Funkční Neuroanatomie Dýchání
abychom pochopili, kontrolu dýchání, je nezbytné mít základní znalosti o alveolární ventilace a difúze přes alveolo kapilární membrány (tj. eliminace oxidu uhličitého a dodávání kyslíku z atmosférické vzduch obsahuje 21% O2, 78% dusíku a 1% jiných inertních plynů). Adekvátní plicní oběh je nezbytný pro dokončení procesů alveolární ventilace a difúze., Dýchací systém se skládá ze tří vzájemně provázaných a integrovaných komponent: centrální řadiče se nachází v prodloužené podporovaný supramedullary struktur, včetně mozku vliv periferních chemoreceptorů, a plic a horních cest dýchacích receptorů; hrudní měchy, skládající se z dýchacích cest a dalších hrudní svaly a jejich inervace a kostí; a plic, včetně dýchacích cest.
Legallois34 objevil v roce 1812, že dýchání závisí na ohraničené oblasti medully., Po období intenzivní výzkum v 19. století na dýchací centra, ve 20. století Lumsden,35,36 a později Pitts a spolupracovníky,37 položil základ pro moderní pojetí centrální respirační neuronální sítě. Na základě rozdělení na různých úrovních mozkového kmene koček, Lumsden35, 36 navrhl pneumotaxická a apneustická centra v pons a expirační a lapající po dechu v medulla. Později Pittsova skupina37 dospěla z experimentů s kočkami k závěru, že inspirační a expirační centra byla umístěna v medulární retikulární formaci.,
Existuje úzký vzájemný vztah mezi respirační,38-40 centrální autonomní,5,41,42 a dolní části mozkového kmene hypnogenic neurons43–50 v pontomedullary regionu. Hypotalamické a dolní mozkové kmenové hypnogenní neurony jsou také spojeny.51 Reciproční spoje existují mezi hypotalamu, centrální jádro amygdaly, parabrachial a Kölliker-Pojistka jádra, a NTS dřeně (viz obr. 7-1 a 7-2).8,41,52-54 kromě toho se NTS spojuje s jádrem ambiguus a retroambigualis(viz obr. 7-2).,8,52 – 54 jejich anatomické vztahy tedy naznačují úzkou funkční vzájemnou závislost mezi centrální autonomní sítí a respiračními a hypnogenními neurony. Kromě toho periferní respirační receptory (vznikající z plicního a tracheobronchiálního stromu) a chemoreceptory (periferní a centrální) interagují s centrální autonomní sítí v oblasti NTS.38-40,55,56,
Dýchání je kontrolované během bdělosti a spánku o dvě samostatné a nezávislé systems38–40,57–60: metabolické nebo automatické,39,40 a dobrovolné nebo behaviorální.,60 Obě metabolické a dobrovolné systémy pracují během bdělosti, ale dýchání během spánku je zcela závislá na vlastní rhythmicity autonomního (automatické) respirační systém kontroly který se nachází v prodloužené míše.57-59 dobrovolná kontrola je zprostředkována behaviorálním systémem, který ovlivňuje ventilaci během bdění,stejně jako nerespirační funkce61, 62, jako je fonace a řeč. Kromě toho, bdění podnět, který je pravděpodobně odvozen od ascendentního retikulárního aktivačního systému,63,64 představuje posilující podnět k větrání během bdělosti., McNicholas a coworkers65 oznámil, že retikulární vzrušení systém, který je pravděpodobně stejný jako bdění, stimulační,63,64,66 působí posilující vliv na mozkový kmen respirační neurony.
