مركز الجهاز التنفسي

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يقع مركز التنفس في النخاع المستطيل والجسر ، ضمن جذع الدماغ . ويتكون هذا المركز من ثلاث مجموعات رئيسية من الخلايا العصبية التنفسية ، اثنتان في النخاع المستطيل وواحدة في الجسر. في النخاع المستطيل، توجد المجموعة التنفسية الظهرية والمجموعة التنفسية البطنية. أما في الجسر، فتضم المجموعة التنفسية الجسرية منطقتين تُعرفان بمركز تنظيم التنفس ومركز انقطاعه.

يُعدّ مركز التنفس مسؤولاً عن توليد إيقاع التنفس والحفاظ عليه، وكذلك عن تعديله استجابةً للتغيرات الفسيولوجية. ويتلقى هذا المركز إشارات من المستقبلات الكيميائية والميكانيكية ، ومن القشرة الدماغية والوطاء، لتنظيم معدل وعمق التنفس . وتُحفّز هذه الإشارات بتغيرات مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ودرجة حموضة الدم ، وبالتغيرات الهرمونية المرتبطة بالتوتر والقلق من الوطاء، بالإضافة إلى إشارات من القشرة الدماغية لتوفير تحكم واعٍ في التنفس.

يمكن أن تؤدي إصابة مجموعات الجهاز التنفسي إلى اضطرابات تنفسية مختلفة قد تتطلب التهوية الميكانيكية ، وعادة ما ترتبط بتشخيص سيئ.

المجموعات التنفسية

ينقسم مركز التنفس إلى ثلاث مجموعات رئيسية، اثنتان في النخاع المستطيل وواحدة في الجسر. المجموعتان في النخاع المستطيل هما المجموعة التنفسية الظهرية والمجموعة التنفسية البطنية . أما في الجسر، فتتكون المجموعة التنفسية الجسرية من منطقتين: مركز تنظيم التنفس ومركز إيقافه. تتحكم المجموعتان الظهرية والبطنية في النخاع المستطيل في الإيقاع الأساسي للتنفس. [ 1 ] [ 2 ] وتوجد كل مجموعة في أحد جانبي جذع الدماغ. [ 3 ]

المجموعة التنفسية الظهرية

تم عرض نواة المسار الانفرادي في المجموعة التنفسية الظهرية والنواة الغامضة للمجموعة التنفسية البطنية في مواقعها على النخاع المستطيل.

تؤدي المجموعة التنفسية الظهرية (DRG) الدور الأساسي في تنظيم التنفس، إذ تبدأ عملية الشهيق. تتكون المجموعة التنفسية الظهرية من مجموعة من الخلايا العصبية تُشكل كتلةً مُستطيلةً تمتد على طول معظم النخاع المستطيل الظهري. تقع هذه المجموعة بالقرب من القناة المركزية للنخاع الشوكي ، وخلف المجموعة البطنية مباشرةً. وهي تُحدد معدل التنفس وتُحافظ عليه . [ 4 ] [ 5 ]

تقع معظم الخلايا العصبية في نواة السبيل الانفرادي . وتوجد خلايا عصبية أخرى مهمة في المناطق المجاورة، بما في ذلك المادة الشبكية للنخاع المستطيل. تُعد النواة الانفرادية نقطة النهاية للمعلومات الحسية الواردة من مجموعة التنفس الجسرية، ومن عصبين قحفيين هما العصب المبهم والعصب البلعومي اللساني . تُرسل النواة الانفرادية إشارات إلى مركز التنفس من المستقبلات الكيميائية الطرفية ، ومستقبلات الضغط ، وأنواع أخرى من المستقبلات في الرئتين، ولا سيما مستقبلات التمدد . وبذلك، تُعتبر مجموعة التنفس الظهرية مركزًا تكامليًا يُزوّد ​​مجموعة التنفس البطنية بمخرجات لتعديل إيقاع التنفس. [ 4 ] [ 5 ]

مجموعة التنفس البطنية

يحافظ جهاز تنظيم التنفس على إيقاع تنفس ثابت عن طريق تحفيز الحجاب الحاجز والعضلات الوربية الخارجية على الانقباض، مما يؤدي إلى الشهيق. [ 6 ]

في النخاع المستطيل، تتكون المجموعة التنفسية البطنية من أربع مجموعات من الخلايا العصبية التي تشكل منطقة الزفير (الزفير) المسؤولة عن التحكم في التنفس. تقع هذه المنطقة في الجزء البطني الجانبي من النخاع المستطيل،  على بعد حوالي 5 مم أمام المجموعة التنفسية الظهرية وجانبها. تشمل الخلايا العصبية المشاركة تلك الموجودة في النواة المبهمة ، والنواة خلف المبهمة، والخلايا العصبية البينية في معقد ما قبل بوتزينغر .

