков, окончаний и ганглиев).
Периферическую нервную систему делят на:
Вегетативную подразделяют:
Нейрон – структурно-функциональная единицам нервной системы. Выполняет функцию проводимости и возбудимости нервного импульса. Он состоит из двух частей: тела и отростков. Длинные отростки передают импульс, называются аксонами. А короткие принимают информацию, называются дендритами. Соединяются нейроны между собой синапсами. Это пространство между соседними клетками, которое передает информацию импульса от одной клетки к другой.
Нейроны разделяют по функциональности:
Вид нейрона
Функция
Передает импульсы от органов чувств к ЦНС, тела расположены на пути к ЦНС в нервных узлах
Тела и отростки не выходят за пределы ЦНС, связывает двигательные и чувствительные нейроны
Тела клеток расположены в ЦНС, а их отростки за пределами. Передают импульсы от ЦНС к мышцам и внутренним органам
Синапсы возникают между:
Нервная регуляция
Регуляция органов и тканей в организме человека происходит рефлекторно. Рефлекс – это ответная реакция организма человека на раздражитель, который происходит под воздействием нервных импульсов. Путь, проходимый нервными импульсами при осуществлении рефлекса, называется рефлекторной дугой.
Они состоят из нескольких звеньев:
Рефлекторная дуга отвечает не только за возбуждение импульса, но и за его торможение.
Нервная ткань. Проводимость – это свойство, которое передает информацию по клеткам ткани. Скорость проведения импульса исчисляется 0,5- 100 м/с. Возбуждения передаются по чувствительным волокнам в мышцах, затем по двигательным волокнам скелетных мышц.
Прохождение нервных импульсов
Нервы передают друг другу кодированную информацию. Это называется возбуждением. Мембрана нервной клетки покрыта двойным липидным слоем, содержит ионы калия и натрия, фермент АТФ-азу. Этот комплекс называется ионный насос. Он обеспечивает неравенство концентрации ионов. Процесс сопровождается затратой энергии. Одной молекулы АТФ хватает на транспорт 2 молекул калия и трех молекул натрия.
Калий преобладает в клетках нейрона над натрием и свободно выходит из наружу. Когда на клетку действует раздражитель, возбуждение вызывает возрастание проницаемости мембраны клеток нервов. Ионы получают возможность перемещаться по градиенту концентрации. После чего, поток ионов натрия становится выше, чем калия. Это действие обуславливает потенциал действия.
Нервы проводят через себя электрический ток. Он генерируется потенциалом, его скорость составляет 10 м/с. Ток проходит через тело нейрона к периферическому концу. Так происходит изменение проницаемости.
Центральная нервная система
Состоит из головного и спинного мозга. Является ведущим центром в организме человека, отвечающим за мышление, координацию движений, психическое состояние и взаимодействие с окружающим миром.
Спинной мозг расположен в позвоночном столбе, имеет вид длинного тяжа. Он разделен на две симметричные половины: переднюю и заднюю борозды. По центру проходит спинномозговой канал, заполненный жидкостью – ликвором.
Вокруг спинномозгового канала расположено серое вещество. На срезе он имеет вид бабочки, образован телами нервных клеток. Спинной мозг снаружи покрывает белое вещество, состоит из отростков нейронов, образует проводящие пути.
Поперечный срез спинного мозга имеет боковые и передние рога. В задних находится ядро чувствительного нейрона, а в передних нейроны двигательного центра. В боковых рогах залегают рецепторы симпатической и парасимпатической системы.
В спинном мозге различают 31 пару нервов. Каждая из начинается двумя корешками, передними (двигательными), задними (чувствительными). На задних корешках располагаются тела чувствительных, называются нервными узлами. Каждая пара спинномозговых нервов отвечает за определенное действие.
