Concetti Chiave
- Il controllo della respirazione avviene attraverso la contrazione coordinata di muscoli scheletrici, con segnali provenienti dal ponte e dal midollo allungato nel sistema nervoso centrale.
- I recettori chimici nel midollo allungato e nelle arterie monitorano i livelli di CO2 nel sangue, influenzando la frequenza respiratoria per mantenere l'omeostasi.
- Un aumento dei livelli di CO2 nel sangue provoca una diminuzione del pH, stimolando un incremento della frequenza respiratoria per ridurre la concentrazione di CO2.
- Il livello di ossigeno ha un ruolo secondario rispetto al livello di CO2 nella regolazione della ventilazione, influenzando la frequenza respiratoria solo a basse concentrazioni.
- Il controllo della respirazione è un esempio di circuito di feedback negativo, che regola il sistema in risposta ai cambiamenti nei livelli di gas respiratori.
Il controllo della respirazione
La respirazione richiede la contrazione coordinata di diversi muscoli scheletrici. Il centro di controllo del respiro si trova in due aree del sistema nervoso centrale, che si trovano sotto l'encefalo: il ponte e il midollo allungato. Da queste aree partono i segnali nervosi che controllano i vari muscoli della respirazione.
Regolazione della profondità e velocità del respiro
La regolazione della profondità e della velocità del respiro aiutano a mantenere l'omeostasi della concentrazione dei gas respiratori nel sangue. Dei recettori chimici presenti nel midollo allungato e nelle arterie più grandi del corpo (aorta e arteria carotide), controllano i livelli di CO2 nel sangue. Dal momento che quest'ultimo è un prodotto di scarto della respirazione aerobica, il monitoraggio del suo livello è un sistema utile per determinare la velocità di consumo di ossigeno delle cellule. Quando il livello di CO2 nel sangue aumenta, la diminuzione del pH che segue, stimola i recettori a inviare un messaggio al midollo allungato e di conseguenza le cellule del midollo allungato provocano l'aumento della frequenza respiratoria, in modo che la concentrazione di CO2 nel sangue diminuisca. Bastano piccole variazioni della concentrazione di CO2 nell'aria che respiriamo per causare un aumento nella frequenza respiratoria.
Importanza del livello di ossigeno
Nella regolazione della ventilazione il livello di ossigeno è meno importante del livello di CO2 e ha effetti sulla frequenza solo quando scende a livelli molto bassi. Solitamente la quantità di ossigeno legato all’emoglobina è abbastanza alta da assicurare un grande margine di sicurezza.
Il controllo della respirazione è un esempio di circuito di feedback negativo.
Domande da interrogazione
- Quali sono le aree del sistema nervoso centrale responsabili del controllo della respirazione?
- Come viene regolata la profondità e la velocità del respiro?
- Qual è l'importanza del livello di ossigeno nella regolazione della ventilazione?
Il controllo della respirazione avviene in due aree del sistema nervoso centrale, il ponte e il midollo allungato, da cui partono i segnali nervosi per i muscoli respiratori.
La profondità e la velocità del respiro sono regolate da recettori chimici nel midollo allungato e nelle arterie, che monitorano i livelli di CO2 nel sangue. Un aumento di CO2 stimola l'aumento della frequenza respiratoria per mantenere l'omeostasi.
Il livello di ossigeno è meno cruciale rispetto al livello di CO2 nella regolazione della ventilazione, influenzando la frequenza respiratoria solo quando scende a livelli molto bassi, poiché normalmente la quantità di ossigeno legato all'emoglobina è sufficiente.
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