Neuroanatomia Funcional da Respiração
para entender o controle da respiração, é essencial ter conhecimentos básicos sobre a ventilação alveolar e a difusão através da membrana capilar alvéolo (por exemplo, a eliminação de dióxido de carbono e fornecimento de oxigênio a partir do ar atmosférico contendo 21% de O2, 78% de nitrogênio e 1% de outros gases inertes). Uma circulação pulmonar adequada é essencial para completar os processos de ventilação alveolar e difusão., O sistema respiratório é composto de três inter-relacionada e integrada, componentes: controladores centrais localizados na medula auxiliado pelo supramedullary estruturas, incluindo prosencéfalo influência, quimiorreceptor periférico e pulmonar e das vias aéreas superiores receptores; o fole torácico, consistindo de doenças respiratórias e outras torácica, músculos e sua inervação e ossos; e os pulmões, incluindo as vias aéreas.
Legallois34 descoberto em 1812 que a respiração depende de uma região circunscrita da medula., Depois de um período intensivo de pesquisa no século XIX sobre os centros respiratórios, no século XX Lumsden,35,36 e mais tarde Pitts e colegas de trabalho,37 lançou as bases para os conceitos modernos das redes neuronais respiratórias centrais. Com base na seccionamento em diferentes níveis do tronco cerebral dos gatos, Lumsden35, 36 centros pneumotáxicos e apneusticos propostos nos pons e centros expiratórios e ofegantes na medula. Mais tarde, o grupo Pitts 37 concluiu, a partir de experimentos com gatos, que os centros inspiratórios e expiratórios estavam localizados na formação reticular medular.,
Há uma estreita inter-relação entre o respiratório,38-40 Central autonomic,5,41,42 e neurônios hipnóticos do tronco cerebral inferior 43–50 na região pontomedular. Os neurônios hipnóticos hipotalâmicos e inferiores do tronco cerebral também estão conectados.51 conexões recíprocas existem entre o hipotálamo, o núcleo central da amígdala, os núcleos parabrachial e de fusão de Kölliker, e o NTS da medula (ver figos. 7-1 and 7-2).8,41,52-54 além disso, o NTS conecta-se com o núcleo ambiguus e retro-ambigualis (ver Fig. 7-2).,8,52-54 assim, suas relações anatômicas sugerem uma estreita interdependência funcional entre a rede autônoma central e neurônios respiratórios e hipnogênicos. Além disso, os receptores respiratórios periféricos (decorrentes da árvore pulmonar e traqueobronquial) e os quimiorreceptores (periféricos e centrais) interagem com a rede Autónoma central na região da NTS.38-40, 55, 56
a respiração é controlada durante a vigília e o sono por dois sistemas separados e independentes 38-40,57-60: o metabólico ou automático, 39, 40 e o voluntário ou comportamental.,60 os sistemas metabólicos e voluntários funcionam durante a vigília, mas a respiração durante o sono depende inteiramente do ritmo inerente do sistema de controlo respiratório autónomo (automático) localizado na medula.57-59 o controle voluntário é mediado através do sistema comportamental que influencia a ventilação durante a vigília,bem como funções não-respiratórias61, 62 como fonação e fala. Além disso, o estímulo de vigília,que é provavelmente derivado do sistema ascendente de ativação reticular,63, 64 representa um estímulo tônico para a ventilação durante a vigília., McNicholas e coworkers65 relataram que o sistema de excitação reticular, que é provavelmente o mesmo que o estímulo de vigília,63,64,66 exerce uma influência tônica nos neurônios respiratórios do tronco cerebral.os neurônios respiratórios do tronco cerebral superior estão localizados nos pons Rostrais, na região dos núcleos parabrachial e fusível de Kölliker (centro pneumotáxico), e na região dorsolateral dos pons inferiores (centro apneustico).56 estes dois centros influenciam os neurônios respiratórios medulares automáticos, que compõem dois grupos principais.,38-40,55 a 59,67,68 dorsal respiratório de grupo (DRG), localizado no NTS é responsável, principalmente, mas não exclusivamente, por inspiração, e o ventral respiratório grupo (JANEIRO), localizado na região do núcleo ambiguus e retroambigualis é responsável tanto