Регуляция дыхания
план-конспект урока по биологии (8 класс) на тему

Регуляция дыхания

Регуляцию дыхания осуществляет дыхательный центр - многоуровневое структурно-функциональное образование нервной системы. Он управляет дыхательными мышцами.

Регуляция дыхания - это согласованное нервное управление дыхательными мышцами, последовательно осуществляющими дыхательные циклы, состоящие из вдоха и выдоха.

Дыхательный центр - это сложное многоуровневое структурно-функциональное образование мозга, осуществляющее автоматическую и произвольную регуляцию дыхания.

Дыхание - процесс автоматический, но он поддается произвольной регуляции. Без такой регуляции невозможна была бы речь. Вместе с тем, управление дыханием построено на рефлекторных принципах: как безусловно-рефлекторных, так и условно-рефлекторных.

Регуляция дыхания построена на общих принципах автоматической регуляции, которые используются в организме.

Пейсмейкерные нейроны (нейроны - "создатели ритма") обеспечивают автоматическое возникновение возбуждения в дыхательном центре даже в том случае, если не будут раздражаться дыхательные рецепторы.

Тормозные нейроны обеспечивают автоматическое подавление этого возбуждения через определённое время.

В дыхательном центре используется принцип реципрокного (т.е. взаимоисключающего) взаимодействия двух центров: вдоха и выдоха. Их возбуждение находится в обратно пропорциональной зависимости. Это означает, что возбуждение одного центра (например, центра вдоха) тормозит связанный с ним второй центр (центр выдоха). Спадение легочных альвеол, которое происходит при выдохе, рефлекторно вызывает вдох, а расширение альвеол рефлекторно вызывает выдох. При задержке дыхания мышцы вдоха и выдоха сокращаются одновременно, благодаря чему грудная клетка и диафрагма удерживаются в одном положении.

Функции дыхательного центра

- Обеспечение вдоха.

- Обеспечение выдоха.

- Обеспечение автоматии дыхания.

- Обеспечение приспособления параметров дыхания к условиям внешней среды и деятельности организма.

Например, при повышении температуры (как в окружающей среде, так и в организме) дыхание учащается.

При вхождении в холодную воду у человека возникает ощущение "захватываает дух " , происходит рефлекторная остановка дыхания (это связано с сохранением температуры тела).

Нарушение в дыхательном центре приводит к дыханию Чейн-Стокса, когда оно периодически прерывается.

В спинном мозге расположены центры, координирующие деятельность диафрагмы и дыхательных мышц

Области промежуточного мозга:

Гипоталамус- увеличение частоты дыхательных движений и глубины дыхания. Именно засчёт дыхательного центра гипоталамуса дыхание реагирует на температуру окружающей среды.

Гипоталамус совместно с таламусом обеспечивает изменение дыхания при эмоциональных реакциях.

Таламус - обеспечивает изменение дыхания при болевых ощущениях.

Мозжечок - приспосабливает дыхание к мышечной активности.

 Моторная и премоторная зона коры больших полушарий головного мозга. Обеспечивает условно-рефлекторную регуляцию дыхания. Всего за 10-15 сочетаний можно выработать дыхательный условный рефлекс. Засчёт этого механизма, например, у спортсменов перед стартом возникает гипервентиляция легких. Асратян Э.А. в своих опытах удалял у животных эти области коры. При физической нагрузке у них быстро возникала одышка - диспноэ.

Дыхательные центры коры дают возможность произвольного изменения дыхания.

Гуморальные влияния на дыхательный центр

Опыт Фредерика (1890). Он сделал перекрестное кровообращение у двух собак - голова каждой собаки получила кровь от туловища другой собаки. У одной собаки зажимали трахею, следовательно, возрастал уровень углекислого газа и понижался уровень кислорода в крови. После этого другая собака начинала часто дышать. Возникала гипервентиляция. В следствие этого в крови уменьшалось парциальное даваление СО2 и возрастало папрциальное давление О2. Эта кровь поступала к голове первой собаки и тормозила ее дыхательный центр. Гуморальное торможение дыхательного центра могло довести эту первую собаку до апноэ, т.е. остановки дыхания.

Факторы, гуморально влияющие на дыхательный центр:

Избыток СО2 - вызывает активацию дыхательного центра.

Недостаток О2 - вызывает активацию дыхательного центра.

Ацидоз - накопление ионов водорода (закисление), активирует дыхательный центр.

Сами нейроны продолговатого мозга засчет высокой активности вырабатывают много СО2 и локально воздействуют на самих себя. Положительная обратная связь (сами себя усиливают).