Механизм взаимодействия естественного и искусственного ритмов дыхания: Экспериментальное исследование тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Огородов, Александр Михайлович

• Огородов, Александр Михайлович
• кандидат биологических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Огородов, Александр Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Обзор литературы

1.1 .Дыхательный центр-регулятор дыхательной системы

1.2. Ритмогенез в дыхательном центре

1.3. Способы искусственного управления дыханием

2. Методика исследований..,

3. Результаты исследования

3.1. Влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты управляемого дыхания на перестройку естественного ритма дыхательного центра

3.2. Навязывание искусственного ритма нейронам и дыхательным движениям посредством стимуляции блуждающего нерва и нейронных группировок дыхательного центра

3.3. Соотношение естественного и искусственного ритмов дыхания

при стимуляции диафрагмального нерва

3. 4. Восстановление ритмического дыхания при стимуляции

дыхательного центра

3.5. Заключение

Выводы

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Механизм взаимодействия естественного и искусственного ритмов дыхания: Экспериментальное исследование»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Изучение структурной и функциональной организации дыхательного центра в конечном счете предполагает возможность целенаправленного использования установленных закономерностей деятельности для коррекции нарушений дыхания и устранения дыхательной недостаточности. В клинике при терапии многих форм дыхательной недостаточности, а также в хирургической практике для обеспечения адекватного газообмена широко применяют искусственную вентиляцию легких. Оптимальность использования искусственной вентиляции легких жестко связана с учетом особенностей навязывания искусственного ритма дыхания (при наличии у пациента остаточной дыхательной активности) и возможности восстановления полноценной естественной вентиляции легких (при возобновлении автоматической активности дыхательного центра).

При осуществлении любого варианта искусственной вентиляции легких одной из важных проблем является обеспечение синхронизации ритма аппарата искусственной вентиляции с ритмом спонтанного дыхания. Частным практическим вопросом в этой проблеме является изучение возможности усвоения дыхательным центром любого искусственного ритма дыхания. Для характеристики авторитмических свойств дыхательных нейронов определенный интерес представляет способность дыхательного центра к изменению естественного ритма при различных возмущениях, вызванных разными вариантами искусственной вентиляции легких. В литературе имеются немногочисленные сведения о конкретных условиях, благоприятствующих или противодействующих навязыванию искусственного ритма при проведении искусственной вентиляции легких (A.M. Кулик, Л.Н. Кондратьева, 1969; B.C. Раевский, 1948,1964; A.A. Чу-маченко, В.Н. Ефимов, 1970; В.А. Сафонов и др., 1980).

В клинической практике с целью устранения десинхронизации ритма работы устройства для управления дыханием с ритмом спонтанной дыхательной активности используют, как правило, режим гипервентиляции; при невозможности достижения синхронизации осуществляют управляемое дыхание в условиях миорелаксации.Для обеспечения адекватного управляемого дыхания и максимального уменьшения побочных эффектов, связанных с десинхронизацией или применением миорелаксантов, особое значение приобретает выяснение условий и диапазона усвоения частоты управляемого дыхания. Согласно литератур-

ным данным, ритм искусственной вентиляции усваивается в диапазоне частоты дыхания от 16 до 32 (B.C. Раевский, 1948,1964) или от 16 до 45 циклов в 1 мин (A.M. Кулик, JI.H. Кондратьева, 1969); и усвоение ритма дыхания зависит от функционального состояния дыхательного центра, объемов вдуваемого воздуха, а также вида использованных в эксперименте животных.

Экспериментальными и клиническими исследованиями доказана возможность проведения электрической стимуляции диафрагмального дыхания при воздействии "на различные уровни эфферентного звена дыхательной системы (Bilgutay et al., 1970, Daggett et al., 1970, Glenn et al., 1973). При этом значительный интерес представляют возможности усвоения дыхательным центром ритма искусственных раздражений и характер происходящей при электростимуляции перестройки активности дыхательных нейронов.

Возможность осуществления управляемого искусственного дыхания путем непосредственной стимуляции структур дыхательного центра привлекает все большее внимание. Известно, что электрическое раздражение определенных зон дыхательного центра вызывает разнообразные изменения активности различных групп дыхательных нейронов (B.C. Буданцев, 1983; В.А. Бойцов, 1987.В.Е.Якунин, 1993).

Настоящая экспериментальная работа была направлена на решение упомянутых вопросов.

Целью настоящего исследования явилось изучение условий, механизмов и возможностей управления функцией внешнего дыхания при определенных соотношениях объем - частота вдувания воздуха и усвоения дыхательным центром искусственного ритма при адекватном раздражении блуждающего нерва, электрической стимуляции диафрагмального нерва или при непосредственной стимуляции структур дыхательного центра.

В соответствии с этим были поставлены следующие задачи:

1. Определить влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты управляемого дыхания на усвоение дыхательным центром искусственного ритма.