تحتوي مجموعة الخلايا العصبية التنفسية البطنية (VRG) على خلايا عصبية مسؤولة عن الشهيق والزفير. [ 7 ] [ 4 ] تنشط هذه المجموعة أثناء التنفس القوي، وتكون غير نشطة أثناء التنفس الهادئ والمريح. [ 1 ] ترسل مجموعة الخلايا العصبية التنفسية البطنية نبضات تثبيطية إلى مركز انقطاع التنفس.

مجموعة الجهاز التنفسي الجسري

في السقيفة الجسرية في الجسر، تشمل المجموعة التنفسية الجسرية (PRG) مراكز تنظيم التنفس ومراكز انقطاع التنفس. وترتبط هذه المراكز فيما بينها، وتشكل معًا النواة المنفردة . [ 8 ]

مركز تنظيم التنفس

يقع مركز تنظيم التنفس في الجزء العلوي من الجسر. وتتألف نواته من النواة تحت الجسرية والنواة الجسرية الإنسية . [ 9 ] يتحكم مركز تنظيم التنفس في كلٍ من معدل التنفس ونمطه. ويُعتبر هذا المركز مُضادًا لمركز انقطاع التنفس (الذي يُسبب تنفسًا غير طبيعي أثناء الشهيق)، حيث يُثبط الشهيق بشكل دوري. كما أنه مسؤول عن الحد من الشهيق، مُوفرًا ما يُشبه مفتاح إيقاف الشهيق . [ 10 ] فهو يُحد من تدفق جهد الفعل في العصب الحجابي ، مما يُقلل حجم المد والجزر بشكل فعال ويُنظم معدل التنفس . ويؤدي غياب هذا المركز إلى زيادة عمق التنفس وانخفاض معدله.

يُنظّم مركز تنظيم التنفس كمية الهواء التي تدخل الجسم في كل نفس. تتميز المجموعة التنفسية الظهرية بنبضات إيقاعية من النشاط ثابتة المدة والفاصل الزمني. [ 11 ] عندما يحتاج الجسم إلى معدل تنفس أسرع، يُرسل مركز تنظيم التنفس إشارات إلى المجموعة التنفسية الظهرية لزيادة سرعة التنفس. وعندما يحتاج الجسم إلى أنفاس أطول، تطول نبضات النشاط. جميع المعلومات التي يستخدمها الجسم للمساعدة في التنفس تُجمع في مركز تنظيم التنفس. في حال تعرض هذا المركز للتلف أو أي ضرر آخر، سيصبح التنفس شبه مستحيل.

أُجريت إحدى الدراسات حول هذا الموضوع على قطط مخدرة ومشلولة قبل وبعد قطع العصب المبهم الثنائي . رُصدت عملية التنفس في القطط الواعية والمخدرة التي تتنفس الهواء أو ثاني أكسيد الكربون . رُصدت عملية التنفس قبل وبعد إحداث آفات في منطقة المركز التنفسي وبعد قطع العصب المبهم الثنائي اللاحق. لوحظ لدى القطط التي أُصيبت بآفات في الجسر مدة استنشاق أطول. [ 12 ] في القطط، بعد التخدير وقطع العصب المبهم، وُصف قطع الجسر بأنه يُحفز تفريغات شهيقية طويلة ومستمرة تتخللها فترات توقف قصيرة في الزفير. من ناحية أخرى، في الجرذان، بعد التخدير وقطع العصب المبهم وقطع الجسر، لم يُلاحظ نمط التنفس هذا، سواء في الجسم الحي أو في المختبر. تشير هذه النتائج إلى وجود اختلافات بين الأنواع بين الجرذان والقطط في تأثيرات الجسر على المركز التنفسي النخاعي. [ 13 ]

المركز السكوني

يبدو أن المركز التنفسي في الجزء السفلي من الجسر يعزز عملية الشهيق من خلال التحفيز المستمر للخلايا العصبية في النخاع المستطيل. يرسل هذا المركز إشارات إلى المجموعة الظهرية في النخاع المستطيل لتأخير إشارة "إيقاف الشهيق" ( IOS) الناتجة عن زيادة معدل الشهيق التي يوفرها المركز التنفسي. يتحكم المركز التنفسي بشدة التنفس، مُرسلاً نبضات موجبة إلى الخلايا العصبية المسؤولة عن الشهيق. يُثبط المركز التنفسي بواسطة مستقبلات التمدد الرئوية، وكذلك بواسطة المركز التنفسي. كما يُرسل المركز التنفسي نبضة تثبيطية إلى المركز التنفسي.

