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肺是如何工作的

由:克雷格·弗洛伊德里奇博士|

呼吸和自主神经系统

你不需要考虑呼吸,因为你身体的自主神经系统控制着它,就像它控制着你身体的许多其他功能一样。如果你试图屏住呼吸,你的身体会控制你的动作,迫使你释放呼吸,重新开始呼吸。控制呼吸速率的呼吸中枢在脑干或髓质.生活在这些中心内的神经细胞自动向膈肌和肋间肌发送信号,使其定期收缩和放松。然而,呼吸中心的活动可能受到以下因素的影响:

  • 氧气:在主动脉和颈动脉内的特化神经细胞称为外周化学感受器监测血液中的氧浓度并反馈给呼吸中枢。如果血液中的氧气浓度下降,他们会告诉呼吸中心增加呼吸的频率和深度。
  • 二氧化碳:外周化学感受器也监测血液中的二氧化碳浓度。此外,a中枢化学感受器在髓质中监测围绕大脑和脊髓的脑脊液(CSF)中的二氧化碳浓度;二氧化碳很容易从血液扩散到脑脊液。如果二氧化碳浓度过高,两种化学感受器就会向呼吸中枢发出信号,增加呼吸的频率和深度。呼吸频率的增加使二氧化碳浓度恢复正常,然后呼吸频率减慢。
  • 氢离子(pH):外周和中枢化学感受器对血液和脑脊液的pH值也很敏感。如果氢离子浓度增加(也就是说,如果液体变得更酸),化学感受器就会告诉呼吸中枢加速。氢离子浓度受到血液和脑脊液中二氧化碳浓度和碳酸氢盐浓度的严重影响。
  • 延伸:肺和胸壁的拉伸感受器监测这些器官的拉伸量。如果肺部过度膨胀(拉伸过多),它们会向呼吸中心发出呼气的信号,抑制灵感。这种机制可以防止过度充气对肺部造成的损害。
  • 来自大脑高级中心的信号:下丘脑和皮层中的神经细胞也会影响呼吸中枢的活动。在疼痛或强烈情绪时,下丘脑会告诉呼吸中枢加快速度。大脑皮层的神经中枢可以主动告诉呼吸中枢加速、减速甚至停止(屏住呼吸)。然而,它们的影响可以被化学因素(氧气、二氧化碳、pH值)所掩盖。
  • 化学刺激物:呼吸道中的神经细胞能感知呼吸道中有害物质的存在,如花粉、灰尘、有毒气体、水或香烟烟雾。然后,这些细胞向呼吸中枢发出信号,收缩呼吸肌,使你打喷嚏或咳嗽。咳嗽和打喷嚏会导致空气从肺部和呼吸道迅速而猛烈地呼出,从而去除有害物质。

在这些因素中,影响最大的是血液和脑脊液中的二氧化碳浓度,其次是氧气浓度。

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有时呼吸中枢会暂时出错,并向横膈膜发送额外的脉冲。这些脉冲会引起不必要的收缩(打嗝).同样的事情也发生在未出生的孩子身上;许多孕妇经常感到婴儿打嗝。这是因为发育中的儿童大脑的呼吸中心和成年人的呼吸中心一样工作,尽管他们还没有呼吸空气。