Респираторный центр

Респираторный центр
Респираторный центр
	Респираторные группы в респираторном центре и их влияние
Идентификаторы
Сетка	D012125
	Анатомическая терминология [ Редактировать на Wikidata ]

Респираторный центр расположен в мозговом мозге и понах , в стволе мозга . Респираторный центр состоит из трех основных респираторных групп нейронов , двух в мозге и одной в Поне. В мозге они являются дорсальной дыхательной группой и вентральной респираторной группой. В PONS респираторная группа Pontine включает в себя две области, известные как пневмотаксический центр и апноустический центр.

Респираторный центр отвечает за создание и поддержание ритма дыхания, а также за то, что он приспосабливался к гомеостатическому ответу на физиологические изменения. Респираторный центр получает вход от хеморецепторов , механорецепторов , коры головного мозга и гипоталамуса , чтобы регулировать скорость и глубину дыхания. Ввод стимулируется измененными уровнями кислорода , углекислого газа и рН крови , гормональными изменениями, связанными со стрессом и тревогой со стороны гипоталамуса, а также сигналами из коры головного мозга, чтобы обеспечить сознательный контроль дыхания.

Повреждение респираторных групп может вызвать различные нарушения дыхания, которые могут потребовать механической вентиляции , и обычно связано с плохим прогнозом.

Респираторные группы

Респираторный центр разделен на три основные группы, две в мозговом веществе и одна в Поне. Две группы в меделе - это дорсальная дыхательная группа и вентральная респираторная группа . В PONS респираторная группа Pontine состоит из двух областей - пневмотаксический центр и апноустический центр. Спинные и вентральные медуллярные группы контролируют основной ритм дыхания. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Группы в паре с по одной на каждой стороне ствола мозга. ^{[ 3 ]}

Дорсальная респираторная группа

Одиночное ядро тракта в дорсальной дыхательной группе и ядро неоднозначно в вентральной респираторной группе, показанное в их положениях на мозговом мозге.

Дорсальная респираторная группа (DRG) играет наиболее фундаментальную роль в контроле дыхания, инициируя вдохновение (вдыхание). DRG представляет собой набор нейронов, образующих удлиненную массу, которая расширяет большую часть длины дорсального вещества. Они находятся рядом с центральным каналом спинного мозга и сразу за вентральной группой. Они устанавливают и поддерживают скорость дыхания . ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Большинство нейронов расположены в ядре одиночного тракта . Другие важные нейроны обнаруживаются в соседних областях, включая ретикулярное вещество мозгового вещества. Одиночное ядро является конечной точкой для сенсорной информации, поступающей из респираторной группы понтины, и из двух черепных нервов - блуждающего нерва и глянцевого нерва . Одиночное ядро посылает сигналы в дыхательный центр из периферических хеморецепторов , барорецепторов и других типов рецепторов в легких , в частности, рецепторов растяжения . Таким образом, дорсальная респираторная группа рассматривается как интегрирующий центр, который дает вентральную дыхательную группу выходной сигнал для модификации ритма дыхания. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}

Вентральная респираторная группа

VRG поддерживает постоянный ритм дыхания, стимулируя диафрагму и внешние межреберные мышцы, чтобы сокращаться, что приводит к вдохновению. ^{[ 6 ]}

В мозговом мозге вентральная респираторная группа (VRG) состоит из четырех групп нейронов, которые составляют выдыхания область дыхательного контроля (выдоха (выдоха. Эта область находится в вентролатеральной части мозгового вещества, около 5 мм переднего и латерального к дорсальной дыхательной группе. Нейроны включают в себя нейроны в Ambiguus , ядро Retroambiguus и интернейроны в комплексе Pre-Bötzinger .

VRG содержит как вдохновляющие, так и выдоха. ^{[ 7 ]}^{[ 4 ]} Вентральная респираторная группа нейронов активно активно дышат и неактивна во время тихого, спокойного дыхания. ^{[ 1 ]} VRG посылает ингибирующие импульсы в апноустическую центр.

