Gon Diovanni

Je to z toho důvodu, že chvíli trvá než organismus získá signály, že je potřeba zvýšit dechovou frekvenci.

Regulace dechové frekvence


Dech je regulován na několika úrovních. Centra dechu jsou předmětem žhavých diskusí neuroanatomů a neurofysiologů. 


Dýchání je regulovatelné vědomě (=volně) i mimovědomě (=mimovolně). Většinu času je dýchání regulováno mimovědomě. Například když spíme, tak je regulováno výhradně mimovědomě. Naopak když zadržujeme dech, činíme tak vědomě. Vědomí má do určité doby silnější slovo (proto můžeme zadržet dech pod vodou), ale pokud klesají hladiny dýchacích plynů pod určitou mez, tak se silnějším stává mimovědomá složka regulace a my se nadechneme, aniž by vědomí chtělo (proto mají utonulí v plicích vodu).

V článku Proč vlastně potřebujeme dýchat kyslík? bylo vysvětleno, jak funguje lidský metabolismus a že jeho hlavním odpadním produktem je oxid uhličitý. Hladiny oxidu uhličitého a kyslíku v krvi jsou proto zásadní pro regulaci dýchání.

V plicích dochází k příjmu kyslíku a odvodu oxidu uhličitého. Čím rychlejší je dýchání (neboli čím vyšší je dechová frekvence (která normálně činí asi 14 - 18 dechů / minutu)), tím rychleji dochází k přenosu dýchacích plynů = je-li rychlejší dýchání, je rychlejší odvod oxidu uhličitého a rychlejší přívod kyslíku. To je důvod proč je dechová frekvence ovlivněna hladinou dýchacích plynů v krvi.

Aby mohl mozek správně poznat, jak je na tom tělo s hladinami dýchacích plynů, musí na to mít receptory.

Chemoreceptory pro regulaci dechové frekvence

Současná fysiologie rozlišuje dva typy receptorů: (1) centrální chemoreceptory, (2) periferní chemoreceptory.

Centrální chemoreceptory jsou umístěny v oblasti prodloužené míchy (to je celkem logické, protože v prodloužené míše jsou nervová centra regulující dechovou frekvenci). Tyto receptory reagují na hladinu oxidu uhličitého v krvi (ne však přímo, nebudu to ale tady rozebírat, kdyby byl zájem o více detailů, pište do komentáře :) ). Tyto receptory fungují tak, že když dojde ke zvýšení hladiny oxidu uhličitého v krvi, způsobí zrychlení dechu, aby se oxid uhličitý rychleji vydýchal.

Periferní chemoreceptory jsou umístěny v oblasti oblouku aorty a v oblasti bifurkace krkavic. Tyto chemoreceptory naopak reagují na hladinu kyslíku v krvi. Pokud hladina kyslíku v krvi velmi klesne, tak tyto receptory vyšlou signály, aby se zvýšila frekvence dechů.

Silnější slovo mají samozřejmě centrální chemoreceptory, v některých situacích ale jsou důležitější chemoreceptory periferní.

Nervové řízení dechové frekvence


V oblasti prodloužené míchy a Varolova mostu (součásti mozkového kmene).

V prodloužené míše jsou umístěna jádra, v nichž se nacházejí neurony, které vysílají signály k motoneuronům dýchacích svalů a působí tak jejich kontrakci, což umožní nádech.
Existuje tzv. inspirační (=nádechová) skupina neuronů. Tyto neurony mají spontánní aktivitu = samy od sebe vysílají signály (podobným způsobem funguje i například srdce nebo trávicí systém. Neboli když vyjmete srdce z těla, tak bude (alespoň chvíli) samo tlouct.) Tyto neurony navíc mají specifický typ akčního potenciálu, který velmi pomalu stoupá (asi 2 vteřiny). To je proto, abychom se nadechovali pomalu a ne rychle. Všimněte si, že když dýcháte normálně, tak se bránice a další dýchací svaly stahují pomalu a postupně, a že nelapáte po dechu. Po oněch dvou vteřinách akční potenciál neuronů skončí a svaly relaxují. Drtivá většina klidových výdechů je spontánní, automatická a nevyžaduje žádnou kontrakci svalů.

Někteří neuroanatomové a neurofysiologové tvrdí, že existuje ještě tzv. exspirační (= výdechové) centrum, které se zapíná při usilovném dýchání, kdy potřebuje dýchat rychle, a tak se musí i normálně pomalý výdech zrychlit.

Dále existuje tzv. pneumotaktické centrum = centrum regulující rychlost dýchání. Existence tohoto centra potvrzuje domněnku, že kdyby toto centrum neexistovalo, tak budeme dýchat stále stejně rychle a stejně hluboce a žádná regulace nebude možná. Nicméně lidský mozek pneumotaktické centrum má, takže regulovat frekvenci a hloubku dechu směle můžeme. Toto centrum získává informace z chemoreceptorů a z dalších receptorů z těla. Dále například z limbického systému, to je důvod, proč rychleji a hlouběji dýcháme, když jsme naštvaní apod. Dostává informace z mozkové kůry, která reprezentuje naše vědomí, je tedy odpovědná například za hlubší nádech před skokem do vody, za zadržení dechu, když jsme pod hladinou apod...

Navíc existuje ještě centrum apnoe = centrum nedýchání. Jeho význam nikdo nechápe a pravděpodobně žádný nemá.

A teď konečně k původní otázce:

Představte si, že jdete na autobus. Na zastávku vidíte ze vzdálenosti 500m. Samozřejmě jede autobus dříve než měl, vy jej vidíte přijíždět. Naštěstí na zastávce stojí cestující, takže autobus musel zastavit, a řidič je právě odbavuje. Protože Vám Váš limbický systém sdělil, že budete pěkně naštvaní, když Vám ten autobus ujede, tak mozková kůra vydává rozkazy pro běh. Zapínají se svalové skupiny a Vaše tělo se dává do rychlejšího pohybu. Několik sekund pracují svaly na své zásoby energetických látek, které obsahují, jenže uběhnout 500m není na pár sekund, takže se bude muset zpracovávat i glukóza. Její spalování produkuje CO2 a spotřebovává O2. Hladina oxidu uhličitého postupně stoupá. Ze svalů se krev dostává do srdce, pak do plic a posléze do velkého tělního oběhu. Tudy se dostává i do oblasti centrálních chemoreceptorů. Ty časem zaznamenají vzestup hladiny oxidu uhličitého, což způsobí vzestup dechové frekvence, což má za následek: (1) zvýšení příjmu kyslíku, (2) zrychlené odstranění oxidu uhličitého, (3) zadýchávání. Doběhnete autobus a přestože již budete stát ve frontě na něj (protože na zastávce bylo docela dost lidí), budete zadýchaní. Proč? Když už dávno neběžíte. Je tomu tak proto, že v krvi je ještě stále dost oxidu uhličitého, svaly musí splatit své kyslíkové dluhy a také proto, že svaly musí doplnit své zásoby energie na další výkon, což také produkuje oxid uhličitý.