إيقاع التنفس

التنفس هو عملية متكررة لإدخال الهواء إلى الرئتين وإخراج الفضلات. يُعدّ الأكسجين المُستنشق من الهواء حاجةً أساسيةً ومستمرة للكائن الحي للحفاظ على حياته. وتستمر هذه الحاجة حتى أثناء النوم، مما يجعل هذه العملية تلقائية وجزءًا من الجهاز العصبي اللاإرادي . يتبع الشهيق الزفير، مُشكّلاً دورة التنفس من الشهيق والزفير. تتكون دورة التنفس من ثلاث مراحل: الشهيق، والزفير السلبي، والزفير النشط. [ 14 ] [ 15 ]

عدد الدورات في الدقيقة هو معدل التنفس . يتم ضبط معدل التنفس في مركز التنفس بواسطة المجموعة التنفسية الظهرية، في النخاع المستطيل، وتتركز هذه الخلايا العصبية في الغالب في النواة المنفردة التي تمتد على طول النخاع المستطيل. [ 4 ]

الإيقاع الأساسي للتنفس هو التنفس الهادئ والمريح المعروف باسم التنفس الطبيعي (eupnea) . لا يتطلب التنفس الهادئ سوى نشاط المجموعة الظهرية التي تُفعّل الحجاب الحاجز والعضلات الوربية الخارجية . الزفير عملية سلبية تعتمد على مرونة الرئتين . عندما تزداد الحاجة الأيضية للأكسجين، يصبح الشهيق أقوى، وتُفعّل الخلايا العصبية في المجموعة البطنية لإحداث زفير قوي . [ 1 ] يُطلق على ضيق التنفس اسم عسر التنفس (dyspnea)، وهو عكس التنفس الطبيعي (eupnea).

الأهمية السريرية

قد يحدث تثبيط مركز التنفس نتيجةً لإصابات الدماغ ، أو تلف الدماغ ، أو ورم في الدماغ ، أو نقص التروية . كما قد يحدث التثبيط أيضاً بسبب بعض الأدوية ، بما في ذلك المواد الأفيونية والمهدئات .