Понтин респираторная группа

В понтине -тегментаме в поне респираторная группа понтинов (PRG) включает пневмотаксические и апноустические центры. Они имеют связи между ними и от обоих с одиночным ядром . ^{[ 8 ]}

Пневмотаксический центр

Пневмотаксический центр расположен в верхней части понков. Его ядра являются субпарприхиальным ядром и медиальным парабрахиальным ядром . ^{[ 9 ]} Пневмотаксический центр управляет как скоростью, так и схемой дыхания. Пневмотаксический центр считается антагонистом в апеустическом центре (который вызывает ненормальное дыхание во время вдыхания), циклически ингибируя ингаляцию. Пневмотаксический центр отвечает за ограничение вдохновения, обеспечивая вдохновение вне переключения (iOS). ^{[ 10 ]} Это ограничивает взрыв потенциалов действия в диафрагеновом нерве , эффективно уменьшая приливную объем и регулируя частоту дыхания . Отсутствие центра приводит к увеличению глубины дыхания и снижению частоты дыхания.

Пневмотаксический центр регулирует количество воздуха, которое можно взять в тело при каждом дыхании. В спинной респираторной группе есть ритмические всплески активности , которые постоянны по продолжительности и интервалу. ^{[ 11 ]} Когда требуется более высокая скорость дыхания, пневмотаксический центр сигнализирует о дорсальной дыхательной группе для ускорения. Когда необходимы более длительные вдохи, всплески активности удлинены. Вся информация, которую тело использует, чтобы помочь дыханию, происходит в пневмотаксическом центре. Если бы это было повреждено или каким -либо образом нанесло вред, это сделало бы дыхание практически невозможным.

Одно исследование по этому вопросу было на анестезированных парализованных кошках до и после двусторонней ваготомии . Вентиляция контролировалась в бодрствующих и анестезированных кошках, дышащих воздуха или CO ₂ . Вентиляция контролировалась как до, так и после поражений в области пневматического центра и после последующей двусторонней ваготомии. Кошки с поражениями понтины имели длительную продолжительность вдыхания. ^{[ 12 ]} У кошек, после анестезии и ваготомии транзакция Pontine была описана как вызывая длительные устойчивые вдохновляющие сбросы, прерванные короткими паузами выдоха. ^{[ жаргон ]} У крыс, с другой стороны, после анестезии, ваготомии и пантинской транзакции, эта схема дыхания не наблюдалась ни in vivo, ни in vitro. Эти результаты предполагают межвидовые различия между крыс и кошки в влиянии понтины на медуллярное дыхательное центр. ^{[ 13 ]}

Апнеустический центр

Апнеустический центр нижних полов, по -видимому, способствует вдыханию путем постоянной стимуляции нейронов в мозговом продолстии. Апнеустический центр отправляет сигналы в спинную группу в мозге, чтобы отложить «выключение», сигнал Insparitation Off (iOS) рампы вдохновления, предоставленного пневмотаксическим центром. Он контролирует интенсивность дыхания, давая положительные импульсы нейронам, связанным с вдыханием. Апеустический центр ингибируется рецепторами легочного растяжения, а также пневмотаксическим центром. Это также разряжает ингибирующий импульс в пневмотаксический центр.

Респираторный ритм

Дыхание - это повторяющийся процесс ввода воздуха в легкие и вывода отходов. Кислород, привезенный из воздуха, является постоянной, постоянной потребностью в организме для поддержания жизни. Эта потребность все еще существует во время сна, так что функционирование этого процесса должно быть автоматическим и быть частью вегетативной нервной системы . В дышах следует измельчение, давая дыхательный цикл вдыхания и выдоха. Существует три этапа дыхательного цикла: вдохновение, после интеллекта или пассивное истечение, а также позднее или активное истечение. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}

Количество циклов в минуту - это частота дыхания . Скорость дыхания устанавливается в дыхательном центре дорсальной дыхательной группой, в мозге, и эти нейроны в основном сосредоточены в одиночном ядре , которое расширяет длину мозгового вещества. ^{[ 4 ]}

Основной ритм дыхания - это тихое, спокойное дыхание, известное как Eupnea . Тихое дыхание требует только активности дорсальной группы, которая активирует диафрагму , и внешние межреберные мышцы . Выдыхание пассивное и опирается на упругую отдачу легких . Когда метаболическая потребность в кислороде увеличивается, вдохновение становится более сильным, а нейроны в вентральной группе активируются, чтобы вызвать сильное выдоху . ^{[ 1 ]} Одыхание называется одышкой - противоположностью eupnea.