2. Изучить возможности навязывания искусственного ритма нейронам дыхательного центра и дыхательным движениям посредством стимуляции блуждающего нерва.

3. Установить характер усвоения искусственного ритма дыхания при стимуляции диафрагмального нерва.

4. Изучить возможности восстановления ритмической функции внешнего дыхания путем электростимуляции структур дыхательного центра продолговатого мозга.

Иовизиа исследования. Новизна результатов настоящего исследования определяется сравнительными особенностями навязываемого искусственного дыхательного ритма с помощью различных методов, начиная со стимуляции блуждающего и диафрагмального нервов и заканчивая непосредственным раздражением структур дыхательного центра, в сопоставлении эффективности показателей внешнего дыхания и напряжения газов крови.

Впервые систематизированно определено влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты управляемого дыхания на перестройку естественного ритма дыхательного центра.

Показано, что при искусственной вентиляции легких усваиваются только те частоты искусственного растяжения легких, которые меньше естественной частоты дыхания. Чем больше различаются собственная частота дыхания и искусственно навязываемая, тем больший объем воздуха необходим для усвоения дыхательным центром ритма искусственной вентиляции легких.

Доказано, что при высокой естественной частоте дыхания или глубоком наркозе навязываемый ритм не усваивается.

Впервые количественно установлено соотношение естественного и искусственного ритмов дыхания при стимуляции диафрагмального нерва и отмечено повышение показателей внешнего дыхания и напряжения 02 и С02 в артериальной крови при разных режимах усвоения искусственного ритма.

Навязывание искусственного ритма с прекращением спонтанной частоты разрядов дыхательных нейронов происходит при расположении раздражающих электродов в районе до 1 мм латеральнее средней линии, 2 мм ростральнее задвижки на глубине 3—5 мм с дорсальной стороны продолговатого мозга.

Уточнены зоны стимуляции, реакции дыхательных нейронов и возможности восстановления ритмического дыхания при стимуляции дыхательного центра.

Теоретическая и практическая значимость результатов. Исходя из того, что дыхательный центр образует общий дляхемо- и механорецеп-торного контуров регулирующий узел, в котором замыкаются цепи обратных связей по обоим контурам и тем самым обеспечивается управление дыханием, нами показано, что вмешательство как в афферентное (блуждающий нерв), так и в эфферентное (диафрагмальный нерв) звенья может вызвать усвоение нового искусственного ритма генерации дыхательного центра.

Были определены условия управления дыхательными движениями, с одной стороны, благоприятствующие усвоению искусственного ритма

— увеличение объема нагнетаемого воздуха и использование частот, меньших спонтанной частоты дыхания и, с другой стороны, препятствующие переключению ритмической активности дыхательных нейронов на новый ритм — очень большие различия между спонтанной и навязываемой частотами дыхательного ритма или высокая естественная частота ритмогенеза.

Предложенный экспериментальный метод восстановления и нормализации ритмической активности дыхательных нейронов и дыхательных движений посредством стимуляции структур дыхательного центра имеет большие перспективы использования в медицинской практике. В связи с этим представляются весьма важными дальнейшие изыскания на пути практического применения этого способа искусственной вентиляции легких.

Основные положения, представляемые к защите:

1. Возможно усвоение дыхательным центром наркотизированных спонтанно дышащих кошек искусственного ритма при адекватном раздражении рецепторов растяжения вентиляторного аппарата (искусственном раздувании легких) или электрической стимуляции блуждающего нерва. При искусственной вентиляции легких усваиваются только те частоты искусственного растяжения легких, которые меньше естественной частоты дыхания.

2. Чем больше отличается собственная частота дыхания от искусственно навязываемой, тем больший объем воздуха необходим для усвоения дыхательным центром ритма искусственной вентиляции легких. Величина дыхательного объема определяет также быстроту и полноту усвоения ритма.

3. Процесс усвоения ритма искусственной вентиляции легких зависит от функционального состояния организма в целом и нейронов дыхательного центра в частности: при высокой естественной частоте дыхания или глубоком наркозе навязываемый ритм не усваивается.

4. Электростимуляция диафрагмального нерва вызывает полное или частичное усвоение ритма стимуляции в исследуемом диапазоне соотношения естественного и искусственного ритмов дыхания с перестройкой функционирования всех звеньев дыхательной системы, включая дыхательные нейроны и мышцы. Показатели дыхательного объема и минутного объема дыхания при разных режимах усвоения искусственного ритма на 60—70 % выше, чем при естественном дыхании (при этом четко увеличивается р02 и несколько уменьшается рС02 в артериальной крови).