Спинной мозг выполняет несколько функций:
Головной мозг расположен в черепе. Его масса составляет приблизительно 1400-1500 г. Головной мозг разделяют на 5 отделов:
Эволюционно сложившейся структурой головного мозга считают:
Это начальные структуры развития головного мозга, чуть позже у человека появились большие полушария. Из ствола мозга выходит 12 пар нервов. Продолговатый мозг, является продолжением спинного мозга, выполняют проводниковую и рефлекторную функции. Отвечает за следующие процессы в организме:
Задний мозг состоит варолиева моста и мозжечка. Проводящие пути связывают задний мозг с большими полушариями.
Мозжечок отвечает за координацию тела, поддержание равновесия тела. Все позвоночные животные обладают мозжечком, уровень его развития зависит от среды и условий обитания.
Средний мозг отвечает за зрение и слух. Он сложился в эволюционный период, и практически не изменился.
Промежуточный мозг разделяют на отделы:
Зрительные бугры (таламус)
Отвечает за все мимические эмоции, рядом прилегает эпифиз и гипофиз. Это железы внутренней секреции.
Надбугорная область (эпиталамус)
Регулирует суточные ритмы, тормозит выработку половых гормонов и гормонов аденогипофиза.
Подбугорная область (гипоталамус)
Контролирует работу вегетативной нервной системы, обмен веществ, гомеостаз, центр сна и бодрствования, эндокринные функции организма. Секретирует вазопрессин и окситоцин.
Представляет собой ретикулярную формацию, состоящую из сети нервов и нейронов, влияющих на активность различных отделов ЦНС.
Отвечает за зрение и слух, состоит из полушарий, соединенных мозолистым телом. Серое вещество образует кору головного мозга, белое – проводящие пути полушарий.
Кора больших полушарий
Отвечает за зрение, слух, движения, чувствительность кожи и мышц.
Кора больших полушарий отвечает за определенные процессы и имеет следующие зоны:
Работа правого и левого полушария разная. Правое отвечает за мышление, а левое за абстрактное мышление. При повреждении левого полушария происходит потеря речи.
Вегетативная нервная система (ВНС)
Регулирует работу внутренних органов, гомеостаз, обмен веществ. Система состоит из симпатического и парасимпатического отделов. Центры расположены в продолговатом и спинном мозге. Оба отдела управляют всеми внутренними органами и отвечают за противоположное действие.
Рефлекторная дуга ВНС разделяется на два нейрона, соответственно состоит из трех частей:
Симпатические ядра расположены в боковых рогах спинного мозга на уровне всех грудных и трех поясничных нервов, парасимпатические ядра расположены в продолговатом, среднем и крестцовом отделе спинного мозга.
Передача нервного импульса проходит по синапсам. В симпатической нервной системе медиатором проведения импульса выступает адреналин и ацетилхолин. В парасимпатической системе только ацетилхолин.
Большинство органов иннервируется симпатической и парасимпатической системами. Но есть несколько органов, которыми управляет только симпатическая нервная система – кровеносные сосуды, мозговой слой надпочечников, потовые железы.
Вегетативная нервная система не имеет собственных путей для прохождения нервных импульсов, они являются общими для соматической и вегетативной нервной системы. От продолговатого мозга отходит блуждающий нерв, он обеспечивает иннервацию парасимпатической нервной системы в области шеи, грудной и брюшной полостей.
Каждый отдел тела иннервируется обоими отделами нервной системы. Симпатическая увеличивает число сердечных сокращений, но снижает перистальтику кишечника. Парасимпатическая снижает число сердечных сокращений и увеличивает перистальтику кишечника. Все процессы противоположны друг другу.Характер взаимодействия между симпатической и парасимпатической нервной системой включает 4 пункта:
Эндокринная система
Эндокринная система образована железами внутренней и смешанной секреции. Железы внутренней секреции не имеют протоков, поэтому гормоны поступают непосредственно в кровь.
Гормоны – специфические, высокомолекулярные биологически активные вещества, которые обладают специальным действием на определенные органы и ткани.