Клиническое значение

Депрессия респираторного центра может быть вызвана: травмой головного мозга , повреждением головного мозга , опухолью головного мозга или ишемией . Депрессия также может быть вызвана наркотиками , включая опиоиды и седативные средства .

Респираторный центр может быть стимулирован амфетамином для получения более быстрых и более глубоких вдохов. ^{[ 16 ]} Обычно в терапевтических дозах этот эффект не является заметным, но может быть очевидным, когда дыхание уже скомпрометировано. ^{[ 16 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Tortora, G; Дерриксон, Б. (2011). Принципы анатомии и физиологии (13 -е изд.). Уайли. С. 906–909. ISBN 9780470646083 .
^ Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основа медицины (3 -е изд.). Оксфорд: издательство Оксфордского университета. п. 332. ISBN 978-0-19-856878-0 .
^ Саладин, Кеннет (2012). Анатомия Физиология единство формы и функции . McGraw-Hill Education. С. 868–871. ISBN 9780073378251 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Холл, Джон (2011). Учебник по медицинской физиологии Гайтон и Холл (12 -е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс/Elsevier. С. 505–510. ISBN 978-1-4160-4574-8 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Saladin, K (2011). Анатомия человека (3 -е изд.). МакГроу-Хилл. С. 646–647. ISBN 9780071222075 .
^ Беттс, Дж. Гордон; Янг, Келли А.; Мудрый, Джеймс А.; Джонсон, Эдди; По, Брэндон; Kruse, Dean H.; Король, Оксана; Джонсон, Джоди Э.; Умбл, Марк (2022-04-20). «22.3 Процесс дыхания - анатомия и физиология 2E | OpenStax» . openstax.org . Получено 2024-03-20 .
^ Koeppen, Bruce M.; Стентон, Брюс А. (18 января 2017 г.). Электронная книга Berne and Levy Physiology . Elsevier Health Sciences. ISBN 9780323523400 .
^ Песня, g; Пун, CS (15 ноября 2004 г.). «Функциональные и структурные модели понтиновой модуляции механорецепторных и хеморецепторных рефлексов». Респираторная физиология и нейробиология . 143 (2–3): 281–92. doi : 10.1016/j.resp.2004.05.009 . PMID 15519561 . S2CID 38265906 .
^ Песня, банда; Ю, Юнгуо; Пун, Чи-Санг (2006). «Цитоархитектура пневмотаксической интеграции респираторной и невосприимчивой информации у крыс» . Журнал нейробиологии . 26 (1): 300–10. doi : 10.1523/jneurosci.3029-05.2006 . PMC 6674322 . PMID 16399700 .
^ Dutschmann, M; Дик, те (октябрь 2012 г.). «Понтинные механизмы респираторного контроля» . Комплексная физиология . 2 (4): 2443–69. doi : 10.1002/cphy.c100015 . PMC 4422496 . PMID 23720253 .
^ Dutschmann, Mathias (2011). Комплексная физиология . [Bethesda, Md.]: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-65071-4 .
^ Gautier, h; Бертран, Ф. (1975). «Респираторные эффекты пневматических поражений центра и последующей ваготомии у хронических кошек». Физиология дыхания . 23 (1): 71–85. doi : 10.1016/0034-5687 (75) 90073-0 . PMID 1129551 .
^ Монто, Р.; Errchidi, S.; Gauthier, P.; Hilaire, G.; Rega, P. (1989). «Пневмотаксический центр и апноустическое дыхание: межвидовые различия между крысами и кошкой». Нейробиологические буквы . 99 (3): 311–6. doi : 10.1016/0304-3940 (89) 90465-5 . PMID 2725956 . S2CID 42790256 .
^ Mörschel, M; Dutschmann, M (12 сентября 2009 г.). «Респираторная активность понтина, связанная с переходом в вдохновляющую/выдоха» . Философские транзакции Королевского общества Лондона. Серия B, биологические науки . 364 (1529): 2517–26. doi : 10.1098/rstb.2009.0074 . PMC 2865127 . PMID 19651653 .
^ Рамирес, JM; Dashevskiy, t; Марлин, ИА; Baertsch, N (декабрь 2016 г.). «Микроцирки в генерации дыхательных ритмов: общие черты с другими сетями, генерирующими ритм и эволюционными перспективами» . Современное мнение о нейробиологии . 41 : 53–61. doi : 10.1016/j.conb.2016.08.003 . PMC 5495096 . PMID 27589601 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Westfall DP, Westfall TC (2010). «Разные симпатомиметические агонисты» . В Brunton LL, Chabner BA, Knollmann BC (Eds.). Фармакологическая основа терапии Гудмана и Гилмана (12 -е изд.). Нью-Йорк, США: МакГроу-Хилл. ISBN 9780071624428 .

