व्यायाम हाइपरप्निया

व्यायाम हाइपरप्निया शारीरिक व्यायाम के साथ फुफ्फुसीय वेंटिलेशन में वृद्धि है। इसकी सबसे उल्लेखनीय विशेषता सटीकता है: सबमैक्सिमल कार्य दरों की एक विस्तृत श्रृंखला में, वेंटिलेशन कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन और ऑक्सीजन ग्रहण के अनुपात में बढ़ता है, इसलिए धमनी कार्बन डाइऑक्साइड और पीएच लगभग संरक्षित रहते हैं, भले ही चयापचय की मांग कई गुना बढ़ जाए। नियंत्रक इस मिलान को कैसे प्राप्त करता है, इसके बावजूद कि कोई एक संकेत पर्याप्त नहीं है, श्वसन शरीर विज्ञान की एक क्लासिक समस्या बनी हुई है।

Definition

व्यायाम हाइपरप्निया व्यायाम के दौरान मिनट वेंटिलेशन में वृद्धि है जो चयापचय कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन के लगभग अनुपात में बढ़ती है, सामान्यतः मध्यम व्यायाम के दौरान धमनी कार्बन डाइऑक्साइड तनाव और पीएच को आराम के मूल्यों के करीब बनाए रखती है।

Scope

यह प्रविष्टि व्यायाम वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया के समय-क्रम और चरणों, इसे संचालित करने के लिए प्रस्तावित उम्मीदवार फीडफॉरवर्ड और फीडबैक संकेतों, और उच्च कार्य दरों पर वेंटिलेशन के व्यवहार को शामिल करती है जहां लैक्टिक एसिडोसिस एक श्वसन मुआवजा जोड़ता है। यह व्यायाम हाइपरप्निया को एकीकृत शरीर विज्ञान में एक नियंत्रण समस्या के रूप में मानता है।

Core questions

• व्यायाम के दौरान वेंटिलेशन को चयापचय दर से इतनी कसकर कौन से संकेत जोड़ते हैं?
• धमनी कार्बन डाइऑक्साइड अपनी उत्पादन में बड़े बदलावों के बावजूद लगभग स्थिर क्यों रहता है?
• व्यायाम शुरू होने और बंद होने पर वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया के विशिष्ट चरण क्या हैं?
• मेटाबॉलिक एसिडोसिस प्रकट होने के बाद उच्च कार्य दरों पर वेंटिलेशन कैसे व्यवहार करता है?

Key concepts

• फीडफॉरवर्ड (केंद्रीय कमांड) ड्राइव
• मांसपेशी अभिवाही से प्रतिक्रिया (व्यायाम प्रेसोर रिफ्लेक्स)
• वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया के चरण I, II, और III
• आइसोकैपनिक बफरिंग और श्वसन मुआवजा बिंदु
• ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए वेंटिलेटरी समकक्ष
• फेफड़ों में कार्बन डाइऑक्साइड का प्रवाह एक विनियमित चर के रूप में

Mechanisms

वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया व्यायाम शुरू होते ही लगभग तुरंत शुरू हो जाती है (चरण I), धमनी रसायन विज्ञान में परिवर्तनों द्वारा समझाया जाने के लिए बहुत तेज़, उच्च मोटर केंद्रों (केंद्रीय कमांड) से फीडफॉरवर्ड ड्राइव और सिकुड़ती मांसपेशियों से तीव्र तंत्रिका प्रतिक्रिया को दर्शाती है। एक धीमी घातीय वृद्धि (चरण II) वेंटिलेशन को एक स्थिर अवस्था (चरण III) की ओर लाती है जिसमें यह कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन को ट्रैक करता है। उम्मीदवार संकेतों में केंद्रीय कमांड, समूह III और IV मांसपेशी अभिवाही जो मांसपेशी की चयापचय और यांत्रिक स्थिति को महसूस करते हैं, और फेफड़ों तक कार्बन डाइऑक्साइड वितरण की दर से संबंधित अभिवाही जानकारी शामिल है; प्रायोगिक कार्य ने दिखाया है कि एक इंट्रामस्कुलर उत्तेजना प्रतिक्रिया में योगदान करती है और वेंटिलेशन वायु प्रवाह और गैस घनत्व के हेरफेर के प्रति संवेदनशील है। कोई भी एक तंत्र मिलान की सटीकता के लिए पूरी तरह से जिम्मेदार नहीं है, और नियंत्रक को कई निरर्थक संकेतों को एकीकृत करने वाला माना जाता है। लैक्टेट थ्रेशोल्ड से ऊपर की कार्य दरों पर, लैक्टिक एसिड का बफरिंग अतिरिक्त कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न करता है और, एक श्वसन मुआवजा बिंदु से परे, गिरता हुआ पीएच कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन की तुलना में वेंटिलेशन को तेज़ी से चलाता है, जिससे धमनी कार्बन डाइऑक्साइड कम हो जाता है।

