การตอบสนองและการควบคุมการรับรู้อากัปกิริยา

การหายใจถูกปรับเปลี่ยนอย่างต่อเนื่องด้วยการตอบสนองทางกลจากปอด ทางเดินหายใจ และผนังทรวงอก ตัวรับแรงยืดในปอดที่ปรับตัวช้าจะส่งสัญญาณการพองตัวของปอด และตัวรับรู้อากัปกิริยาในกล้ามเนื้อและข้อต่อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจจะรายงานภาระทางกล ซึ่งทั้งหมดนี้ช่วยให้ตัวควบคุมการหายใจสามารถปรับผลลัพธ์การเคลื่อนไหวให้เข้ากับสภาวะทางกลของระบบได้

Definition

การตอบสนองและการควบคุมการรับรู้อากัปกิริยาคือการควบคุมการหายใจโดยตัวรับความรู้สึกทางกลที่ส่งสัญญาณปริมาตรปอดและกลไกของกล้ามเนื้อหายใจ/ผนังทรวงอก ซึ่งจะปรับเวลาและความลึกของการหายใจให้เข้ากับภาระทางกล

Scope

เนื้อหานี้ครอบคลุมถึงตัวรับแรงกลที่ให้การตอบสนองการรับรู้อากัปกิริยาและการยืดตัวแก่ระบบทางเดินหายใจ ได้แก่ ตัวรับแรงยืดในปอดและตัวรับรู้อากัปกิริยาในกล้ามเนื้อหายใจ รวมถึงเส้นทางนำเข้าของสัญญาณ และวิธีการที่สัญญาณเหล่านี้ช่วยให้รูปแบบการหายใจมีเสถียรภาพและปรับเปลี่ยนได้ การสะท้อนกลับของทางเดินหายใจเพื่อป้องกันจะกล่าวถึงภายใต้การสะท้อนกลับของระบบประสาทอัตโนมัติที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ

Core questions

• ตัวรับใดบ้างที่ให้การตอบสนองทางกลระหว่างการหายใจ?
• การพองตัวของปอดมีอิทธิพลต่อจังหวะของวงจรการหายใจอย่างไร?
• ตัวรับรู้อากัปกิริยาของผนังทรวงอกและกล้ามเนื้อหายใจมีส่วนช่วยอย่างไร?
• การตอบสนองนี้ชดเชยการเปลี่ยนแปลงของภาระทางกลได้อย่างไร?

Key concepts

• ตัวรับแรงยืดในปอด
• ตัวรับที่ปรับตัวช้า
• การสะท้อนกลับการพองตัวของเฮริง-เบรอเออร์
• กระสวยกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครง
• เส้นใยนำเข้าของเส้นประสาทเวกัส
• การชดเชยภาระ
• การหยุดการหายใจเข้า

Key theories

การสะท้อนกลับการพองตัวของเฮริง-เบรอเออร์

การพองตัวของปอดจะกระตุ้นตัวรับแรงยืดในปอดที่ปรับตัวช้า ซึ่งเส้นใยนำเข้าของเส้นประสาทเวกัสจะยับยั้งการหายใจเข้าและยืดระยะเวลาการหายใจออก ช่วยยุติการหายใจเข้าและจำกัดการพองตัวมากเกินไป การสะท้อนกลับนี้เด่นชัดเมื่อปริมาตรหายใจเข้ามาก

การชดเชยภาระของกล้ามเนื้อหายใจ

เส้นใยนำเข้าของตัวรับรู้อากัปกิริยาจากกระสวยกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงและตัวรับที่ผนังทรวงอกจะส่งสัญญาณความพยายามและภาระในการหายใจ สนับสนุนการปรับผลลัพธ์ของกล้ามเนื้อโดยการสะท้อนกลับเมื่อความต้องการทางกลในการหายใจเปลี่ยนแปลงไป