Дальнейшее чтение

Левицки, Майкл Дж. (2002). Физиология легких (6 -е изд.). McGraw-Hill Professional. С. 193–4. ISBN 978-0-07-138765-1 .
Costanzo, Linda S. (2006). Физиология (3 -е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Elsevier . п. 224. ISBN 978-1-4160-2320-3 .
Шеннон, Роджер; Baekey, David M.; Моррис, Кендалл Ф.; Натулка, Сара С.; Сегерс, Лорен С.; Линдси, Брюс Г. (2004). «Сброс нейронов в респираторной группе в понтине изменяется во время фиктивного кашля у кошки децеребрата». Респираторная физиология и нейробиология . 142 (1): 43–54. doi : 10.1016/j.resp.2004.05.002 . PMID 15351303 . S2CID 8425115 .

[T_and_D-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в Tortora, G; Дерриксон, Б. (2011). Принципы анатомии и физиологии (13 -е изд.). Уайли. С. 906–909. ISBN 9780470646083 .

[2] Покок, Джиллиан; Ричардс, Кристофер Д. (2006). Физиология человека: основа медицины (3 -е изд.). Оксфорд: издательство Оксфордского университета. п. 332. ISBN 978-0-19-856878-0 .

[3] Саладин, Кеннет (2012). Анатомия Физиология единство формы и функции . McGraw-Hill Education. С. 868–871. ISBN 9780073378251 .

[G_and_H-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Холл, Джон (2011). Учебник по медицинской физиологии Гайтон и Холл (12 -е изд.). Филадельфия, Пенсильвания: Сондерс/Elsevier. С. 505–510. ISBN 978-1-4160-4574-8 .

[Saladin-5] Jump up to: ^а ^{беременный} Saladin, K (2011). Анатомия человека (3 -е изд.). МакГроу-Хилл. С. 646–647. ISBN 9780071222075 .

[6] Беттс, Дж. Гордон; Янг, Келли А.; Мудрый, Джеймс А.; Джонсон, Эдди; По, Брэндон; Kruse, Dean H.; Король, Оксана; Джонсон, Джоди Э.; Умбл, Марк (2022-04-20). «22.3 Процесс дыхания - анатомия и физиология 2E | OpenStax» . openstax.org . Получено 2024-03-20 .

[Koeppen-7] Koeppen, Bruce M.; Стентон, Брюс А. (18 января 2017 г.). Электронная книга Berne and Levy Physiology . Elsevier Health Sciences. ISBN 9780323523400 .

[Song-8] Песня, g; Пун, CS (15 ноября 2004 г.). «Функциональные и структурные модели понтиновой модуляции механорецепторных и хеморецепторных рефлексов». Респираторная физиология и нейробиология . 143 (2–3): 281–92. doi : 10.1016/j.resp.2004.05.009 . PMID 15519561 . S2CID 38265906 .

