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呼吸反射とは

呼吸の神経性調節

神経情報が呼吸運動を変える

呼吸中枢には生体内のいたる場所からさまざまな情報が送られてきて、
その情報に基づいて呼吸運動が調節されています。

その情報の多くは神経を介して呼吸中枢に伝えられています。

この神経を介する情報によって呼吸運動が調節されるしくみを、
呼吸の神経性調節あるいは呼吸反射といいます。

呼吸反射には、呼吸運動と直接関連する
肺や気道といった呼吸器からの情報によって起こるものがあります。

例えば、呼吸運動にともない肺の大きさはたえず変化していますが、
肺には肺伸展受容器という肺の伸張状態を知らせるセンサーがついていて、
そのセンサーから神経(迷走神経)を通して呼吸中枢に肺の情報が伝えられます。

吸息によって呼息に移行する反応が起こります。

この呼吸反射は、吸息と呼息を切り替えるしくみとして重要です。

また、気道に異物が触れたり、化学物質が通過するとせきが引き起こされたり、
鼻腔内の刺激によりくしゃみが生じたりするのも呼吸反射です。

これは、体内に異物が侵入するのを防ぐために起こる反応であり、
からだに備わっている防衛反射ともいえます。

呼吸器のほかに、筋、腱、関節からの情報によって起こる呼吸反射もあります。

筋、腱、関節にもそれぞれの動きを知らせるセンサーがついていて、
運動を介したときにそのセンサーから呼吸中枢に情報が送られ、呼吸運動が促進されます。

運動に伴なう換気量の増大に関わる呼吸反射です。

化学受容器=センサーの役割

血液中の成分が呼吸運動を変える

呼吸の調節にもっとも重要な生体内の情報は、血液中の酸素、
二酸化炭素、あるいは酸性−アルカリ性の度合い(pH)などの化学的因子。

生体内にはこららの化学的因子を検出するセンサーが備わっていて、
そこからの情報は常に呼吸中枢に送られ、
生体内の環境を一定に保つように呼吸運動を調節しています。

このようなしくみを呼吸の化学的調節といいます。

呼吸の化学的調節にもっとも影響する化学的因子は、二酸化炭素です。

吸気あるいは血液中に二酸化炭素が増えてくるとそれに応じて、
呼吸運動が促進され、肺の換気量は増大、二酸化炭素が増えれば増えるほど、
それを吐き出すように呼吸運動が促進されるので、
一方、吸気中に酸素が少ない場合にも換気量の増加が見られます。

ただし、空気中の酸素がわずかに減少して程度では、呼吸運動はほとんど変化しません。

また、血液はもともと弱アルカリ性ですが、
これがほんのわずか酸性に傾くだけで大きな換気量の変化が起こされます。

酸性に傾く要因としては、血液中の二酸化炭素や乳酸などの増加が考えられます。

呼吸の化学的調節に重要な生体内のセンサーは、
脳に血液を送る総頚動脈の分岐部(頚動脈洞)と
心臓から出てすぐの大動脈弓にあり、これらのセンサーのことを、
末梢化学受容器といいます。

また脳幹部にも同様のセンサーがあり、
二酸化炭素の増加、pHの減少、酸素の減少に対して反応し、
ここで検出された情報は即座に呼吸中枢に送られ、呼吸運動を促進させます。

呼吸と自律神経

呼吸は自律神経によりサポートされる

私たちのからだには、無意識のうちに生体の内部環境を
一定の状態に維持するしくみを備わっていて、
そのしくみのひとつとして、自律神経という神経の働きがあります。

自律神経とは、脳や脊髄から神経線維を伸ばし、
心臓や血管、消化器、生殖器など多くの内臓の働きを
無意識のうちにコントロールしている神経のことです。

これに対して、手や足を動かすときの骨格筋の活動は、
脊髄の感覚神経、運動神経によってコントロールされています。

これらは自分に意思で動かすことが出来るという点で、
自律神経の機能とは異なっています。

呼吸運動は、運動神経によってコントロールされている運動です。

この運動神経の活動は、呼吸中枢に集められた生体内の
さまざまな情報をもとに調整されていますが、
さらに自律神経の活動が伴うことによってより適切に呼吸運動が行なえるようになります。

自律神経は、交感神経と副交感神経に分けられます。

交感神経は闘争あるいは逃走の神経ともいわれ、危険や不安を感じたときに働き、
心臓の活動が高まり、呼吸が荒くなっているような時に活動しています。

このとき、呼吸運動に対して交感神経は気管平滑筋を弛緩させることによって、
気道を広げ、空気の流れがスムーズに行なわれるように作用しています。

副交感神経は、食事や休息、リラックスしているときに活動する神経ですが、
呼吸調節においては情報の入力に重要な役割を果たしています。

実際、気道や肺、化学受容器からの情報を呼吸中枢に伝えているのは、
この副交感神経です。

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