Регуляция дыхания

Потребность в кислороде всех тканей и клеток организма человека обеспечивается дыханием. Потребность организма в кислороде в состоянии покоя у человека небольшая, во время сна еще ниже, но при физических нагрузках она увеличивается в 5—10 раз по сравнению с состоянием покоя. Акты вдоха и выдоха, глубина дыхания изменяются в зависимости от состояния человека, и они регулируются автоматически. Мышцы, выполняющие дыхательные движения, работают в тесной взаимосвязи. Эта взаимосвязь регулируется нервными и гуморальными путями.

Регуляция дыхания нервной системой. В самом нижнем отделе головного мозга — в продолговатом мозге расположен дыхательный центр, в шейном отделе спинного мозга — нервный центр, регулирующий движения диафрагмы, в грудном отделе спинного мозга — нервный центр, регулирующий деятельность межреберных мышц. Нервные импульсы из дыхательного центра в продолговатом мозге каждые 4—5 с ритмично поступают в нервные центры, регулирующие движения диафрагмы и межреберных мышц, которые расположены в шейном и грудном отделах спинного мозга, и вызывают их возбуждение. Это возбуждение, передаваясь по нервным волокнам, приводит в движение диафрагму и межреберные мышцы. Таким образом, осуществляется автоматическое регулирование процессов вдоха и выдоха.

Высший нервный центр, который регулирует дыхание, расположен в коре полушарий головного мозга. При участии этого высшего нервного центра человек может произвольно задерживать дыхание в течение определенного времени, однако избыточное накопление углекислого газа в результате задержки дыхания вызывает сильное возбуждение дыхательного Центра в продолговатом мозге и дыхание автоматически возобновляется. Высший нервный дыхательный центр координирует частоту и глубину дыхательных движений при различных состояниях человека, то есть во время разговора, пения, выполнения физических упражнений, ходьбы. В этом центре образуются условные рефлексы дыхания.

Гуморальная регуляция дыхания. Содержание углекислого газа в крови играет важную роль в регуляции дыхания. Увеличение содержания углекислого газа в .крови приводит к возбуждению дыхательного центра в продолговатом мозге, в результате чего дыхание учащается. Если ученики находятся в классе с закрытыми дверями и окнами долгое время, то в воздухе класса увеличивается содержание углекислого газа. При дыхании этим воздухом в крови учащихся также увеличивается содержание углекислого газа, что может привести к сильному возбуждению дыхательного центра и учащению дыхания. Если класс немедленно не проветрить, то у учеников могут появиться головокружение, сонливость, зевота, общая слабость, одышка и другие нежелательные явления. Все это является результатом увеличения в крови и тканях содержания углекислого газа и уменьшения содержания кислорода. Л. Фредерик на опытах доказал, что увеличение содержания в крови углекислого газа оказывает возбуждающее действие на дыхательный центр.

У усыпленных с помощью наркоза двух собак были перерезаны сонные артерии и яремные вены, затем эти сосуды были перекрестно соединены таким образом, что кровь из тела первой собаки поступала в голову второй собаки, а из тела второй собаки — в голову первой. Трахея первой собаки сжималась пальцами и прекращался доступ воздуха в ее легкие. Тогда у второй собаки происходило учащение дыхания, будто от недостатка воздуха, хотя поступление его в легких не уменьшалось. Это объясняется тем, что при надавливании на трахею прекращается поступление воздуха в легкие первой собаки, и происходит увеличение содержания углекислого газа в крови, который, поступая через соустья в сосудах в кровь второй собаки, вызывает возбуждение дыхательного центра и учащение дыхания.

При выполнении физических упражнений человеком происходит увеличение в его крови содержания углекислого газа, который, возбуждая дыхательный центр, вызывает учащение дыхания. Чем выше скорость выполнения упражнений, тем больше учащается дыхание. Как только содержание углекислого газа в крови приходит к норме, наступает учащение дыхания. Таким образом, увеличение или уменьшение содержания в крови углекислого газа, воздействуя на дыхательный центр гуморальным путем, принимает участие в регуляции дыхания.