केंद्रीय कीमोरिसेप्शन (Central Chemoreception)

केंद्रीय कीमोरिसेप्शन मस्तिष्क के भीतर, मुख्य रूप से ब्रेनस्टेम में, न्यूरॉन्स द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड और पीएच (pH) का संवेदन है, जो अम्ल-क्षार संतुलन को बनाए रखने के लिए वेंटिलेशन को समायोजित करते हैं। यह आराम की स्थिति में श्वास लेने के लिए प्रमुख प्रेरणा प्रदान करता है, जो धमनी CO2 में परिवर्तन के बाद बाह्यकोशिकीय और सेरेब्रोस्पाइनल-द्रव वातावरण में परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है।

Definition

केंद्रीय कीमोरिसेप्शन अंतःकपालीय (मुख्यतः ब्रेनस्टेम) न्यूरॉन्स द्वारा CO2 और pH परिवर्तनों का पता लगाना है, जो धमनी CO2 और pH को स्थिर करने के लिए वेंटिलेशन में प्रतिपूरक परिवर्तनों को प्रेरित करते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि बताती है कि केंद्रीय कीमोरिसेप्टर क्या महसूस करते हैं, वे कहाँ स्थित हैं, CO2/H+ का पता लगाने के सेलुलर तंत्र, और कैसे उनका आउटपुट CO2 के प्रति वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया में योगदान देता है। इसे परिधीय कीमोरिसेप्शन से अलग किया जाता है, जिसे अलग से कवर किया गया है।

Core questions

• केंद्रीय कीमोरिसेप्टर वास्तव में किस उत्तेजना को महसूस करते हैं — CO2, H+, या दोनों?
• कौन से ब्रेनस्टेम स्थल केंद्रीय कीमोरिसेप्शन में योगदान करते हैं?
• कौन से आणविक तंत्र न्यूरॉन्स को CO2 और pH में परिवर्तनों का पता लगाने की अनुमति देते हैं?
• CO2 के प्रति वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया में केंद्रीय योगदान कितना बड़ा है?

Key concepts

• CO2/H+ संवेदन
• रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस
• मेडुलरी राफे न्यूरॉन्स
• लोकस कोएरुलेअस
• सेरेब्रोस्पाइनल-द्रव pH
• CO2 के प्रति वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया
• अम्ल-क्षार समस्थिति

Key theories

रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस एक प्रमुख कीमोसेंसिटिव साइट के रूप में

रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस में CO2/H+-संवेदनशील न्यूरॉन्स की एक आबादी को केंद्रीय कीमोरिसेप्शन के लिए एक प्रमुख केंद्र प्रस्तावित किया गया है, जो स्थानीय pH संकेतों को एकीकृत करता है और श्वसन लय सर्किट में प्रक्षेपित करता है।

वितरित बहु-साइट कीमोरिसेप्शन

एकल साइट के बजाय, केंद्रीय कीमोसंवेदनशीलता कई ब्रेनस्टेम क्षेत्रों से उत्पन्न होती है — जिसमें रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस, राफे और लोकस कोएरुलेअस शामिल हैं — जो प्रत्येक योगदान करते हैं और व्यवहारिक स्थिति के अनुसार भिन्न हो सकते हैं।

