Fisiologia umana I - controllo nervoso della respirazione

Meccanica della respirazione

© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

2Sistema nervoso centrale erespirazione© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

3Circuiti complessi di controllodel respiro

• Motoneuroni frenici
• Motoneuroni respiratori toracici
• Motoneuroni addominali
• Neuroni premotori:
• Gruppo respiratorio ventrale (RVG)
• Complesso di Botzinger
• Proiezioni sensoriali (gangligiugulare e nodoso)
• Neuroni sensorimotori di ordinesuperiore e neuroni generatori delritmo:
• Complesso preBotzinger
• N. parabrachiale
• N. del rafe
• N, retrotrapezioide

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4Modulazione dell'attività respiratoria

• I neuroni respiratori si attivano quando ricevono un comando eccitatorio fasico
• I neuroni respiratori rimangono silenti quando ricevono un comando inibitorio fasico
• Il comando eccitatorio è periodico e induce la scaricaritmica di tutti I

neuroni• Fanno eccezione I neuroni pacemaker• Tre tipi di inibizione mediata sinapticamente:1. Inibizione reciproca2. Inibizione ricorrente3. Inibizione della transizione di fase© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 5

Attività motoria respiratoria© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 6

Neuroni respiratori• modello di generazione del ritmo respiratorio a due fasi:1. Fase inspiratoria (I)2. Fase espiratoria (E)• modello di generazione del ritmo respiratorio a tre fasi:1. Fase inspiratoria (I)2. Fase espiratoria iniziale(postinspirazione© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 7

Generazione del ritmo respiratorio© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 8

Il modello pacemaker (complesso preBotzinger)© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 9

Afferenze sensoriali: I chemocettori© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008 10

Afferenze sensoriali: I meccanocettori© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

11Proiezioni afferenti al NTS© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

12Ritmogenesi respiratoria• I: chemo-feedback• II: mechano feedback• III: non-feedback afferents• IV: centrogenic drive (or inhibition)© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

13MODELLI ANORMALI DI RESPIRAZIONE DA LESIONIDEL SNCMolti danni cerebrali e malattie producono alterazioni delrespiro. Poiché molte regioni cerebrali forniscono segnaliafferenti ai neuroni che generano il ritmo respiratorio,anche patologie di regioni non associate normalmentecon la generazione del respiro possono produrre unrespiro anomalo. Malgrado la natura diffusa di moltepatologie che danno origine ad alterazioni respiratorie,Fred Plum e colleghi hanno sistematicamentecaratterizzato numerose alterazioni respiratorieprovocate da specifiche patologie del SNC.© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

14Pattern di respiro anomalo aseguito di lesioni del SNC© G. Cibelli, 2008 Anno Accademico 2007-2008

Accademico 2007-2008

Respiro apneustico è caratterizzato da prolungati periodi inspiratori. Nell'uomo, il modello più frequente è caratterizzato da inspirazioni che durano 2-3 secondi alternantisi con prolungate pause inspiratorie. Nei gatti, i prolungati periodi inspiratori sono associati con plateau nell'attività inspiratoria che possono durare minuti (che portano a morte in assenza di respirazione artificiale). Il respiro apneustico si osserva in seguito a lesioni del ponte, che comprendono o che sono in prossimità del gruppo respiratorio pontino. Negli animali da esperimento, tale anomalia richiede, per essere generata, non solo la lesione del gruppo respiratorio pontino, ma anche l'interruzione delle afferenze vagali.

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