Регуляция дыхания
Ритмическое дыхание обеспечивается сложным взаимодействием иерархии структур, образующих в стволе мозга CPG (central pattern generator). Основными компонентами его являются: 1) Бётцингер комплекс (Bot. C) 2) Пребётцингер комплекс (pre-Bot. C) 3) Ростро-вентральная дыхательная группа (r. VRG) Находящиеся в данных структурах нейроны разделены на 3 группы: 1) Возбуждающие инспираторные (pre-Bot. C и (r. VRG)) 2) Тормозные инспираторные (pre-Bot. C) 3) Тормозные экспираторные (Bot. C)
Виды нейронов в Ventral respirator column (VRC) • Early –I пик активности (частоты) в начале вдоха, слабо снижается к концу вдоха • Ramp – I пик активности к концу вдоха, постепенное нарастание. • Post – I пик активности в начале выдоха, постепенное уменьшение • Augmenting-E (aug-E) постепенное нарастание активности к концу выдоха (со стадии E-2) • Pre-I (активируются до начала вдоха, поддерживают частоту до конца вдоха)
Динамика активности нейронов разных популяций в генераторе ритма дыхания
Мостовые структуры Pontine respiratory group (PRG) Kolliker-Fuse nucleus (KF) Parabrachial nucleus (Lateral – LPB, medial – MPB) Функции: 1) Регуляция координации работы мышц верхних дыхательных путей и другой дыхательной мускулатурой 2) Регуляция работы мышц после вдоха 3) Тонические воздействия на нижележащие сети
Структуры около ядра лицевого нерва Retrotrapezioid nucleus (RTN) Функции: 1) Главный хеморецепторный регион (мозговой CO 2 и периферический кровяной O 2) 2) Модулирует работу нижележащих уровней на метаболические изменения Parafacial respiratory group (p. FRG) Функции: 1) Обеспечивает генерацию ритма ещё до pre-Bet. C найдены – pre-I (возможно) 2) Некоторые исследователи считают, что нейроны выдоха в ней играют роль в переключении I-E при взаимодействии с нижележащими центрами.
Botzinger Нейроны post-I и aug-E (тормозные) Функции: 1)Обеспечивает перевод I в E
Pre-Botzinger Содержит нейроны early-I, а также пре-мотонейроны, GABA- и Глицинергические тормозные интернейроны. Функции: 1) Главный генератор ритма дыхания (за счёт персистирующего Na тока и Ca-зависимого катионного тока в нейронах early-I. Используют даже как модель для исследования механизмов генерации ритма in vitro. 2) Через сложную систему реципрокных отношений с другими цепями (ядрами) (в основном, тормозными) регулирует смену вдоха-выдоха.
Rostral ventral respiratory group (r. VRG) Содержит бульбоспинальные кластеры ramp-I нейронов, возбуждающих мотонейроны, иннервирующие диафрагму и межрёберные мышцы. Функции: 1) Формирование паттерна активации мотонейронов вдоха Не содержит ритмогенной активности! Тормозится Bot. C и активируется Pre-Bot. C
Caudal Ventral respiratory group (c. VRG) Содержат late-E нейроны. Функции: 1) Конвергенция воздействий с Bot. C и r. VRG и формирование паттерна активации мотонейронов выдоха (мышцы груди и пояса).
Схема основных взаимодействий дыхательного генератора ритма
Список литературы Jeffrey C. Smith, Ana P. L. Abdala, Ilya A. Rybak, Julian F. R. Paton, Phil. Trans. R. Soc. B, 2009. Structural and functional architecture of respiratory networks in the mammalian brainstem
Скачать презентацию Регуляция дыхания Ритмическое дыхание обеспечивается сложным взаимодействием
регуляция дыхания_Рогозин_2012.pptx