¿Cómo se es el control de la respiración según la fisiología? El fin primordial de la respiración externa es el de suministrar continuamente, a todas nuestras células, el preciado oxígeno y eliminar a través del acto espiratorio, el gas carbónico, producto de las diferentes reacciones químicas responsables del metabolismo energético, por ejemplo durante la fosforilación oxidativa donde se produce CO2.
Lo anterior significa que es necesario realizar un control permanente sobre uno de los eslabones más importantes de la respiración. Con esto se hace referencia a la ventilación pulmonar, es decir, al intercambio constante de aire que se presenta entre nuestro organismo y el medio ambiente.
El control de la ventilación pulmonar busca mantener en todo momento, tanto en condiciones de reposo como de actividad física, en valores muy constantes, las presiones (tensiones) de los gases respiratorios, es decir, del oxígeno en la sangre arterial (PO2) y del CO2 en la sangre venosa (PCO2).
Cualquier factor que provoque aumentos o disminuciones en las concentraciones sanguíneas de los gases respiratorios, induce inmediatamente a un ajuste de la respiración (ventilación pulmonar), en términos de aumentar o disminuir la frecuencia respiratoria y la profundidad de la respiración.
Los aumentos de la frecuencia respiratoria y de la profundidad de la respiración, se deben a una más alta frecuencia de impulsos nerviosos que llegan a los músculos inspiratorios (diafragma e intercostales externos), procedentes del centro respiratorio localizado en el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco cerebral. En esta zona se encuentra un cuerpo inspiratorio, responsable del envío de los impulsos nerviosos hacia la musculatura respiratoria.
Cuando se habla de la mecánica respiratoria queda claro que se presenta una alternación entre la musculatura inspiratoria (inspiración) y la fase pasiva (espiración), relacionada con la relajación del diafragma y de los intercostales externos. Debe entonces existir un mecanismo regulador que inactive temporalmente a las neuronas localizadas en el centro de la inspiración.
De lo contrario estas neuronas dispararían impulsos nerviosos todo el tiempo, afectándose de esta manera la función respiratoria. Se podría decir que el papel inhibidor de las neuronas del centro inspiratorio, lo juegan las neuronas que se localizan en otro centro nervioso denominado centro espiratorio.
Igualmente, en condiciones de esfuerzo físico, las neuronas del centro espiratorio disparan impulsos nerviosos hacia los músculos responsables de la fase espiratoria, es decir, hacia los músculos intercostales internos y los músculos anteriores de la pared abdominal.
En condiciones de reposo, la fase espiratoria es consecuencia de la relajación de los músculos inspiratorios; en estas circunstancias el papel de los músculos de la espiración es insignificante. Por el contrario, durante el esfuerzo físico, el papel de los músculos espiratorios (intercostales internos y músculos anteriores de la pared abdominal) es determinante, por cuanto la fase espiratoria deja de ser una fase pasiva, transformándose en una acción muscular activa, como la que realizan los músculos inspiratorios (intercostales externos y el diafragma), durante la fase inspiratoria.
Cabe aclarar que la respiración (ventilación pulmonar), pese a ser una función que se realiza de una forma mecánica y automáticamente, hasta cierto punto se encuentra bajo el control de los centros nerviosos corticales, es decir, de los centros nerviosos responsables de nuestra conciencia. Las neuronas localizadas en los centros respiratorios inspiratorio y espiratorio, reciben impulsos nerviosos "controladores", procedentes de un centro denominado centro respiratorio superior del cerebro.
Durante un tiempo limitado es posible detener la respiración externa y variar el ritmo y la profundidad de la respiración. Otros órganos autónomos en su funcionamiento (vejiga, intestino grueso), también controlados por el sistema nervioso vegetativo, permiten cierta ingerencia de la parte consciente de nuestro sistema nervioso (la corteza de los grandes hemisferios cerebrales). Se hace referencia a los actos de orina y defecar y a la posibilidad de controlar estos deseos durante cierto tiempo.
Cualquier factor que aumento o disminuya las concentraciones de los gases respiratorios (PO2, PCO2), induce a camvios en el ritmo respiratorio y en la profundidad de la respiración. Lo anterior significa que el sistema nervioso debe contar con unos sensores especializados, cuya función es medir continuamente las concentraciones de los gases respiratorios. El propósito de accionar estos sensores es mantener en todo momento el nivel normal de las concentraciones de los gases respiratorios en la sangre.
Estos sensores se denominan hemo-receptores o quimio-receptores. Existen hemo-receptores perfiféricos, localizados en el cayado de la aorta y en el seno carotídeo, muy sensibles a la disminución en la concentración del oxígeno en la sangre arterial. Cuando los hemo-receptores periféricos detectan una disminución del oxígeno en la sangre (estímulo hipóxico), envían esta información al centro respiratorio para que se realicen los ajustes pertinentes, en términos de acelerar el ritmo respiratorio e intensificar la profundidad de la respiración. La situación anterior se puede presentar en condiciones de ejercicio físico, así como también cuando en la atmósfera no hay suficiente concentración de oxígeno, debido por ejemplo a la altura ("mal de montaña").