[9] Песня, банда; Ю, Юнгуо; Пун, Чи-Санг (2006). «Цитоархитектура пневмотаксической интеграции респираторной и невосприимчивой информации у крыс» . Журнал нейробиологии . 26 (1): 300–10. doi : 10.1523/jneurosci.3029-05.2006 . PMC 6674322 . PMID 16399700 .

[IOS-10] Dutschmann, M; Дик, те (октябрь 2012 г.). «Понтинные механизмы респираторного контроля» . Комплексная физиология . 2 (4): 2443–69. doi : 10.1002/cphy.c100015 . PMC 4422496 . PMID 23720253 .

[breathing-11] Dutschmann, Mathias (2011). Комплексная физиология . [Bethesda, Md.]: Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-470-65071-4 .

[12] Gautier, h; Бертран, Ф. (1975). «Респираторные эффекты пневматических поражений центра и последующей ваготомии у хронических кошек». Физиология дыхания . 23 (1): 71–85. doi : 10.1016/0034-5687 (75) 90073-0 . PMID 1129551 .

[Neuroscience_Studies-13] Монто, Р.; Errchidi, S.; Gauthier, P.; Hilaire, G.; Rega, P. (1989). «Пневмотаксический центр и апноустическое дыхание: межвидовые различия между крысами и кошкой». Нейробиологические буквы . 99 (3): 311–6. doi : 10.1016/0304-3940 (89) 90465-5 . PMID 2725956 . S2CID 42790256 .

[M_and_D-14] Mörschel, M; Dutschmann, M (12 сентября 2009 г.). «Респираторная активность понтина, связанная с переходом в вдохновляющую/выдоха» . Философские транзакции Королевского общества Лондона. Серия B, биологические науки . 364 (1529): 2517–26. doi : 10.1098/rstb.2009.0074 . PMC 2865127 . PMID 19651653 .

[Ramirez-15] Рамирес, JM; Dashevskiy, t; Марлин, ИА; Baertsch, N (декабрь 2016 г.). «Микроцирки в генерации дыхательных ритмов: общие черты с другими сетями, генерирующими ритм и эволюционными перспективами» . Современное мнение о нейробиологии . 41 : 53–61. doi : 10.1016/j.conb.2016.08.003 . PMC 5495096 . PMID 27589601 .

[Westfall-16] Jump up to: ^а ^{беременный} Westfall DP, Westfall TC (2010). «Разные симпатомиметические агонисты» . В Brunton LL, Chabner BA, Knollmann BC (Eds.). Фармакологическая основа терапии Гудмана и Гилмана (12 -е изд.). Нью-Йорк, США: МакГроу-Хилл. ISBN 9780071624428 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

v Т и Респираторная физиология
Respiration	breath inhalation exhalation obligate nasal breathing respiratory rate respirometer pulmonary surfactant compliance elastic recoil hysteresivity airway resistance bronchial hyperresponsiveness constriction dilatation mechanical ventilation
Control	pons pneumotaxic center apneustic center medulla dorsal respiratory group ventral respiratory group chemoreceptors central peripheral pulmonary stretch receptors Hering–Breuer reflex
Lung volumes	VC FRC Vt dead space CC PEF calculations respiratory minute volume FEV1/FVC ratio Lung function tests spirometry body plethysmography peak flow meter nitrogen washout
Circulation	pulmonary circulation hypoxic pulmonary vasoconstriction pulmonary shunt
Interactions	ventilation (V) Perfusion (Q) Ventilation/perfusion ratio V/Q scan zones of the lung gas exchange pulmonary gas pressures alveolar gas equation alveolar–arterial gradient hemoglobin oxygen–hemoglobin dissociation curve (Oxygen saturation 2,3-BPG Bohr effect Haldane effect) carbonic anhydrase (chloride shift) oxyhemoglobin respiratory quotient arterial blood gas diffusion capacity (DLCO)
Insufficiency	high altitude death zone oxygen toxicity hypoxia