Железы внутренней секреции включают:
Железы смешанной секреции состоят:
Гормоны играют основную роль в гуморальной регуляции всех систем органов и тканей. Они влияют на рост, размножение и функции органов. Все железы и клетки выделяют гормоны, которые объединяет эндокринная система:
Гормон
Какой железой вырабатывается
Влияние на организм
Управляет секрецией коры надпочечников
Участвует в регуляции водно-солевого обмена. Контролирует всасывание натрия и воды, выводит излишки калия
Вазопрессин (антидиуретический гормон)
Контролирует количество выделяемой мочи, вместе с альдостероном контролирует работу сердца
Повышает уровень глюкозы в крови
Управляет процессами роста и развития, стимулирует синтез белков
Понижает уровень глюкозы в крови, влияет на обмен белков, углеводов и жиров
Противовоспалительное действие, участие в водно-солевом обмене, поддержание уровня сахара в крови, контроль артериального давления
Лютеинизирующий гормон и фолликулостимулирующий гормон
Отвечают за детородные функции, выработку спермы у мужчин, созревание яйцеклетки у женщин, регуляция менструального цикла у женщин. Отвечает за формирование вторичных половых признаков у мужчин и женщин
Вызывает сокращения матки и протоков молочных желез
Управляет образованием костей, контролирует выведение фосфора и кальция из организма
Готовят внутреннею оболочку матки к внедрению плода и молочные протоки к выработке молока
Вызывает и контролирует процессы грудного вскармливания
Ренин и ангиотензин
Контролирует артериальное давление
Регулирует процессы роста и созревания, скорость обменных процессов
Стимулирует работу и выработку гормонов щитовидной железы
Стимулирует образование эритроцитов
Управляют работой женских половых органов и развитием вторичных половых признаков
Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма, как основа его целостности, связи со средой
Примером нейрогуморальной регуляции выступает дыхание. Углекислый газ вызывает раздражение рецепторов, отвечающих за дыхательный процесс. Медиаторы переходят в синапсы под действием норадреналина и ацетилхолина. Вещества поступают в кровь и отвечают за гуморальную регуляцию. По такому механизму образовываются нейрогормоны.
Нейрогуморальную регуляцию делят на две составляющие: нервную и гуморальную.
Нервная – это совокупность показателей, координирующих работу отдельных органов и систем. Они осуществляют связь между ними и всем организмом человека. Это происходит из-за передачи электрического тока и возникновении нервного импульса. Это обеспечивает работу нервной системы. Отличия:
Гуморальная – отвечает за регуляцию функций организма за счет биологически активных веществ, через жидкости организма: кровь, лимфу, плазму. Отличия:
Нейрогуморальная регуляция объединяет два этих процесса. Биологически активные вещества вырабатываются при помощи нейронов, а распространяются через биологические жидкости. За счет этого происходит:
Эндокринная и нервная система тесно связаны. Многие гормоны, вырабатываются в гипофизе, гипоталамусе, которые находятся в головном мозге. Они выделяют биологически активные вещества, которые регулируют процессы жизнедеятельности. При нарушении или отклонении этих процессов возникает сбой гормонального фона человека. Это влияет не только на физиологические процессы, но на психические. Меняется поведение, мышление и общее восприятие окружающего мира.
Биология. 6 класс
Конспект урока
Урок 14. Гуморальная и нейрогуморальная регуляция
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке
Рефлекс – ответная реакция организма на раздражитель с участием нервной системы.
Нервная регуляция – это способ регуляции функций организма при помощи нервных импульсов, поступающих к органам из головного и спинного мозга.
Гуморальная регуляция – это способ регуляции процессов жизнедеятельности в организме, осуществляемый через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью гормонов, выделяемых особыми органами – желёзами.
*Нейрон – это структурно–функциональная единица нервной ткани (нервная клетка).
*Гормоны – биологически активные вещества органической природы, вырабатывающиеся в специализированных клетках желёз внутренней секреции, поступающие в кровь.
Основная и дополнительная литература по теме урока
Теоретический материал для самостоятельного изучения
Все жизненно важные процессы жизнедеятельности организма растений и животных осуществляются во взаимосвязи и в соответствии с процессами, происходящими во внешней среде регулируются двумя способами: нервным и гуморальным. Любые изменения в окружающей среде тотчас влияют на живые организмы, и они перестраивают свою деятельность в соответствии с условиями окружающей среды.
