Тема 21. исследование нервной регуляции дыхания.

Мотивационная характеристика темы. Знание механизмов регуляции дыхания необходимо для понимания процессов функционирования системы дыхания в условиях действия различных нейрогенных факторов и, в случае необходимости, целенаправленно влиять на ее работу.

Цели занятия: знать – 1) механизмы влияния факторов нервной регуляции на дыхание; 2) наиболее значимые рефлексы, влияющие на систему дыхания.

ВОПРОСЫ ДЛЯ УСТНОГО И ТЕСТОВОГО КОНТРОЛЯ:

1. Структуры ЦНС, обеспечивающие периодичность дыхания.

2. Структуры заднего мозга, их роль в генерации основного ритма дыхания и регуляции вдоха.

3. Роль пневмотаксического центра в торможении вдоха, регуляции объема и частоты дыхания.

4. Апнейстический центр, его роль.

5. Рецепторы растяжения легких, их значение в регуляции дыхания, рефлекс Геринга-Брейера.

6. Роль ирритантных, j-рецепторов и проприорецепторов в регуляции дыхания.

7. Защитные дыхательные рефлексы.

8. Роль сопротивления дыхательных путей в дыхании.

9. Произвольная регуляция дыхания.

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПИСЬМЕННОГО ОТВЕТА:

1. Напишите, что такое дыхательный центр, какие структуры дыхательного центра обеспечивают автоматию дыхания.

2. Нарисуйте схему продолговатого мозга и укажите расположение бульбарного отдела дыхательного центра.

3. Перечислите главные рефлексогенные зоны, участвующие в регуляции дыхания.

4. Нарисуйте схему рефлекторной дуги рефлекса Геринга-Брейера. Опишите роль блуждающего нерва.

5. Опишите нервно-рефлекторный механизм регуляции дыхания.

6. Опишите роль Варолиева моста в регуляции дыхания.

ПРОГРАММА ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ НА ЗАНЯТИИ.

1. Определение времени максимальной задержки дыхания на вдохе и на выдохе (проба Штанге и Сабразе).

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний:

1. Какая роль блуждающих нервов в дыхании?

A. Несут афферентные импульсы от легких и иннервируют диафрагму

B. Возбуждают гладкую мускулатуру бронхов и даафрагму

C. Несут афферентные импульсы от рецепторов растягивания легких

D. Иннервируют легкие и гладкую мускулатуру бронхов

E. Несут афферентные импульсы от легких и иннервируют гладкую мускулатуру бронхов и диафрагму

 

2. Автоматией обладают структуры дыхательного центра, расположенные в

A. коре головного мозга

B. спинном мозге

C. мосту

D. средний мозг

E. продолговатом мозге

 

3. Переключение с вдоха на выдох обеспечивается…

A. двигательными центрами спинного мозга

B. пневмотаксическим центром моста

C. центрами продолговатого мозга

D. звездчатым ганглием

E. корой больших полушарий

 

4. От каких рецепторов начинаются рефлексы Геринга-Брейера?

A. рецепторов растяжения

B. рецепторов к углекислому газу

C. барорецепторов

D. J-рецепторов

E. Терморецепторы

 

5. Стимуляция рефлекса Геринга-Брейера приводит к

A. увеличению объема вдоха и выдоха

B. переключению выдоха на выдох

C. увеличению альвеолярной вентиляции

D. переключению выдоха на вдох и вдоха на выдох

E. переключению выдоха на вдох

 

6. Центр вдоха продолговатого мозга получает импульсы на прекращение вдоха от

A. пневмотаксического центра, центра выдоха, механорецепторов легких и дыхательных мышц

B. центра выдоха продолговатого мозга и пневмотаксического центра

C. механорецепторов легких, межреберных мышц и диафрагмы

D. хеморецепторов дуги аорты и каротидного синуса

E. дыхательного центра продолговатого мозга и варолиева моста

 

7. В эксперименте при повреждении пневмотаксического центра и двусторонней ваготомии наблюдается:

A. глубокое и редкое дыхание

B. частое и поверхностное дыхание

C. задержка дыхания на вдохе (апнейзис)

D. задержка дыхания на выдохе

E. дыхание не изменится

 

8. В эксперименте при двусторонней ваготомии наблюдается:

A. дыхание не изменится

B. частое и поверхностное дыхание

C. задержка дыхания на вдохе (апнейзис)

D. задержка дыхания на выдохе

E. глубокое и редкое дыхание

 

9. При тотальном повреждении спинного мозга на уровне C_I наблюдается:

A. частое и глубокое дыхание

B. остановка дыхания

C. дыхание за счет сокращения диафрагмы

D. дыхание за счет сокращения внутренних грудных мышц

E. дыхание не изменится

 

10. При тотальном повреждении спинного мозга на уровне Th_I наблюдается:

A. частое и глубокое дыхание

B. остановка дыхания

C. дыхание за счет сокращения диафрагмы

D. дыхание за счет сокращения внутренних грудных мышц

E. дыхание не изменится

 

Ответы: 1-Е. 2-Е. 3-В. 4-A. 5-D. 6-A. 7-C. 8-E. 9-B. 10-C.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ УРОВНЯ знаний по программе «Крок»

1. К эффектам рефлекса Геринга-Брейера относятся…

A. парадоксальный эффект Хэда

B. экспираторно-облегчающий

C. инспираторно-тормозящий

D. все вышеперечисленные

E. Ни один из перечисленных

 

2. В основном, по каким нервам поступают в ЦНС импульсы о газовом составе крови?

A. Блуждающему и депрессорному

B. Диафрагмальному и блуждающему

C. Депрессорному и синусовому

D. Сипатическому стволу и блуждающему нерву

E. Метасимпатическим нервам

 

3. Какова роль коры больших полушарий в регуляции дыхания?

A. Произвольная регуляция дыхания

B. Передача импульсов в продолговатый мозг о глубине дыхания

C. Передача импульсов в нижележащие центры о содержании СО₂ в крови

D. Автоматизм внешнего дыхания

E. Тоническое влияние на дыхательный центр

 

4. Какие рецепторы нервной системы регистрируют изменения газового состава крови?

A. Механорецепторы

B. Барорецепторы

C. Хеморецепторы

D. Осморецепторы

E. Терморецепторы

 

5. В каких структурах расположены хеморецепторы, регистрирующие газовый состав крови?

A. Легкие, сосуды

B. Сосуды, ЦНС

C. Цнс, легкие

D. Легкие, ткани

E. Бронхи, трахея

 

6. В каких отделах сосудистой системы расположены основные скопления хеморецепторов, регистрирующих газовый состав крови?

A. Дуга аорты и синокаротидная зона

B. Сосуды легких и скелетных мышц

C. Сосуды сердца и легких

D. Сосуды почек и сердца

E. Сосуды гипофиза

 

7. Активизация каких из нижеперечисленных рецепторов приводит к констрикции легочных артерий?

A. α₂ –рецепторы

B. М₃ –рецепторы

C. Н₂ – рецепторы

D. N₂ – рецепторы

E. Эндотелиновые_А (ЕТ_А) – рецепторы

 

8. Верно ли указана последовательность процессов, происходящих в рецепторах каротидных телец при их возбуждении в условиях гипоксии: ↓ проводимости К⁺ каналов в I-клетках каротидных телец и ↑ проводимости Са⁺⁺→ деполяризация мембран I-клеток → возбуждение афферентных нервов.

A. Верно

B. Не верно

C. Ионная проводимость не изменяется

D. Изменяется проводимость только для Сl-

E. Изменяется проводимость только для Na+

 

9. Как изменится дыхание при раздражении проксимального (центрального) окончания блуждающего нерва?

A. Увеличится частота дыхания

B. Увеличится глубина дыхания

C. Произойдет активизация защитных дыхательных рефлексов

D. Возникнет апноэ (остановка дыхания)

E. Парметры дыхания не изменятся

 

10. Произвольное дыхание прекращается при:

A. Перерезке ствола мозга выше моста

B. Перерезке ствола мозга на уровне каудального концапродолговатого мозга

C. Билатеральной ваготомии

D. Билатеральной ваготомии с перерезкой ствола по верхней границе моста

E. Перерезке спинного мозга на уровне Th_I.

 

Ответы: 1-D. 2-C. 3-A. 4-C. 5-B. 6-A. 7-E. 8-A. 9-D. 10-D.

 

Ситуационные задачи:

1. Используя представленный рисунок, объясните, как изменияется дыхание после перерезки блуждающих нервов? Какую роль в регуляции дыхания играют блуждающие нервы?

