呼吸の調節

休息中と仕事中の体の酸素必要量は同じではありません。したがって、変化する状況に適応するために、呼吸の頻度と深さを自動的に変更する必要があります。筋肉の作業中、筋肉やその他の組織による酸素消費量は 4 ～ 5 倍増加することがあります。呼吸には、多くの個々の筋肉の調整された収縮が必要です。この調整は、延髄と呼ばれる脳の一部に位置する特別な細胞群である呼吸中枢によって行われます。

この中心から、一連のインパルスがリズミカルに横隔膜と肋間筋に送られ、対応する筋肉の規則的かつ協調的な収縮が 4 ～ 5 秒ごとに引き起こされます。通常の状態では、呼吸運動は私たちの意志による制御なしに自動的に行われます。しかし、横隔膜に向かう神経（横隔神経）や肋間筋が切断されたり、損傷を受けたりすると（小児麻痺など）、呼吸運動が直ちに停止します。

もちろん、人は呼吸の頻度と深さを任意に変更できます。しばらくの間まったく呼吸をしないことさえあるかもしれませんが、重大な害を及ぼすほど長時間息を止めることはできません。自動機構が作動して吸入を引き起こします。自然に疑問が生じます。なぜ呼吸中枢は定期的にインパルスの一斉送信を行うのでしょうか?一連の実験を通じて、呼吸中枢と脳の他のすべての部分との接続が遮断されると、つまり高次脳中枢からの感覚神経と経路が切断されると、呼吸中枢は継続的なインパルスの流れと、呼吸に関与する筋肉は収縮しても、収縮した状態のままになります。

したがって、呼吸中枢は、自らの装置に任せると、呼吸に関与する筋肉を完全に収縮させます。しかし、感覚神経または高次脳中枢からの経路のいずれかが無傷であれば、呼吸運動は正常に起こり続けます。これは、通常の呼吸には、筋肉の収縮を引き起こすインパルスの送信を停止するために、呼吸中枢を定期的に抑制する必要があることを意味します。

さらなる実験により、中脳に位置する気性中枢（図：268）が呼吸中枢とともに「反響する円形経路」を形成し、これが呼吸数を調節する基礎となることが示された。

さらに、吸気中に肺胞壁が伸びると、肺胞壁にある感圧神経細胞が刺激され、この細胞が呼吸中枢を抑制するインパルスを脳に送り、呼気が起こります。呼吸中枢は、他の多くの神経経路に沿って到来するインパルスによっても刺激または抑制されます。体のどの部分でも激しい痛みが生じると、反射的に呼吸数が増加します。

さらに、喉頭と咽頭の粘膜には受容体があり、刺激を受けると呼吸中枢にインパルスが送られ、呼吸が阻害されます。これらは重要な安全装置です。アンモニアや強酸の蒸気などの刺激性ガスが気道に入ると、喉頭の受容体が刺激され、呼吸中枢に抑制インパルスが送られ、私たちは思わず「息を呑む」ことになります。このおかげで、有害物質が肺に侵入することはありません。

同様に、食べ物が誤って喉頭に入ると、この器官の粘膜にある受容体が刺激され、呼吸中枢に抑制インパルスが送られます。呼吸は即座に止まり、食物が肺に入らないため、繊細な上皮が損傷を受ける可能性があります。筋肉運動中は、体の酸素需要の増加を満たし、二酸化炭素の蓄積を防ぐために、呼吸の頻度と深さを増やす必要があります。

血液中の二酸化炭素濃度は、呼吸を調節する主な要因です。石炭含有量の増加