1.4 : Fisiologia della respirazione II: Controllo nervoso della respirazione

Il controllo nervoso della respirazione coordina varie reti e percorsi neurali per regolare la frequenza e la profondità della respirazione, soddisfacendo i requisiti di scambio di ossigeno e anidride carbonica del corpo. Questo sistema si adatta alle condizioni fisiologiche e ambientali, assicurando pattern respiratori ottimali.

Controllo centrale

Il tronco encefalico è il sito primario del controllo centrale e ospita centri respiratori:

• Il centro respiratorio midollare, che comprende il gruppo respiratorio dorsale o DRG e il gruppo respiratorio ventrale o VRG, è fondamentale per avviare il ritmo respiratorio di base. Il DRG innesca l'inspirazione attivando il diaframma e i muscoli intercostali, mentre il VRG facilita sia l'inspirazione che l'espirazione, specialmente in caso di elevata richiesta respiratoria.
• Il ponte contiene i centri pneumotassico e apneustico che modulano l'attività dei centri midollari. Questa modulazione affina la frequenza e la profondità respiratoria, migliorando la fluidità del processo respiratorio.

Input periferico

Gli input periferici dai chemocettori e dai meccanocettori informano i centri respiratori:

• I chemocettori monitorano i cambiamenti nella chimica del sangue, in particolare CO_2, O₂ e pH. I chemocettori centrali nel midollo rispondono alla CO_2 e al pH del liquido cerebrospinale, mentre i chemocettori periferici nei corpi aortico e carotideo regolano la frequenza e la profondità della respirazione per mantenere l'equilibrio.
• I meccanocettori, situati nei polmoni, nelle vie aeree, nella parete toracica e nel diaframma, includono recettori di stiramento che attivano il riflesso di Hering-Breuer per prevenire l'espansione eccessiva dei polmoni, e altri che rilevano l'irritazione delle vie aeree, la costrizione, lo sforzo muscolare e i cambiamenti di postura, influenzando i pattern respiratori.

Percorsi neurali

I percorsi efferenti collegano i centri di controllo del tronco encefalico ai muscoli respiratori attraverso i motoneuroni. Questa connessione attiva il diaframma (tramite il nervo frenico) e i muscoli intercostali, facilitando la respirazione.

Integrazione del controllo respiratorio

I segnali provenienti dai recettori centrali e periferici si integrano, consentendo ai centri di controllo respiratorio di ottimizzare lo scambio di gas in risposta alle variazioni della domanda metabolica. Ad esempio, i chemiorecettori migliorano la ventilazione in risposta all'aumento di CO_2 e alla diminuzione di O_2 durante l'esercizio fisico, mentre anche gli stimoli emotivi, elaborati tramite l'ipotalamo, possono modificare i pattern respiratori.

Il controllo nervoso della respirazione rappresenta un sistema sofisticato che regola con precisione la ventilazione per mantenere l'equilibrio interno e rispondere ai cambiamenti ambientali.