2. Если поднести к носу испытуемого ватку, смоченную нашатырным спиртом, то происходит временная задержка дыхания с последующим возникновением чихания. В чем ее физиологический смысл данной рефлекторной реакции. Нарисуйте схему рефлекса чихания.

3. Объясните физиологический смысл задержки дыхания у зайцев при раздражении их кожи в области шеи. Выскажите предположение, почему такое явление отсутствует у кроликов.

4. В несвежих продуктах (мясо, рыба, недоброкачественные консервы) может содержаться микробный токсин ботулин. Он действует на мионевральные синапсы подобно устранению ионов кальция. Объясните, почему отравление может оказаться смертельным?

5. У животного перерезан спинной мозг. При этом сохранилось только диафрагмальное дыхание. Объясните, на каком уровне произведена перерезка?

6. У одной собаки производят искусственный вдох (растяжение альвеол воздухом). У другой собаки перерезают блуждающие нервы и раздражают их центральные отрезки. Объясните, будут ли наблюдаться различия в дыхательных реакциях обеих собак?

7. Объясните, если изолировать продолговатый мозг, сохранив его кровообращение, будет ли в этих условиях продолжать работать дыхательный центр?

8. Спинной мозг перерезан между первым вторым шейными сегментами. Что произойдет с дыханием? Нарисуйте пневмограмму этого опыта.

9. Спинной мозг перерезан между шейным и грудным отде­лами. Объясните, изменится ли дыхание и почему?

10. У животного разрушен продолговатый мозг. Объясните, что в этом случае произойдет с дыханием?.

11. Произведена перерезка мозга между продолговатым моз­гом и варолиевым мостом. Нарисуйте, какие изменения дыхания при этом будут наблюдаться.

12. Объясните, что произойдет с дыханием, если перерезка произошла выше варолиевого моста?

13. Отметьте, из каких перечисленных ниже рефлексогенних зон идут импульсы в дыхательный центр: гортань, бронхи, слизи­стая полости носа, легкие, каротидный синус, аорта, полая вена, проприорецепторы скелетных мышц, рецепторы перикарда, пище­вод, костный мозг.

14. Объясните, какие изменения на пневмограмме произойдут при дву­сторонней перерезке блуждающих нервов и последующей стиму­ляции центрального и периферических концов перерезанного вагуса. Нарисуйте.

15. У новорожденного котенка перерезали оба диафрагмальных нерва. Объясните, как изменится при этом дыхание?

16. Новорожденный ребенок дышит 30 раз в минуту. Сделайте Ваш вывод и объясните его.

17. Если на середине акта вдоха внезапно под большим дав­лением ввести воздух в альвеолы, вдох прекратится и наступит вы­дох. Объясните, с чем связано прекращение вдоха?

18. В эксперименте на животном исследовали роль афферентных во­локон блуждающего нерва в регуляции дыхания. Эксперимент состоял из нескольких этапов: а) регистрация пневмограммы животного до и после перерезки блуждающего нерва, несущего от механорецепторов легких информацию о степени растяжения альвеол и воздухоносных путей в отдел дыхательного центра, расположенный на уровне про­долговатого мозга; б) регистрация пневмограммы на фоне низкоча­стотной электростимуляции центрального отрезка перерезанного блуждающего нерва; в) регистрация пневмограммы на фоне высоко­частотной электростимуляции центрального отрезка перерезанного блуждающего нерва. Опишите, какие изменения наблюдались на пневмограммах на всех этапах эксперимента (а, б, в). Объясните причины наблюдаемых изменений. Сделайет вывод, какова роль блуждающего нерва в регуляции дыхания?

 

ответы к Ситуационным задачам:

1. После перерезки блуждающих нервов дыхание становится более редким и более глубоким. Поэтому можно предположить, что в нормальных условиях импульсы, идущие по блуждающим нервам, способствуют своевременной смене вдоха выдохом.

2. Задержка дыхания предотвращает попадание токсического вещества в дыхательные пути и легкие. При попадании раздражителя на слизистую носовой полости возникает защитный рефлекс – чихание. Возбуждение ирритантных рецепторов слизистой носовой полости – тройничный и верхний гортанный нерв – ядра тройничного нерва в мосту и ядра блуждающего нерва в продолговатом мозге (торможение центра вдоха, возбуждение центра выдоха) - мотонейроны мышц выдоха - сокращение брюшных мышц и внутренних косых межреберных мышц.