para a inspiração e a expiração (Fig. 7-8). O VRG contém o complexo de Botzinger na região rostral e na região pré-Botzinger imediatamente abaixo do complexo de Botzinger, responsável principalmente pelo ritmo respiratório automático, uma vez que estes neurônios têm atividade pacemaker intrínseca., Estes neurónios pré-motores respiratórios no DRG e no VRG enviam axônios que descamssam abaixo do obex e descem nos tractos reticulospinais na medula ventrolateral cervical para formar sinapses com os neurónios motores respiratórios espinhais que inervam os vários músculos respiratórios (ver Figs. 7-3 and 7-4). A ritmogênese respiratória depende da entrada tônica das estruturas periféricas e centrais convergindo nos neurônios medulares.,35,55,69,70 parassimpático vagal aferências dos periféricos respiratórias, carotídea e aórtica corpo quimiorreceptor periférico, central quimiorreceptores localizados na superfície ventrolateral do protuberância lateral das pirâmides, o supramedullary (prosencéfalo, midbrain, e pontine regiões) estruturas, e a ativação reticular sistemas de influenciar o medular respiratório de neurônios para regular a velocidade, o ritmo e amplitude da respiração interno e homeostase.5,55,56,70 a figura 7-9 mostra os efeitos de várias transeções cerebrais e vagais nos padrões ventilatórios.,
O sistema de controlo voluntário da respiração originário do córtex cerebral (prosencéfalo e sistema límbico) controla a respiração durante a vigília e tem algumas funções não respiratórias.Este sistema desce com os tratados corticobulbar e corticospinal, em parte para o sistema de controle medular automático e, em algum grau, ambos terminam e se integram lá., No entanto, ele desce principalmente com o trato corticoespinal para os neurônios motores respiratórios espinhais, na medula espinhal cervical alta, onde as fibras finalmente se integram com as fibras reticuloespinais provenientes dos neurônios respiratórios medulares automáticos para o funcionamento suave e coordenado da respiração durante a vigília.O componente do fole torácico é constituído por ossos torácicos, tecido conjuntivo, membranas pleurais, músculos intercostais e outros músculos respiratórios, nervos e vasos sanguíneos., A fraqueza do músculo respiratório desempenha um papel fundamental na causa da disfunção do sono e da respiração desordenada em doenças neuromusculares. A tabela 7-2 lista os músculos respiratórios. O principal muscular inspiratória é o diafragma (inervado pelo nervo frênico, formado por motor raízes de C3, C4 e C5 anterior chifre de células), assistido pelo externa músculos intercostais (inervado pelo torácica motor raízes e nervos), que ampliam o núcleo da cavidade torácica e pulmões tranquila durante a respiração normal. A expiração é passiva, resultante do recuo elástico dos pulmões., Durante a respiração forçada e eficaz (por exemplo, dispneia e ortopneia), os músculos acessórios da respiração ajudam a respiração. Os músculos inspiratórios secundários incluem o esternocleidomastoideu, trapézio, e escaleno (anterior, médio e posterior), bem como o pectoralis, serratus anterior, e latitissimus dorsi. Os músculos expiratórios secundários consistem em músculos intercostais internos e abdominais (por exemplo, rectus abdominis, oblíquo externo e interno, e transversus abdominis) inervados por raízes motoras torácicas e nervos., Normalmente, estes três componentes respiratórios (controladores centrais, fole torácico e pulmões) funcionam suavemente de forma automática para permitir a troca de gás (transferência de O2 para o sangue e Eliminação de CO2 para a atmosfera) para ventilação, difusão e perfusão. A ventilação mínima é definida como a quantidade de ar respirado por minuto, que equivale a cerca de 6 L; cerca de 2 L permanecem no espaço morto anatômico, consistindo da via aérea superior e da boca, e 4 L participam na troca de gás nos milhões de alvéolos que constituem ventilação alveolar., A insuficiência respiratória pode ocorrer como resultado de disfunção em qualquer parte destes três componentes principais dos sistemas de controlo respiratório.