Mechanisms

ตัวรับแรงยืดในปอดที่ปรับตัวช้าซึ่งอยู่ในกล้ามเนื้อเรียบของทางเดินหายใจจะถูกกระตุ้นโดยการพองตัวของปอดและส่งสัญญาณผ่านเส้นประสาทเวกัสไปยังนิวเคลียสแทรคตัสโซลิตาเรียส กิจกรรมของตัวรับเหล่านี้มีส่วนช่วยในการหยุดการหายใจเข้า ยุติการหายใจเข้าและยืดระยะเวลาการหายใจออกเมื่อปริมาตรปอดเพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นพื้นฐานของการสะท้อนกลับการพองตัวของเฮริง-เบรอเออร์ ซึ่งเห็นได้ชัดเจนที่สุดเมื่อปริมาตรหายใจเข้ามากและในทารกแรกเกิด ในขณะเดียวกัน กระสวยกล้ามเนื้อในกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงและตัวรับในผนังทรวงอกจะรายงานความยาวและความพยายามของกล้ามเนื้อหายใจ เส้นทางนำเข้าของสัญญาณเหล่านี้ช่วยให้การสะท้อนกลับของไขสันหลังและเหนือไขสันหลังสามารถชดเชยได้เมื่อภาระในการปั๊มหายใจเพิ่มขึ้น สัญญาณรับแรงกลเหล่านี้ร่วมกันทำให้รูปแบบการหายใจมีเสถียรภาพและปรับผลลัพธ์การเคลื่อนไหวให้เข้ากับสภาพทางกลของปอดและผนังทรวงอก

Clinical relevance

การตอบสนองทางกลมีอิทธิพลต่อการปรับตัวของรูปแบบการหายใจในภาวะที่เปลี่ยนแปลงกลไกของปอดหรือผนังทรวงอก และเป็นส่วนหนึ่งของวิธีที่ระบบตอบสนองต่อภาระการหายใจที่เพิ่มขึ้น เนื้อหานี้อธิบายสรีรวิทยาและวิธีการศึกษา และไม่ได้ให้คำแนะนำในการวินิจฉัยหรือการรักษา

Evidence & guidelines

กลไกเหล่านี้มาจากสรีรวิทยาการสะท้อนกลับแบบดั้งเดิม การบันทึกเส้นใยเดี่ยวของเส้นประสาทเวกัสและเส้นใยนำเข้าของกระสวยกล้ามเนื้อ และการทบทวนแบบบูรณาการ สิ่งเหล่านี้เป็นผลการวิจัยเชิงกลไกมากกว่าแนวทางปฏิบัติทางคลินิก และความแรงของการสะท้อนกลับการพองตัวแตกต่างกันไปในแต่ละชนิดและช่วงอายุ

History

เฮริงและเบรอเออร์ได้อธิบายในปี 1868 ว่าการพองตัวของปอดจะยับยั้งการหายใจเข้าโดยการสะท้อนกลับ ซึ่งเป็นการสร้างการสะท้อนกลับแบบป้อนกลับที่รู้จักกันเร็วที่สุดในสรีรวิทยา การบันทึกเส้นใยเดี่ยวในศตวรรษที่ 20 ได้ระบุลักษณะของตัวรับแรงยืดที่ปรับตัวช้าซึ่งรับผิดชอบ และการศึกษาเกี่ยวกับกระสวยกล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงได้ขยายแนวคิดของการตอบสนองทางกลไปยังการปั๊มหายใจ

Debates

บทบาททางสรีรวิทยาของการสะท้อนกลับของเฮริง-เบรอเออร์ในผู้ใหญ่

มีการถกเถียงกันว่าการสะท้อนกลับการพองตัวมีผลต่อการหายใจขณะพักในผู้ใหญ่มากน้อยเพียงใด เมื่อเทียบกับเมื่อปริมาตรหายใจเข้ามาก หรือในทารกแรกเกิดและสัตว์ชนิดอื่น

Key figures

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

Seminal works

• feldman-2013
• kubin-2006

Frequently asked questions

การสะท้อนกลับของเฮริง-เบรอเออร์คืออะไร?

เป็นการสะท้อนกลับที่การพองตัวของปอดจะกระตุ้นตัวรับแรงยืด ซึ่งผ่านเส้นประสาทเวกัส จะยับยั้งการหายใจเข้าเพิ่มเติมและยืดระยะเวลาการหายใจออก ช่วยป้องกันการพองตัวมากเกินไป

กล้ามเนื้อหายใจมีตัวรับรู้อากัปกิริยาหรือไม่?

มี กล้ามเนื้อระหว่างซี่โครงมีกระสวยกล้ามเนื้อและผนังทรวงอกมีตัวรับแรงกลที่ส่งสัญญาณความพยายามและภาระในการหายใจ ซึ่งมีส่วนช่วยในการปรับการหายใจโดยการสะท้อนกลับ