3. В виду своего образа жизни, зайцу часто приходится прятаться под кустами и затаиваться. При этом область шеи подвергается механическому раздражению. Одновременно задерживается дыхание. В результате выработалась стойкая комплексная защитная реакция – при опасности затаиваться и задерживать дыхание. Искусственное раздражение области шеи воспроизводит эту реакцию. Кролик – животное домашнее, у которого данный рефлекс не является необходимым.

4. Ионы кальция способствуют выделению медиатора в синаптическую щель. При отсутствии кальция медиатор не освобождается и нарушается переход возбуждения с нерва на скелетную мышцу. Если они перестают возбуждаться дыхательные мышцы, происходит остановка дыхания.

5. Мотонейроны диафрагмального нерва, управляющего движениями диафрагмы, находятся в 3-4 шейном сегментах спинного мозга. Нейроны межреберных нервов находятся в грудном отделе. Значит, перерезка произведена ниже 4-го шейного сегмента, но выше 1-го грудного.

6. У первой собаки активируется рефлекс: рецепторы растяжения легких - волокна блуждающих нервов – продолговатый и средний мозг (торможение центра вдоха, возбуждение центра выдоха) – мотонейроны мышц выдоха - сокращение внутренних межреберных мышц. Т.о. вдох сменяется выдохом. У второй собаки действует та же система за исключением рецепторов. Вдох сменяется выдохом.

7. Да, будет. Клетки дыхательного центра могут возбуждаться под влиянием углекислого газа, который образуется в ходе собственного метаболизма, т.е. обладают автоматией. Т.о., рефлекторные и гуморальные воздействия на дыхательный центр не вызывают его деятельность, как таковую, а лишь поддерживают и изменяют ее.

8. Дыхание прекратится, так как в этом случае дыхательные центры изолируются от дыхательной мускулатуры

9. Дыхание сохранится за счет работы диафрагмы, так как центр диафрагмального нерва сохранит связь с дыхательным цен­тром

10. Дыхание прекратится, так как разрушается дыхательный центр.

11. Нарушится нормальная смена дыхательных движений, так как в этом случае повреждается связь дыхательного центра с центром пневмотаксиса. Дыхание будет редким и глубоким.

12. Дыхание не изменится.

13. Слизистая воздухоносных путей.

14. При перерезке блуждающих нервов дыхание будет более глубоким и редким. Раздражение периферического конца вагуса вызывает замедление дыхания, центрального — такого эффекта не дает.

15. Дыхание остановится, так как у новорожденного тип дыхания только диафрагальный, а реберный еще не сформировался.

16. У ребенка имеется патология дыхания. В норме частота дыхательных движений у новорожденного 60—70 в мин.

17. При быстром ведении под большим давлением воздуха в альвеолы наступает сильное раздражение рецепторов растяжения легких, что приводит к стимуляции экспираторной части дыха­тельного центра и вдох сменяется выдохом (рефлекс Геринга-Бреера).

18. В первой части эксперимента (а) после перерезки блуждающего нерва дыхание стало более редким и глубоким. На втором этапе (б) резко увеличивается длительность вдоха. На третьем (в) — вдох прерывается с началом стимуляции. Частота возбуждений, идущих по афферентным волокнам блуж­дающего нерва от механорецепторов легких, отражает параметры полученного результата, т.е. объем воздуха, поступающий в лег­кие в процессе вдоха. В эксперименте искусственно, с помощью электростимуляции центрального отрезка блуждающего нерва, моделировали высокую степень растяжения легких (большая ча­стота стимуляции) и слабое растяжение легких (низкая частота стимуляции). В первом случае вдох сразу прекращался, а во втором — растягивался на более длительное время, хотя необходи­мое количество воздуха уже поступило в легкие. 3. Афферентные волокна блуждающего нерва, несущие информа­цию от механорецепторов легких в центр вдоха и выдоха (про­долговатый мозг), принимают участие в механизме смены вдоха (торможение инспираторных нейронов) на выдох (активация экспираторных нейронов, так как они находятся в реципрокных отношениях с инспираторными нейронами). Этот механизм осо­бенно отчетливо выражен при глубоком дыхании.