Гуморальная и нервная регуляции
Тело человека, как и многих животных имеет очень сложное строение. От клеток до систем органов организм представляет собой взаимосвязанную систему, для нормального функционирования которой должен быть создан четкий механизм регулирования. Он осуществляется двумя путями. Первый способ является самым быстрым. Он называется нервной регуляцией. Данный процесс воплощает в жизнь одноименная система. Существует ошибочное мнение, что гуморальная регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Однако это совсем не так. Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гормонов, которые поступают в жидкостные среды организма.
Гуморальная регуляция функции осуществляется с помощью специализированных органов. Они называются железами и объединяются в отдельную систему, которая называется эндокринной. Эти органы образованы особым видом эпителиальной ткани и способны к регенерации. Действие гормонов носит долгосрочный характер и продолжается на протяжении всей организма.
Железами выделяются гормоны. Благодаря особой структуре эти вещества ускоряют или нормализуют различные физиологические процессы в организме. К примеру, в основании головного мозга находится железа гипофиз. Она продуцирует гормон роста, в результате действия, которого организм увеличивается в размерах.
Особенности нервной регуляции
Данная система включает центральный и периферический отдел. Если гуморальная регуляция функций организма осуществляется с помощью химических веществ, то данный способ представляет собой «транспортную магистраль», связывающую организм в единое целое. Происходит этот процесс достаточно быстро. Только представьте, что вы дотронулись рукой до горячего утюга или зимой босиком вышли на снег. Реакция организма будет практически мгновенной. Это имеет важнейшее защитное значение, способствует и адаптации, и выживанию в различных условиях. Нервная система лежит в основе врожденных и приобретённых реакций организма. Первыми являются безусловные рефлексы. К ним относятся дыхательный, сосательный, мигательный. А с течением времени у человека формируются приобретенные реакции. Это безусловные рефлексы.
Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:
Задание 1. Выберите три верных утверждения. Гормоны в организме млекопитающих образуются в:
Правильный вариант ответа:
Задание 2. Выделите цветом правильные суждения. Нервная регуляция – это регуляция функций организма при помощи нервных импульсов, поступающих из центральной нервной системы. Основные функции нервной системы:
В чем заключается нервная регуляция
3.1 Нервная регуляция дыхания
Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов продолговатого мозга, обладающих ритмической активностью и определяющих ритм дыхательных движений. Бульбарный дыхательный центр выполняет две основные функции:
1) регуляцию двигательной активности дыхательных мышц (двигательная функция);
2) гомеостатическую, связанную с изменением характера дыхания при сдвигах газового состава и кислотно-основного равновесия в крови и тканях.
Двигательная функция дыхательного центра заключается в генерации дыхательного ритма и его паттерна (длительности вдоха, выдоха, величины дыхательного объема).
Нейроны дыхательного центра расположены в дорсомедиальной и вентролатеральной областях продолговатого мозга, образуя так называемую дорсальную и вентральную дыхательные группы. В указанных дыхательных группах расположены следующие виды нейронов:
1) ранние инспираторные, максимальная частота разряда которых приходится на начало инспирации;
2) поздние инспираторные нейроны, максимальная частота разряда – в конце инспирации;
3) полные инспираторные нейроны, характеризующиеся постоянной активностью в течение фазы вдоха;
4) постинспираторные нейроны, максимальный разряд которых обнаруживается в течение выдоха;
5)экспираторные нейроны, активность которых возрастает во второй части выдоха;
6) преинспираторные нейроны, максимальный пик активности проявляют перед началом вдоха.
В структурах бульбарного дыхательного центра различают так называемые респираторно-связанные нейроны, активность которых совпадает с ритмом дыхания, но они не иннервируют дыхательные мышцы, а обеспечивают иннервацию верхних дыхательных путей.