En condiciones de ejercicio físico nuestras células musculares están consumiendo rápidamente el oxígeno y la tendencia es que disminuya la PO2, en la sangre arterial. En estas circunstancias, la diferencia arterio-venosa de oxígeno aumenta comparado con esta diferencia observado en estado de reposo.
El control de la ventilación pulmonar está más supeditado a los cambios en las concentraciones de CO2 que de oxígeno. Por lo anterior, se han detectado otro tipo de sensores, denominados hemo-receptores centrales, precisamente porque se localizan justo en el centro respiratorio de la médula oblongada. Estos receptores centrales son muy sensibles a los aumentos y/o a las condiciones disminuciones de CO2 y de los hidrogeniones (H+).
Si los hemo-receptores centrales detectan un aumento en las concentraciones del CO2 en la sangre (estímulo hipercápnico), al igual que aumentos en la acidez de la sangre (aumentos de H+, disminución del pH), se producen ajustes inmediatos en la respiración, en términos de aumentar el ritmo y la profundidad de ésta. La respiración se intensifica. El propósito final es lograr, a través de la intensificación de la respiración, una rápida eliminación del exceso de CO2.
¿Cuál es la relación entre el gas carbónico y los hidrogeniones (H+), responsables estos últimos del grado de acidez de la sangre? No hay que olvidar que én los procesos metabólicos con mucha frecuencia se encuentran sustancias de naturaleza ácida: ácidos grasos, carbónico, ácido láctico, etc. El gas carbónico (CO2) es el resultado de las reacciones metabólicas aeróbicas y anaeróbicas. Junto con el agua, es el producto final de las reacciones aeróbicas.
En relación con las reacciones anaeróbicas, el gas carbónico es el resultado de la reacción entre el ácido láctico y el sistema buffer del bicarbonato de sodio. Este sistema de amortiguación, defensor del pH de la sangre, termina convirtiendo un ácido fuerte (el ácido láctico) en un ácido débil (ácido carbónico ó H2CO3), que a su vez termina disociándose en agua y gas carbónico o en iones hidrógeno e iones bicarbonato. Para diferenciar este gas carbónico del CO2 producto de las reacciones aeróbicas, los bioquímicos lo denominan CO2 Excess, o simplemente CO2 no metabólico.
Lo anterior significa que es necesario realizar un control permanente sobre uno de los eslabones más importantes de la respiración. Con esto se hace referencia a la ventilación pulmonar, es decir, al intercambio constante de aire que se presenta entre nuestro organismo y el medio ambiente.
El control de la ventilación pulmonar busca mantener en todo momento, tanto en condiciones de reposo como de actividad física, en valores muy constantes, las presiones (tensiones) de los gases respiratorios, es decir, del oxígeno en la sangre arterial (PO2) y del CO2 en la sangre venosa (PCO2).
Cualquier factor que provoque aumentos o disminuciones en las concentraciones sanguíneas de los gases respiratorios, induce inmediatamente a un ajuste de la respiración (ventilación pulmonar), en términos de aumentar o disminuir la frecuencia respiratoria y la profundidad de la respiración.
Los aumentos de la frecuencia respiratoria y de la profundidad de la respiración, se deben a una más alta frecuencia de impulsos nerviosos que llegan a los músculos inspiratorios (diafragma e intercostales externos), procedentes del centro respiratorio localizado en el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco cerebral. En esta zona se encuentra un cuerpo inspiratorio, responsable del envío de los impulsos nerviosos hacia la musculatura respiratoria.
Cuando se habla de la mecánica respiratoria queda claro que se presenta una alternación entre la musculatura inspiratoria (inspiración) y la fase pasiva (espiración), relacionada con la relajación del diafragma y de los intercostales externos. Debe entonces existir un mecanismo regulador que inactive temporalmente a las neuronas localizadas en el centro de la inspiración.
De lo contrario estas neuronas dispararían impulsos nerviosos todo el tiempo, afectándose de esta manera la función respiratoria. Se podría decir que el papel inhibidor de las neuronas del centro inspiratorio, lo juegan las neuronas que se localizan en otro centro nervioso denominado centro espiratorio.
Igualmente, en condiciones de esfuerzo físico, las neuronas del centro espiratorio disparan impulsos nerviosos hacia los músculos responsables de la fase espiratoria, es decir, hacia los músculos intercostales internos y los músculos anteriores de la pared abdominal.
