固有受容性フィードバックと制御

呼吸は、肺、気道、および胸壁からの機械的フィードバックによって継続的に形成される。緩徐適応性肺伸展受容器は肺の膨張を伝え、呼吸筋および関節の固有受容器は機械的負荷を報告し、これらが協調して呼吸制御器が運動出力をシステムの機械的状態に適合させることを可能にする。

Definition

固有受容性フィードバックと制御とは、肺容量および呼吸筋・胸壁の力学を報告する機械感覚性求心性神経によって呼吸が調節され、機械的負荷に応じて呼吸のタイミングと深さが調整されることである。

Scope

この項目では、呼吸器系に固有受容性および伸展フィードバックを提供する機械受容器（肺伸展受容器および呼吸筋固有受容器）、それらの求心性経路、およびそれらの信号が呼吸パターンを安定化および調整する方法について扱う。保護的な気道反射は、自律性呼吸反射の項目で扱われる。

Core questions

• 呼吸中に機械的フィードバックを提供する受容器はどれか？
• 肺の膨張は呼吸サイクルのタイミングにどのように影響するか？
• 胸壁および呼吸筋の固有受容器はどのように寄与するか？
• このフィードバックは機械的負荷の変化をどのように代償するか？

Key concepts

• 肺伸展受容器
• 緩徐適応性受容器
• ヘーリング・ブロイエル膨張反射
• 肋間筋紡錘
• 迷走神経求心性神経
• 負荷代償
• 吸息オフスイッチ

Key theories

ヘーリング・ブロイエル膨張反射

肺の膨張は緩徐適応性肺伸展受容器を刺激し、その迷走神経求心性神経は吸息を抑制し呼息を延長させることで、吸息の終了と過膨張の制限を助ける。この反射は大きな一回換気量で顕著である。

呼吸筋の負荷代償

肋間筋紡錘および胸壁受容器からの固有受容性求心性神経は、呼吸努力と負荷を伝え、呼吸への機械的要求が変化した際に筋出力の反射的調整をサポートする。

Mechanisms

気道平滑筋に位置する緩徐適応性肺伸展受容器は、肺の膨張によって興奮し、迷走神経を介して孤束核に伝導する。その活動は吸息オフスイッチに寄与し、吸息を終了させ、肺容量が増加するにつれて呼息を延長させる。これはヘーリング・ブロイエル膨張反射の基礎であり、大きな一回換気量や新生児で最も顕著である。並行して、肋間筋の筋紡錘および胸壁の受容器は呼吸筋の長さと努力を報告する。これらの求心性神経は、呼吸ポンプへの負荷が増加した際に、脊髄および上位脊髄反射が代償することを可能にする。これらの機械受容性信号は、呼吸パターンを安定させ、肺および胸壁の機械的状態に合わせて運動出力を調整する。

Clinical relevance

機械的フィードバックは、肺または胸壁の力学を変化させる状態における呼吸パターン適応に影響を与え、システムが追加の呼吸負荷に反応する方法の一部である。この項目は生理学とその研究方法を記述するものであり、診断や治療の指針を提供するものではない。

Evidence & guidelines

これらのメカニズムは、古典的な反射生理学、迷走神経および筋紡錘求心性神経の単一線維記録、および統合的なレビューに由来する。これらは臨床ガイドラインではなく、メカニズムに関する知見であり、膨張反射の強度は種や年齢によって異なる。

History

ヘーリングとブロイエルは1868年に、肺の膨張が反射的に吸息を抑制することを記述し、生理学における最も初期に知られたフィードバック反射の一つを確立した。20世紀の単一線維記録は、その原因となる緩徐適応性伸展受容器を特徴づけ、肋間筋紡錘の研究は、機械的フィードバックの概念を呼吸ポンプにまで拡張した。

Debates

成人におけるヘーリング・ブロイエル反射の生理学的役割

大きな一回換気量や新生児、他の種の場合とは対照的に、成人における安静時呼吸を膨張反射がどの程度強く形成するかについては議論されてきた。

Key figures

• Ewald Hering
• Josef Breuer
• Leszek Kubin
• Donald R. McCrimmon

Seminal works

• feldman-2013
• kubin-2006

Frequently asked questions

ヘーリング・ブロイエル反射とは何か？

これは、肺の膨張が伸展受容器を刺激し、それが迷走神経を介してさらなる吸息を抑制し呼息を延長させることで、過膨張を防ぐのを助ける反射である。

呼吸筋には固有受容器があるか？

はい。肋間筋には筋紡錘が含まれ、胸壁には呼吸努力と負荷を伝える機械受容器があり、呼吸の反射的調整に寄与している。