В соответствии с локализацией нейронов бульбарного дыхательного центра, различают дорсальную дыхательную группу (ДДГ) и вентральную дыхательную группу (ВДГ). Нейроны дорсальной дыхательной группы получают афферентные сигналы от легочных рецепторов растяжения по волокнам n. Vagus. Только часть инспираторных нейронов дорсальной группы дыхательного центра связана аксонами с дыхательными мотонейронами спинного мозга, преимущественно с контрлатеральной стороной.
Вентральная дыхательная группа расположена латеральнее обоюдного ядра продолговатого мозга, подразделяется на ростральную и каудальную части. Причем, ростральная часть вентральной дыхательной группы представлена ранними, поздними, полными инспираторными и постинспираторными нейронами.
Дорсальная и вентральная группы нейронов в правой и левой половинах продолговотого мозга взаимосвязаны как в пределах одной половины, так и с нейронами противоположной стороны. В синхронизации деятельности контрлатеральных нейронов бульбарного дыхательного центра участвуют проприобульбарные нейроны и экспираторные нейроны комплекса Бетцингера.
Таким образом, нейроны бульбарного дыхательного центра в зависимости от их значимости в регуляции внешнего дыхания разделяют на три группы:
1) нейроны, иннервирующие мышцы верхних дыхательных путей и регулирующие поток воздуха в дыхательных путях;
2) нейроны, синаптически связанные с мотонейронами спинного мозга и регулирующие активность мышц вдоха и выдоха;
3) проприобульбарные нейроны, участвующие в генерации дыхательного ритма, аксоны которых обеспечивают связь только с нейронами продолговатого мозга.
Подобно многим физиологическим системам контроля, система управления дыханием организована как контур отрицательной обратной связи.
Афферентация с различных рецепторных зон интегрируется в бульбарном дыхательном центре. Последний, в свою очередь, генерирует импульсацию к мотонейронам спинального отдела дыхательного центра, регулирующего сократительную активность дыхательной мускулатуры.
Важная роль в регуляции внешнего дыхания отводится центрам варолиева моста, в частности, пневмотаксическому центру. Последний включает медиальное, парабрахиальное ядро и ядро Келликера. В парабрахиальном ядре находятся преимущественно инспираторные, экспираторные и фазопереходные нейроны. Ядро Келликера содержит инспираторные нейроны.
Дыхательные нейроны моста участвуют в механизмах смены фаз дыхания, регулируют величину дыхательного объема.
Непосредственными регуляторами сократительной способности дыхательных мышц являются спинальные мотонейроны, получающие информацию по нисходящим ретикулоспинальным путям от бульбарного дыхательного центра.
Как известно, нейроны диафрагмального нерва расположены узким столбом в медиальной части вентральных рогов от СIII до CV. Подавляющее количество волокон диафрагмального нерва являются аксонами α-мотонейронов, а меньшая часть представлена афферентными волокнами мышечных и сухожильных веретен диафрагмы, а также рецепторов плевры, брюшины и свободных нервных окончаний самой диафрагмы.
Мотонейроны, иннервирующие межреберные мышцы, расположены в передних рогах спинного мозга на уровне TIV-TX, из них часть нейронов регулирует сокращения межреберных мышц, а другая часть – их позно-тоническую активность.
Обращает на себя внимание тот факт, что активность спинальных мотонейронов, обеспечивающих регуляцию двигательной активности межреберных мышц и диафрагмы, в свою очередь, находится под контролем инспираторных нейронов спинного мозга, расположенных на уровне СI-CII вблизи латерального края промежуточной зоны серого вещества.
В обеспечении дыхания, особенно в условиях патологии, участвуют мышцы брюшной стенки, получающие иннервацию от мотонейронов спинного мозга на уровне TIV-LIII.
Двум фазам внешнего дыхания (вдоху и выдоху) соответствуют три фазы активности бульбарного дыхательного центра: инспирация, пассивная контролируемая экспирация и активная экспирация. Во время фазы инспирации диафрагма и наружные межреберные мышцы увеличивают силу сокращения, активируются мышцы гортани, расширяется голосовая щель, снижается сопротивление потоку воздуха. В постинспираторную фазу дыхания происходит медленное расслабление диафрагмы, сокращение мышц гортани, выход воздуха в окружающую среду.