Horní část mozkového kmene respirační neurony jsou umístěny v rostrální oblasti pontu, v regionu parabrachial a Kölliker-Pojistka jádra (pneumotaxic center), a v dorzolaterální oblasti dolní pons (apneustic centrum).56 tato dvě centra ovlivňují automatické medulární respirační neurony, které tvoří dvě hlavní skupiny.,38-40,55-59,67,68 dorsální respirační skupiny (DRG) nachází se v NTS je zodpovědný především, ale ne výhradně, pro inspiraci, a ventrální respirační skupina (VRG) se nachází v oblasti nucleus ambiguus a retroambigualis je zodpovědný za inspiraci a vypršení platnosti (Obr. 7-8). Na VRG obsahuje Botzinger komplex v rostrální oblasti a pre-Botzinger oblasti bezprostředně pod Botzinger komplex, odpovědný především pro automatické dýchací rhythmicity, jak tyto neurony mají vnitřní kardiostimulátor činnosti., Tyto dýchací premotorické neurony v DRG a VRG poslat axony, které se křížit pod obex a sestupují v reticulospinal plochy v ventrolateral krční míchy tvoří synapse s míšní dýchacích motorické neurony innervating různých respiračních svalů (viz obr. 7-3 a 7-4). Respirační rytmogeneze závisí na tonickém vstupu z periferních a centrálních struktur konvergujících na medulárních neuronech.,35,55,69,70 parasympatická aferentní vagové z periferních dýchacích cest, krční a aortální tělo periferní chemoreceptory, centrální chemoreceptory se nachází na ventrolateral povrchu prodloužené boční pyramidy, supramedullary (předního mozku, středního mozku, a pontine regionů) struktur, a retikulární aktivační systémy, to vše má vliv na medulárních respiračních neuronů regulovat rychlost, rytmus a hloubku dýchání a vnitřní homeostázy.5,55,56,70 obrázek 7-9 ukazuje účinky různých mozkových kmenových a vagálních transekcí na ventilační vzory.,
dobrovolný kontrolní systém pro dýchání pocházející z mozkové kůry (přední mozek a limbický systém) řídí dýchání během bdění a má některé nerespirační funkce.55,60,70 Tento systém sestupuje s corticobulbar a kortikospinální částečně automatické medulární řízení systému a do určité míry oba ukončí a spojuje je., Nicméně, je to především sestupuje s kortikospinální trakt páteře respirační motorických neuronů, v high krční míchy, kde vlákna konečně integrovat s reticulospinal vláken pocházejících z automatického medulárních respiračních neuronů pro hladké, koordinované fungování dýchání během bdělosti.39,40,53,59,71
složka hrudních vlnovců se skládá z hrudních kostí, pojivové tkáně, pleurálních membrán, interkostálních a jiných respiračních svalů a nervů a cév., Respirační svalová slabost hraje rozhodující roli při způsobování dysfunkce spánku a dýchání neuspořádaného spánku při neuromuskulárních poruchách. Tabulka 7-2 uvádí respirační svaly. Hlavní inspirační sval je bránice (inervovaných bráničního nervu, tvořil motor kořeny C3, C4, a C5 přední roh buňky), které je nápomocen externí mezižeberní svaly (inervovaných hrudní motor kořenů a nervů), které rozšiřují jádro hrudní dutiny a plic při normální klidné dýchání. Expirace je pasivní, vyplývající z elastického zpětného rázu plic., Při nuceném a namáhavém dýchání (např. dušnost a orthopnea) dýchací svaly napomáhají dýchání. Příslušenství inspirační svaly patří sternocleidomastoideus, m. trapezius, a scalenus (přední, střední a zadní), stejně jako pectoralis, serratus anterior, a latitissimus dorsi. Příslušenství exspirační svaly se skládají z vnitřní mezižeberní a břišní svaly (např. rectus abdominis, vnější a vnitřní šikmé, a transversus abdominis) inervovaných hrudní motor kořeny a nervy., Za normálních okolností, tyto tři respirační komponenty (centrální regulátory, hrudníku měchy, a plíce) hladce fungovat v automatickém způsobem umožňující výměnu plynů (přenos O2 do krve a odstraňování CO2 do atmosféry) pro ventilace, difuze a perfuze. Minutová ventilace je definována jako množství vzduchu, dýchal za minutu, což se rovná asi 6 L, 2 L pobytu v anatomický mrtvý prostor, který se skládá z horních cest dýchacích a ústa, a 4 L podílet se na výměně plynů v miliony plicních sklípků tvoří alveolární ventilace., Respirační selhání může nastat v důsledku dysfunkce kdekoli v těchto třech hlavních složkách systémů kontroly dýchání.