Mechanisms

धमनी CO2 रक्त-मस्तिष्क बाधा को पार करती है और कार्बोनिक एसिड में हाइड्रेटेड हो जाती है, जिससे मस्तिष्क के बाह्यकोशिकीय द्रव और सेरेब्रोस्पाइनल द्रव का pH कम हो जाता है। कीमोसेंसिटिव न्यूरॉन्स pH में परिणामी गिरावट (H+ में वृद्धि) का पता लगाते हैं, जिसमें CO2 स्वयं और बाइकार्बोनेट बफरिंग संकेत को आकार देते हैं। संभावित आणविक सेंसर में pH-संवेदनशील पोटेशियम चैनल और अन्य अम्ल-संवेदन तंत्र शामिल हैं जो pH गिरने पर न्यूरोनल फायरिंग को बढ़ाते हैं। रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस को एक प्रमुख कीमोसेंसिटिव क्षेत्र माना जाता है, जिसमें मेडुलरी राफे सेरोटोनर्जिक न्यूरॉन्स और लोकस कोएरुलेअस से अतिरिक्त योगदान होता है। एकीकृत संकेत श्वसन प्रेरणा को बढ़ाता है, ज्वारीय मात्रा और आवृत्ति को तब तक बढ़ाता है जब तक CO2 ठीक नहीं हो जाता, जिससे एक नकारात्मक-प्रतिक्रिया लूप बनता है जो धमनी pH और CO2 को बनाए रखता है।

Clinical relevance

मंद या परिवर्तित केंद्रीय कीमोसंवेदनशीलता जन्मजात केंद्रीय हाइपोवेंटिलेशन जैसी स्थितियों और नींद के दौरान वेंटिलेटरी असामान्यताओं के लिए प्रासंगिक है। यह प्रविष्टि शरीर विज्ञान और कीमोरिसेप्शन का अध्ययन कैसे किया जाता है, इसकी व्याख्या करती है; यह व्यक्तिगत निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

समझ पशु इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी, आनुवंशिक और घाव मॉडल, और मानव वेंटिलेटरी अध्ययनों पर आधारित है जिन्हें व्यापक समीक्षाओं में संश्लेषित किया गया है। विभिन्न कीमोसेंसिटिव साइटों का सटीक भार एक सक्रिय शोध प्रश्न बना हुआ है न कि एक स्थापित दिशानिर्देश।

History

यह धारणा कि श्वास रक्त और मस्तिष्क की रसायन विज्ञान द्वारा नियंत्रित होती है, 20वीं सदी की शुरुआत में हाल्डेन और अन्य के CO2 के शक्तिशाली वेंटिलेटरी प्रभाव पर किए गए काम से संबंधित है। मध्य-शताब्दी के अध्ययनों ने कीमोसंवेदनशीलता को वेंट्रल मेडुलरी सतह तक सीमित कर दिया, और बाद के काम ने इसे विशिष्ट न्यूरोनल आबादी, विशेष रूप से रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस तक परिष्कृत किया, जबकि अतिरिक्त वितरित साइटों को भी मान्यता दी।

Debates

एकल साइट बनाम वितरित केंद्रीय कीमोरिसेप्शन

क्या केंद्रीय कीमोसंवेदनशीलता एक क्षेत्र जैसे रेट्रोट्रेपेज़ॉइड न्यूक्लियस में केंद्रित है या राज्य-निर्भर भूमिकाओं के साथ कई ब्रेनस्टेम नाभिकों में वितरित है, इस पर बहस जारी है।

Key figures

• Eugene Nattie
• Patrice G. Guyenet
• George B. Richerson
• Robert W. Putnam

Seminal works

• guyenet-2014
• nattie-li-2012

Frequently asked questions

क्या केंद्रीय कीमोरिसेप्टर ऑक्सीजन को महसूस करते हैं?

नहीं। केंद्रीय कीमोरिसेप्टर मुख्य रूप से CO2 और मस्तिष्क pH में संबंधित परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करते हैं; कम धमनी ऑक्सीजन का संवेदन परिधीय कीमोरिसेप्टर की भूमिका है।

CO2 श्वास को इतनी दृढ़ता से क्यों प्रभावित करता है?

CO2 आसानी से मस्तिष्क में प्रवेश करता है और बाह्यकोशिकीय और सेरेब्रोस्पाइनल-द्रव pH को कम करता है, जिसे केंद्रीय कीमोरिसेप्टर पता लगाते हैं, जिससे CO2 आराम की स्थिति में श्वास लेने के लिए प्रमुख उत्तेजना बन जाता है।