В фазе экспирации – экспираторный поток усиливается за счет сокращения внутренних межреберных мышц и мышц брюшной стенки.
Рефлекторная регуляция дыхания обеспечивается за счет афферентной импульсации в бульбарный дыхательный центр с различных рецепторных зон. Мощной рефлексогенной зоной является слизистая оболочка полости носа, где расположены различные типы механорецепторов, в том числе ирритантные, растяжения, а также болевой чувствительности, обоняния.
Возбуждение этих рецепторов возникает в момент каждого вдоха и приводит к формированию потока афферентной импульсации в ретикулярную формацию ствола мозга с последущей активацией бульбарного дыхательного центра, сосудодвигательного центра, гипоталамических и корковых структур мозга.
Раздражение ирритантных рецепторов слизистой оболочки носа приводит к рефлекторному сужению бронхов, голосовой щели, остановке дыхания на выдохе, развитию брадикардии, а в ряде случаев прекращению сердечных сокращений и другим изменениям (тормозной тригемино-вагусный рефлекс Кречмера ).
Слизистая трахеи и бронхов является слабой рефлексогенной зоной. В стенке крупных внелегочных бронхов и трахеи имеются высокопороговые, низкочувствительные медленноадаптирующиеся, быстроадаптирующиеся и промежуточные механорецепторы, в норме их роль в регуляции дыхания минимальна.
Чувствительность этих рецепторов возрастает при развитии воспалительного процесса в бронхолегочной системе инфекционной или аллергической природы, когда освобождаются медиаторы воспаления и аллергии: гистамин, кинины, лейкотриены, простагландины и др.. Возбудимость рецепторов трахеи и бронхов возрастает и в случае застойных явлений в малом кругу кровообращения, когда прежние объемы воздуха сильно растягивают стенки воздухоносных путей. Афферентация с рецепторов трахеи и бронхов направляется в бульбарный дыхательный центр по чувствительным волокнам n. Vagus, модулируя глубину и частоту дыхательных движений.
Мощной рефлексогенной зоной является паренхима легких, обеспечивающая не только альвеолярное дыхание, но и рефлекторную регуляцию внешнего дыхания.
Основные типы легочных вагусных афферентов включают: медленноадаптирующиеся рецепторы растяжения альвеол, быстроадаптирующиеся рецепторы, С-волокна.
Многочисленные быстроадаптирующиеся рецепторы (БАР) находятся в эпителии внутрилегочных бронхов и бронхиол. Эти рецепторы наиболее чувствительны к следующим типам раздражителей: ирритантным воздействиям, повреждению паренхимы и механическому раздражению дыхательных путей. Возбуждение БАР возникает также при глубоком дыхании, легочной эмболии и капиллярной гипертензии. Афферентация с этих рецепторов распространяется по чувствительным маломиелинизированным волокнам n. Vagus в ретикулярную формацию ствола мозга и бульбарный дыхательный центр, вызывая бронхоконстрикцию, тахипноэ, развитие кашля и тахикардии. Возбуждение этих рецепторов может быть клинически значимым в патогенезе бронхиальной астмы и нарушениях реактивности дыхательных путей.
По данным ряда авторов в паренхиме легких выделяют и БАР рецепторы спадения, реагирующие на спадение альвеол под воздействием внутрилегочных и внелегочных факторов. Афферентация с этих рецепторов поступает в бульбарный дыхательный центр по маломиелинизированным волокнам n. Vagus и обеспечивает развитие тахипноэ.
Медленноадаптирующиеся рецепторы растяжения – важная группа механорецепторов c вагусной афферентацией, расположенных в гладких мышцах воздухоносных путей. Частота импульсов с этих рецепторов возрастает по мере растяжения альвеол вдыхаемым воздухом и распространяется по толстым миелинизированным α-волокнам n. Vagus в бульбарный дыхательный отдел, обеспечивая формирование рефлекса Геринга-Брейера. Последний контролирует частоту и глубину дыхания, имеет физиологическое значение при дыхательных объемах превышающих 1 л (у взрослых при физической нагрузке). Рефлекс Геринга-Брейера более важен для регуляции дыхательного акта у новорожденных, а также в условиях патологии как один из механизмов реализации инспираторной, экспираторной и смешанной одышек.
