1.4: 호흡 생리학 II: 호흡의 신경성 조절

호흡의 신경성 조절은 다양한 신경망과 경로를 조정하여 호흡 속도와 깊이를 조절하고 신체의 산소와 이산화탄소 교환 요구 사항을 충족합니다. 이 시스템은 생리적 및 환경적 조건에 적응하여 최적의 호흡 패턴을 보장합니다.

중앙 조절

뇌간은 중앙 조절의 주요 부위로, 호흡계를 호스팅합니다.

• 등쪽 호흡 그룹 또는 DRG와 복쪽 호흡 그룹 또는 VRG로 구성된 연수호흡계는 기본 호흡 리듬을 시작하는 데 중요합니다. DRG는 횡격막과 늑간근을 활성화하여 흡기를 유발하는 반면 VRG는 특히 호흡 요구가 높을 때 흡기와 호기를 모두 용이하게 합니다.
• 다리뇌에는 연수호흡계의 활동을 조절하는 기압성 및 무호흡계가 있습니다. 이 조절은 호흡 속도와 깊이를 개선하여 호흡 과정의 원활함을 향상시킵니다.

주변 입력

화학 수용체와 기계 수용체의 주변 입력은 호흡계에 다음을 알려줍니다.

• 화학 수용체는 혈액 화학, 특히 CO_2, O_2 및 pH의 변화를 모니터링합니다. 연수의 중앙 화학 수용체는 CO_2와 뇌척수액 pH에 반응하는 반면 대동맥 및 경동맥체의 주변 화학 수용체는 균형을 유지하기 위해 호흡 속도와 깊이를 조절합니다.
• 폐, 기도, 흉벽 및 횡격막에 위치한 기계 수용체에는 폐의 과팽창을 방지하기 위해 헤링-브로이어 반사를 활성화하는 신장 수용체와 기도 자극, 수축, 근육 노력 및 자세 변화를 감지하여 호흡 패턴에 영향을 미치는 다른 수용체가 포함됩니다.

신경 경로

추출 경로는 운동 뉴런을 통해 뇌간 제어 센터를 호흡 근육에 연결합니다. 이 연결은 횡격막(횡격신경을 통해)과 늑간 근육을 활성화하여 호흡을 용이하게 합니다.

호흡 제어 통합

중추 및 말초 수용체의 신호가 통합되어 호흡 제어계가 대사 수요 변화에 대응하여 가스 교환을 최적화할 수 있습니다. 예를 들어, 화학 수용체는 운동 중 CO_2 증가와 O_2 감소에 대응하여 환기를 강화하는 반면, 시상하부를 통해 처리되는 감정적 자극도 호흡 패턴을 수정할 수 있습니다.

호흡의 신경성 제어는 내부 균형을 유지하고 환경 변화에 대응하기 위해 환기를 정확하게 조정하는 정교한 시스템을 나타냅니다.

호흡 조절은 호흡 중추(respiratory centers)로 알려진 뇌간의 뉴런 군집에 의해 매개됩니다.

호흡기 중추는 두 영역으로 나뉩니다 : 수질 oblongata에 위치한 수질 호흡 센터와 폰에 위치한 폰틴 호흡 센터

수질 호흡 중추는 등쪽 호흡기 그룹(DRG)과 복부 호흡기 그룹(VRG)으로 구성됩니다.

정상적인 호흡 중에 DRG는 횡격막과 늑간신경을 통해 자극을 전달하여 횡격막과 외부 늑간근을 자극하여 수축하고 흡입을 유도합니다.

약 2초 후 DRG가 움직이지 않으면 근육이 이완되어 숨을 내쉰다.

VRG는 뵈칭거 이전 복합체를 통해 DRG 뉴런이 활동 전위를 발사하는 속도를 조절하여 호흡 리듬을 생성합니다.

나머지 VRG 뉴런은 부속 호흡 근육의 움직임을 제어하여 강제 호흡을 조절합니다.

마지막으로, 폰틴 호흡기 그룹은 VRG에 자극을 보내 발성, 수면 및 운동 중에 호흡 리듬을 미세 조정합니다.