Биомеханика дыхательных действий

    Генерация дыхательного ритма происходит в  сети нейронов продолговатого мозга, сформированной шестью типами дыхательных нейронов (см. рис. 8.9). Доказано, что сеть основных типов дыхательных нейронов продолговатого мозга способна генерировать дыхательный ритм in vitro в срезах продолговатого мозга толщиной всего 500 мкм, помещенных в искусственную питательную среду.

    5. ДЫХАНИЕ ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКЕ  

    При физической нагрузке потребление О2 и продукция СО2 возрастают в среднем  в 15—20 раз. Одновременно усиливается  вентиляция и ткани организма  получают необходимое количество О2, а из организма выводится CO2.

    Каждый  человек имеет индивидуальные показатели внешнего дыхания. В норме частота  дыхания варьирует от 16 до 25 в  минуту, а дыхательный объем —  от 2,5 до 0,5 л. При мышечной нагрузке разной мощности легочная вентиляция, как правило, пропорциональна интенсивности выполняемой работы и потреблению О2 тканями организма. У нетренированного человека при максимальной мышечной работе минутный объем дыхания не превышает 80 л*мин-1, а у тренированного может быть 120—150 л*мин-1 и выше. Кратковременное произвольное увеличение вентиляции может составлять 150—200 л*мин-1.

    В момент начала мышечной работы вентиляция быстро увеличивается, однако в начальный период работы не происходит каких-либо существенных изменений рН и газового состава артериальной и смешанной венозной крови. Следовательно, в возникновении гиперпноэ в начале физической работы не участвуют периферические и центральные хеморецепторы как важнейшие чувствительные структуры дыхательного центра, чувствительные к гипоксии и к понижению рН внеклеточной жидкости мозга.  

    Уровень вентиляции в первые секунды мышечной активности регулируется сигналами, которые  поступают к дыхательному центру из гипоталамуса, мозжечка, лимбической  системы и двигательной зоны коры большого мозга. Одновременно активность нейронов дыхательного центра усиливается раздражением проприоцепторов работающих мышц. Довольно быстро первоначальный резкий прирост вентиляции легких сменяется ее плавным подъемом до достаточно устойчивого состояния, или так называемого плато. В период «плато», или стабилизации вентиляции легких, происходит снижение Рао2 и повышение Расо2 крови, усиливается транспорт газов через аэрогематический барьер, начинают возбуждаться периферические и центральные хеморецепторы. В этот период к нейрогенным стимулам дыхательного центра присоединяются гуморальные воздействия, вызывающие дополнительный прирост вентиляции в процессе выполняемой работы. При тяжелой физической работе на уровень вентиляции будут влиять также повышение температуры тела, концентрация катехоламинов, артериальная гипоксия и индивидуально лимитирующие факторы биомеханики дыхания.

    Состояние «плато» наступает в среднем  через 30 с после начала работы или  изменения интенсивности уже  выполняемой работы. В соответствии с энергетической оптимизацией дыхательного цикла повышение вентиляции при  физической нагрузке происходит за счет различного соотношения частоты  и глубины дыхания. При очень  высокой легочной вентиляции поглощение О2 дыхательными мышцами сильно возрастает. Это обстоятельство ограничивает возможность выполнять предельную физическую нагрузку. Окончание работы вызывает быстрое снижение вентиляции легких до некоторой величины, после которой происходит медленное восстановление дыхания до нормы.