Clinical relevance

व्यायाम वेंटिलेटरी प्रतिक्रिया के चरण और थ्रेशोल्ड कार्डियोपल्मोनरी व्यायाम परीक्षण के आधार हैं, जहां वेंटिलेटरी समकक्षों और श्वसन मुआवजा बिंदु को व्यायाम क्षमता और गैस-विनिमय दक्षता को चिह्नित करने के लिए पढ़ा जाता है। यह संदर्भ शरीर विज्ञान है जो परीक्षण व्याख्या की व्याख्या करता है; यह व्यक्तिगत नैदानिक सलाह नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां संक्षेपित तंत्र नैदानिक ​​परीक्षणों के बजाय व्यापक शारीरिक समीक्षाओं और क्लासिक मानव प्रयोगों से लिए गए हैं; फोर्स्टर और सहयोगियों (2012) द्वारा व्यापक समीक्षा उम्मीदवार नियंत्रण संकेतों और शेष अनिश्चितताओं को संश्लेषित करती है।

History

व्यायाम के दौरान श्वास के नियंत्रण पर बीसवीं शताब्दी की शुरुआत से बहस चल रही है, जब तीव्र लेकिन सटीक वेंटिलेटरी वृद्धि की व्याख्या करने के लिए ह्यूमरल और तंत्रिका संबंधी परिकल्पनाएं प्रतिस्पर्धा कर रही थीं। बीसवीं शताब्दी के काम ने धीमी ह्यूमरल चरणों से तीव्र तंत्रिका शुरुआत को अलग किया और केंद्रीय कमांड और मांसपेशी-अभिवाही प्रतिक्रिया की अवधारणाओं को पेश किया, जबकि व्यायाम-परीक्षण शरीर विज्ञान ने वेंटिलेटरी थ्रेशोल्ड को औपचारिक रूप दिया। वेंटिलेशन को चयापचय से इतनी सटीक रूप से कैसे मिलाया जाता है, यह समस्या अभी भी अधूरी मानी जाती है।

Debates

वेंटिलेशन को चयापचय से सटीक रूप से मिलान करने के लिए क्या प्रेरित करता है?

फीडफॉरवर्ड (केंद्रीय कमांड) और फीडबैक (मांसपेशी अभिवाही और कार्बन-डाइऑक्साइड-प्रवाह) परिकल्पनाएं प्रत्येक प्रतिक्रिया के एक हिस्से की व्याख्या करती हैं, और नियंत्रक को एक पर निर्भर रहने के बजाय निरर्थक संकेतों को संयोजित करने वाला माना जाता है; सापेक्ष भार अभी भी विवादित है।

Key figures

• Hubert V. Forster
• Jerome A. Dempsey
• Brian J. Whipp
• Karlman Wasserman

Seminal works

• forster-2012
• ward-1982
• williamson-1993

Frequently asked questions

मध्यम व्यायाम के दौरान धमनी कार्बन डाइऑक्साइड क्यों नहीं बढ़ता है, भले ही शरीर इसका बहुत अधिक उत्पादन करता है?

वेंटिलेशन कार्बन डाइऑक्साइड उत्पादन के अनुपात में बढ़ता है, इसलिए गैस उतनी ही तेज़ी से साफ हो जाती है जितनी तेज़ी से उत्पन्न होती है, जिससे धमनी कार्बन डाइऑक्साइड तनाव अपने आराम के मूल्य के करीब रहता है।

क्या व्यायाम हाइपरप्निया रक्त गैसों में परिवर्तनों से प्रेरित होता है?

मध्यम व्यायाम के दौरान मुख्य रूप से नहीं; धमनी रक्त गैसें बहुत कम बदलती हैं, इसलिए तंत्रिका फीडफॉरवर्ड और फीडबैक संकेतों को प्रतिक्रिया पर हावी माना जाता है, जिसमें मेटाबॉलिक एसिडोसिस केवल उच्च कार्य दरों पर अतिरिक्त ड्राइव में योगदान देता है।