Introducción: Regulación neuro-humoral de la respiración

 Regulación neuro-humoral de la respiración

La respiración se encuentra bajo el control voluntario (ubicado en la corteza cerebral) así como de la regulación automática (se encuentra impulsada por células marcapasos en el bulbo raquídeo).

La función principal del sistema respiratorio es mantener niveles óptimos de oxígeno y dióxido de carbono así como de hidrogeniones, adecuando la ventilación pulmonar a las necesidades metabólicas de consumo y producción de ambos gases. Su actividad se encuentra regulada por los centros respiratorios ubicados en el sistema nervioso central (centros donde además se origina el ritmo respiratorio).

En conclusión la regulación de la respiración está dada por:

 1. Centros nerviosos

• Corteza: ejerce un control voluntario
• Tallo encefálico:
  -Protuberancia: centro neumotáxico y centro apnéustico
  -Bulbo raquídeo:  grupo  respiratorio ventral y grupo respiratorio dorsal

2. Quimiorreceptores

Es importante señalar que los patrones respiratorios son sensibles a sustancias químicas en la sangre mediante la activación de quimiorreceptores respiratorios. Dichos quimiorreceptores se encuentran en los cuerpos carotídeos y aórticos, así como en grupos celulares del bulbo raquídeo.

La función que cumplen estos receptores es reaccionar a los cambios en la PO2 y la PCO2 así como a los hidrogeniones para regular la respiración.   

Por tanto, su función principal es detectar cambios químicos de la sangre. Se encuentran:

Quimiorreceptores centrales: localizados en el bulbo raquídeo. Responden al aumento de la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) y al aumento de hidrogeniones.

Quimiorreceptores periféricos: Sensibles a disminuir la presión parcial de oxigeno (PO2), pero también son sensibles al aumento de la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) y al aumento de hidrogeniones (H+).
-Cuerpos carotideos: ubicados en la carótida común
-Cuerpos aórticos: ubicados en la aorta. 

Centro respiratorio

Esta formado por varios grupos de neuronas localizadas bilateralmente en el bulbo raquídeo y la protuberancia del tronco encefálico, la respiración normal involuntaria esta controla por tres grupos principales de neuronas centros del tronco encefalico: 

1. Centro respiratorio medular
2. Centro respiratorio apnéusico
3. Centro neumotáxico

Centro respiratorio bulbar

El centro respiratorio bulbar se encuentra en la formación reticular y esta compuesto por dos grupos de neuronas:

• Centro inspiratorio. Se encuentra en el grupo respiratorio dorsal  y controla el ritmo básico de la respiración mediante el establecimiento de una frecuencia inspiratorio, este grupo neuronal recibe información sensorial procedente del nervio glosofaríngeo (PC IX) y del nervio vago (PC X).El centro inspiratorio envía la respuesta motora al diafragma a través del nervio frénico, este patrón de actividad consiste en un periodo de aquiescencia, seguido de una ráfaga dede potenciales de acción cuya frecuencia aumenta unos segundos y después vuelven a la quiescencia.La actividad del diafragma sigue el mismo patrón: quiescencia, potenciales de acción que aumentan hasta la frecuencia máxima (dando la contracción del diafragma) y quiescencia.La inspiración puede acortarse por la inhibición del centro respiratorio a través del centro neumotáxico.

• Centro espiratorio. El centro espiratorio se encuentra en las neuronas respiratorias ventrales, es el encargado de la espiración, que normalmente es un proceso pasivo, por lo que estas neuronas están inactivas durante la respiración tranquila.Sin embargo, este centro se activa durante el ejercicio, cuando la espiración se vuelve activa.

• Centro apnéustico: La apneusis es un patrón de respiración anormal con inspiraciones espasmódicas prolongadas seguidas de un breve movimiento espiratorio. La estimulación del centro apnéusico en la protuberancia inferior aparentemente excita el centro inspiratorio en el bulbo, prolongando la duración de los potenciales de acción del nervio frénico y, por tanto, la contracción del diafragma.
  
  
• Centro neumotáxico: El centro neumotáxico inactiva la inspiración reduciendo la ráfaga de potenciales de acción en el nervio frénico, el centro neumotáxico se encuentra en la parte superior de la protuberancia, por lo que regula la frecuencia respiratoria. En ausencia de este centro, persiste un ritmo respiratorio normal.

• Corteza cerebral: Las ordenes de la corteza cerebral pueden anular temporalmente los centros automáticos del tronco encefalico, de tal manera que una persona puede hiperventilar de forma voluntaria (es decir, aumentar la frecuencia y el volumen respiratorio). La consecuencia de la hiperventilación es una disminución de la PaCO2(Presión parcial de dióxido de carbono (CO2) en la sangre arterial), que hace que el pH arterial aumente, sin embargo, la hiperventilación es autolimitada puesto que la disminución de la PaCO2 provocara inconsciencia y la persona volverá a un patrón de respiración normal.Por otro lado una persona puede hipoventilar de forma voluntaria (es decir, contiene la respiración).La hiperventilación causa la disminución de PaO2 y el incremento de la PaCO2, siendo ambos efectores estimulos para la ventilación, un periodo de hiperventilación previo puede prolongar el tiempo de apnea ( pausa en la respiración de al menos 10 segundos).

https://www.youtube.com/watch?v=ZHaKNrqgDjs

Referencias: 

• Barrett, K., Barman, S., Boitano, S & Brooks, H. (2011). Ganong. Fisiología médica. México: MCGRAW-HILL
• Costanzo, L.S. (2007). Tenas clave de Fisiología. Barcelona: Wolters Klumer.