يمكن تحفيز مركز التنفس بواسطة الأمفيتامين ، مما يؤدي إلى تنفس أسرع وأعمق. [ 16 ] عادةً، عند تناول الجرعات العلاجية، لا يكون هذا التأثير ملحوظًا، ولكنه قد يظهر بوضوح عندما يكون التنفس متأثرًا بالفعل. [ 16 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 3 تورتورا، ج؛ ديريكسون، ب (2011). مبادئ التشريح وعلم وظائف الأعضاء (الطبعة الثالثة عشرة  ). وايلي. الصفحات 906-909 . ISBN  9780470646083.
  2. ↑ بوكوك، جيليان؛ ريتشاردز، كريستوفر د. (2006). علم وظائف الأعضاء البشرية : أساس الطب ( الطبعة الثالثة). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 332. ISBN    978-0-19-856878-0.
  3. ↑ سالادين، كينيث (2012). علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء: وحدة الشكل والوظيفة . ماكجرو هيل للتعليم. الصفحات 868-871 . ISBN  9780073378251.
  4. 1 2 3 4 هول، جون (2011). كتاب جايتون وهول في علم وظائف الأعضاء الطبية ( الطبعة الثانية عشرة). فيلادلفيا، بنسلفانيا: سوندرز/إلسيفير. الصفحات 505-510 . ISBN   978-1-4160-4574-8.
  5. 1 2 صلاح الدين، ك. (2011). تشريح الإنسان ( الطبعة الثالثة). ماكجرو هيل. ص 646-647 . ISBN   9780071222075.
  6. ↑ بيتس، ج. جوردون؛ يونغ، كيلي أ.؛ وايز، جيمس أ.؛ جونسون، إيدي؛ بو، براندون؛ كروز، دين هـ.؛ كورول، أوكسانا؛ جونسون، جودي إي.؛ وومبل، مارك (2022-04-20). "22.3 عملية التنفس - التشريح وعلم وظائف الأعضاء، الطبعة الثانية | أوبن ستاكس" . openstax.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2024-03-20 .
  7. ↑ كوبن، بروس م.؛ ستانتون، بروس أ. (18 يناير 2017). كتاب بيرن وليفي الإلكتروني في علم وظائف الأعضاء . إلسيفير للعلوم الصحية. ISBN 9780323523400.
  8. ↑ سونغ، جي؛ بون، سي إس (15 نوفمبر 2004). "نماذج وظيفية وبنيوية لتعديل الجسر لانعكاسات المستقبلات الميكانيكية والكيميائية". علم وظائف الجهاز التنفسي وعلم الأحياء العصبي . 143 ( 2-3 ): 281-292 . doi : 10.1016/j.resp.2004.05.009 . PMID 15519561. S2CID 38265906 .  
  9. ↑ سونغ، غانغ؛ يو، يونغوو؛ بون، تشي-سانغ (2006). "البنية الخلوية للتكامل الهوائي لمعلومات الجهاز التنفسي وغير التنفسي في الجرذ" . مجلة علم الأعصاب . 26 (1): 300-310 . doi : 10.1523/JNEUROSCI.3029-05.2006 . PMC 6674322. PMID 16399700 .  
  10. ↑ دوتشمان، م؛ ديك، ت. إي . (أكتوبر 2012). "آليات التحكم التنفسي في الجسر" . علم وظائف الأعضاء الشامل . 2 (4): 2443-2469 . doi : 10.1002/cphy.c100015 . PMC 4422496. PMID 23720253 .  
  11. ↑ دوتشمان، ماتياس (2011). علم وظائف الأعضاء الشامل . [بيثيسدا، ماريلاند]: جون وايلي وأولاده. ISBN 978-0-470-65071-4.
  12. ↑ غوتييه، هـ؛ بيرتراند، ف (1975). "التأثيرات التنفسية لإصابات المركز الهوائي وما يتبعها من قطع العصب المبهم في القطط المصابة بأمراض مزمنة". علم وظائف الأعضاء التنفسية . 23 (1): 71-85 . doi : 10.1016/0034-5687(75)90073-0 . PMID 1129551 . 
  13. ↑ مونتو، ر.؛ إرشيدي، س.؛ غوتييه، ب.؛ هيلير، ج.؛ ريغا، ب. (1989). "مركز تنظيم التنفس والتنفس الانقطاعي: اختلافات بين الأنواع بين الجرذ والقط". رسائل علم الأعصاب . 99 (3): 311-316 . doi : 10.1016/0304-3940(89)90465-5 . PMID 2725956. S2CID 42790256 .  
  14. ↑ مورشل، م؛ دوتشمان، م (12 سبتمبر 2009). "نشاط الجهاز التنفسي الجسري المتضمن في الانتقال بين طوري الشهيق والزفير" . المعاملات الفلسفية للجمعية الملكية في لندن. السلسلة ب، العلوم البيولوجية . 364 (1529): 2517-2526 . doi : 10.1098/rstb.2009.0074 . PMC 2865127. PMID 19651653 .  
  15. ↑ راميريز، جيه إم؛ داشيفسكي، تي؛ مارلين، آي إيه؛ بيرتش، إن (ديسمبر 2016). "الدوائر الدقيقة في توليد إيقاع التنفس: أوجه التشابه مع شبكات توليد الإيقاع الأخرى والمنظورات التطورية" . الرأي الحالي في علم الأحياء العصبي . 41 : 53-61 . doi : 10.1016/j.conb.2016.08.003 . PMC 5495096. PMID 27589601 .  
  16. 1 2 ويستفال دي بي، ويستفال تي سي (2010). "محفزات الجهاز العصبي الودي المتنوعة" . في برونتون إل إل، تشابنر بي إيه، كنولمان بي سي (محررون). أساسيات غودمان وجيلمان الدوائية للعلاجات ( الطبعة الثانية عشرة). نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية: ماكجرو هيل. ISBN  9780071624428.

للمزيد من القراءة

  • ليفيتزكي، مايكل ج. (2002). علم وظائف الرئة (  الطبعة السادسة). ماكجرو هيل بروفيشنال. الصفحات 193-194 . ISBN  978-0-07-138765-1.
  • كوستانزو، ليندا س. (2006). علم وظائف الأعضاء (  الطبعة الثالثة). فيلادلفيا، بنسلفانيا: إلسيفير . ص  224. ISBN 978-1-4160-2320-3.
  • شانون، روجر؛ بايكي، ديفيد م.؛ موريس، كيندال ف.؛ نودينغ، سارة س.؛ سيغرز، لورين س.؛ ليندسي، بروس ج. (2004). "يتغير تفريغ عصبونات المجموعة التنفسية في الجسر الدماغي أثناء السعال الوهمي في القطط المستأصلة الدماغ". علم وظائف الجهاز التنفسي وعلم الأحياء العصبية . 142 (1): 43-54 . doi : 10.1016/j.resp.2004.05.002 . PMID 15351303. S2CID 8425115 .