En condiciones de reposo, la fase espiratoria es consecuencia de la relajación de los músculos inspiratorios; en estas circunstancias el papel de los músculos de la espiración es insignificante. Por el contrario, durante el esfuerzo físico, el papel de los músculos espiratorios (intercostales internos y músculos anteriores de la pared abdominal) es determinante, por cuanto la fase espiratoria deja de ser una fase pasiva, transformándose en una acción muscular activa, como la que realizan los músculos inspiratorios (intercostales externos y el diafragma), durante la fase inspiratoria.
Cabe aclarar que la respiración (ventilación pulmonar), pese a ser una función que se realiza de una forma mecánica y automáticamente, hasta cierto punto se encuentra bajo el control de los centros nerviosos corticales, es decir, de los centros nerviosos responsables de nuestra conciencia. Las neuronas localizadas en los centros respiratorios inspiratorio y espiratorio, reciben impulsos nerviosos "controladores", procedentes de un centro denominado centro respiratorio superior del cerebro.
Durante un tiempo limitado es posible detener la respiración externa y variar el ritmo y la profundidad de la respiración. Otros órganos autónomos en su funcionamiento (vejiga, intestino grueso), también controlados por el sistema nervioso vegetativo, permiten cierta ingerencia de la parte consciente de nuestro sistema nervioso (la corteza de los grandes hemisferios cerebrales). Se hace referencia a los actos de orina y defecar y a la posibilidad de controlar estos deseos durante cierto tiempo.
Cualquier factor que aumento o disminuya las concentraciones de los gases respiratorios (PO2, PCO2), induce a camvios en el ritmo respiratorio y en la profundidad de la respiración. Lo anterior significa que el sistema nervioso debe contar con unos sensores especializados, cuya función es medir continuamente las concentraciones de los gases respiratorios. El propósito de accionar estos sensores es mantener en todo momento el nivel normal de las concentraciones de los gases respiratorios en la sangre.
Estos sensores se denominan hemo-receptores o quimio-receptores. Existen hemo-receptores perfiféricos, localizados en el cayado de la aorta y en el seno carotídeo, muy sensibles a la disminución en la concentración del oxígeno en la sangre arterial. Cuando los hemo-receptores periféricos detectan una disminución del oxígeno en la sangre (estímulo hipóxico), envían esta información al centro respiratorio para que se realicen los ajustes pertinentes, en términos de acelerar el ritmo respiratorio e intensificar la profundidad de la respiración. La situación anterior se puede presentar en condiciones de ejercicio físico, así como también cuando en la atmósfera no hay suficiente concentración de oxígeno, debido por ejemplo a la altura ("mal de montaña").
En condiciones de ejercicio físico nuestras células musculares están consumiendo rápidamente el oxígeno y la tendencia es que disminuya la PO2, en la sangre arterial. En estas circunstancias, la diferencia arterio-venosa de oxígeno aumenta comparado con esta diferencia observado en estado de reposo.
El control de la ventilación pulmonar está más supeditado a los cambios en las concentraciones de CO2 que de oxígeno. Por lo anterior, se han detectado otro tipo de sensores, denominados hemo-receptores centrales, precisamente porque se localizan justo en el centro respiratorio de la médula oblongada. Estos receptores centrales son muy sensibles a los aumentos y/o a las condiciones disminuciones de CO2 y de los hidrogeniones (H+).
Si los hemo-receptores centrales detectan un aumento en las concentraciones del CO2 en la sangre (estímulo hipercápnico), al igual que aumentos en la acidez de la sangre (aumentos de H+, disminución del pH), se producen ajustes inmediatos en la respiración, en términos de aumentar el ritmo y la profundidad de ésta. La respiración se intensifica. El propósito final es lograr, a través de la intensificación de la respiración, una rápida eliminación del exceso de CO2.
¿Cuál es la relación entre el gas carbónico y los hidrogeniones (H+), responsables estos últimos del grado de acidez de la sangre? No hay que olvidar que én los procesos metabólicos con mucha frecuencia se encuentran sustancias de naturaleza ácida: ácidos grasos, carbónico, ácido láctico, etc. El gas carbónico (CO2) es el resultado de las reacciones metabólicas aeróbicas y anaeróbicas. Junto con el agua, es el producto final de las reacciones aeróbicas.
En relación con las reacciones anaeróbicas, el gas carbónico es el resultado de la reacción entre el ácido láctico y el sistema buffer del bicarbonato de sodio. Este sistema de amortiguación, defensor del pH de la sangre, termina convirtiendo un ácido fuerte (el ácido láctico) en un ácido débil (ácido carbónico ó H2CO3), que a su vez termina disociándose en agua y gas carbónico o en iones hidrógeno e iones bicarbonato. Para diferenciar este gas carbónico del CO2 producto de las reacciones aeróbicas, los bioquímicos lo denominan CO2 Excess, o simplemente CO2 no metabólico.