Третьей группой легочных механорецепторов являются С-волокна – тонкие миелинизированные вагусные афференты. С – волокна оканчиваются в паренхиме легких, в бронхах и кровеносных сосудах, активируются экзогенными раздражителями и медиаторами альтерации. Активация С-волокон приводит к тахипноэ, брадикардии, гиперсекреции слизи. В состав С-волокон входят J-рецепторы, расположенные в альвеолярных перегородках в контакте с капиллярами (юкстакапиллярные рецепторы), чувствительные к интерстициальному отеку, легочной венозной гипертензии, микроэмболии, раздражающим газам и ингаляционным наркотическим веществам. Активация J-рецепторов вызывает закрытие гортани и апноэ, за которыми следует частое поверхностное дыхание, гипотензия и брадикардия.
Важная роль в рефлекторной регуляции дыхания отводится проприорецепторам суставов грудной клетки, межреберных мышц, диафрагмы, сухожильным рецепторам. Недостаточное укорочение инспираторных или экспираторных мышц усиливает импульсацию от мышечных веретен, которая через α-мотонейроны повышает активность α-мотонейронов и дозирует таким образом мышечное усилие.
В регуляции активности бульбарного дыхательного центра и внешнего дыхания принимает участие и афферентация с висцеральных рецепторов и рецепторов кожи, о чем свидетельствует развитие гипервентиляции легких при болевом и термическом раздражении.
3.2. Механизмы гуморальной регуляции дыхания
Важная роль в регуляции дыхания отводится хеморецепторам.
Изменения газового состава крови (РаО2, РаСО2) влияют на активность дыхательного центра путем возбуждения хеморецепторов каротидных и аортальных телец (периферические рецепторы), а также хеморецепторов вентральной зоны продолговатого мозга и дорсального дыхательного ядра (центральные рецепторы). Периферические хеморецепторы (рис.5) обеспечивают регуляцию частоты дыхательных движений. Адекватным раздражителем для них является уменьшение РО2 артериальной крови, в меньшей степени – увеличение РСО2 и снижение рН. Периферические хеморецепторы расположены у бифуркации общих сонных артерий на внутреннюю и наружнюю. Несмотря на свой миниатюрный размер, каротидные тельца интенсивно кровоснабжаются (1,4-2 л/мин на 100 г ткани). Этот орган особенно чувствителен к колебаниям кислорода в артериальной крови. При Ра О2 в пределах 60-80 мм рт. ст. наблюдается слабое усиление вентиляции, при Ра О2 ниже 50 мм рт. ст. возникает выраженная гипервентиляция легких. Ра СО2 и рН крови потенцируют эффекты гипоксемии на артериальные хеморецепторы и не являются адекватными раздражителями для этих рецепторов. После двустороннего удаления каротидных телец гипоксический вентиляторный ответ у человека исчезает. При отсутствии хеморецепторной стимуляции, например, при глубокой гипокапнии, повреждении синокаротидной зоны (опухоли, коллагенозы, травмы) ритмогенез дыхания снижается и полностью прекращается.
Рис. 5. Каротидное тельце: 1-хеморецепторные клетки; 2-поддерживающие клетки; 3-синаптические пузырьки; 4-чувствительные нервные окончания; 5-нервное волокно
Центральные хемочувствительные клетки реагируют на отклонения РСО2 и [H+] во внеклеточной жидкости внутримозгового интерстициального пространства, регулируют глубину вдоха. Гиперкапния и ацидоз стимулируют, а гипокапния и алкалоз тормозят центральные хеморецепторы.
Одной из причин высокой скорости вентиляторного ответа на гиперкапнию является легкость диффузии СО2 через барьерную систему кровь-головной мозг. Более того, повышенное РСО2 вызывает расширение сосудов, особенно церебральных, способствуя тем самым усилению диффузии СО2 через гемато-энцефалический барьер.