5. Навязывание искусственного ритма с полным прекращением естественной частоты разрядов дыхательных нейронов происходит только при расположении раздражающего электрода в районе до 1 мм

латеральнее средней линии, 2 мм ростральнее уровня задвижки на глубине 3—5 мм с дорсальной стороны продолговатого мозга. Стимуляция нейронов продолговатого мозга вне указанного района не приводит к усвоению искусственной частоты дыхания. При искусственной вентиляции, вызванной электростимуляцией дыхательного центра, дыхательный объем увеличивается по сравнению с периодом, предшествующим стимуляции.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Дыхательный центр — регулятор дыхательной системы

Как известно, экспериментальное изучение деятельности дыхательного центра началось исследованиями Legallois (1812,1830), Flourens (1842) (см. H.A. Миславский, 1885; К. Гейманс, Д. Кордье, 1940; М.В. Сергиевский, 1950). За прошедшие годы произошло много перемен в методах исследований и уточнений в представлениях о дыхательном центре. Не следует, однако, забывать, что Legallois (1812) впервые указал на то, что дыхательный центр находится в продолговатом мозгу, а Flourens (1842) отметил, где именно в продолговатом мозгу следует искать дыхательный центр. H.A. Миславский (1885) первым достаточно точно и аргументированно описал местонахождение дыхательного центра. Нормальное протекание процессов внутреннего (тканевого) и внешнего дыхания в различных условиях среды, их взаимодействие и координация осуществляются благодаря наличию нервных регуляторных механизмов, являющихся составной (и неотъемлемой) частью дыхательного центра. Они обеспечивают прием и переработку информации, а также посылку к эффекторам управляющих сигналов (команд). Именно нервный аппарат объединяет отдельные части (звенья) дыхательной системы в единую функциональную систему, поэтому плодотворный анализ ее деятельности и правильное понимание соответствующих нейрофизиологических механизмов возможны только при целостном рассмотрении всех звеньев в их взаимодействии.

Основным назначением дыхательной системы является поддержание оптимального газового состава в крови и тканях в соответствии с интенсивностью окислительного метаболизма и, в этой связи, ее участие в обеспечении постоянства внутренней среды организма. Структурно-функциональная схема дыхательной системы включает два контура регулирования: хеморецепторный и механорецепторный.

Сигналы из дыхательного центра управляют работой вентиляторного аппарата, который является в то же время исполнительным звеном в ведущем хеморецепторном контуре регулирования дыхательной системы. Объем вентиляции легких влияет на газообмен в альвеолах и систему транспорта газов кровью. Регулируемые параметры (газовые показатели крови) контролируются посредством датчиков (центральных и периферических хеморецепторов), импульсы от которых поступают к регулятору

(дыхательному центру).

Задачей механорецепторного контура является управление степенью сокращения дыхательных мышц в каждый момент времени и тем самым поддержание параметров внешнего дыхания в соответствии с поступающими из дыхательного центра командами, определяемыми требуемым объемом вентиляции. Эти команды поступают к мотонейронам спинного мозга, импульсация от которых по диафрагмальному и межреберным нервам подается к дыхательным мышцам и вызывает их сокращение. В результате приводится в действие вентиляторный аппарат мышцы-легкие. Степень сокращения мышц и растяжения легких контролируется посредством механорецепторов. Импульсация от них проходит в дыхательный центр, с одной стороны, по межреберным нервам и восходящим путям спинного мозга от рецепторов дыхательных мышц, с другой — по блуждающим нервам от рецепторов легких, замыкая, таким образом, контур механорецепторного управления (В.Б. Феник, 1992; Л. Л. Шик, 1994).

Следовательно, дыхательную систему можно рассматривать как открытую, адаптивную, многоэкстремальную систему автоматического регулирования по отклонению, в которой управление дыханием и стабилизация газовых показателей крови осуществляются по принципу обратной связи: отклонения регулируемых переменных (РаС02 и Ра02) от требуемых значений воздействуют на дыхательный центр таким образом, что происходят изменения минутного объема дыхания, приводящие к компенсаторному уменьшению возникших отклонений.

Дыхательный центр в целом — это нервный центр или совокупность нервных структур, образующих общее для двух контуров регулирующее звено, через которое замыкаются цепи обратных связей по обоим контурам (ОойзсИаШ: е1 а1. Д 994).

Главной задачей дыхательного центра как дыхательного регулятора является участие в работе замкнутой цепи хеморецепторного управления и в этом смысле выполнение основного назначения дыхательной системы в целом. Проанализируем механизм работы этого контура (регулирующей подсистемы), условно отделив его от остальной части системы. Главная задача дыхательного центра — регулировать газообмен. В структуре дыхательного центра выделен в качестве отдельного блока регулятор по хеморецепторному контуру. На входы этого регулятора, с одной стороны, поступают сигналы так называемой уставки, которые определяют требуемые в текущий отрезок времени значения основных регулируемых переменных (напряжения газов в крови). С другой стороны, в регулятор поступает информация от хеморецепторов, участвующих в контроле реального напряжения газов в артериальной крови и спинномозговой

жидкости. Разница значений этих входных сигналов приводит в действие регулятор, который оказывает соответствующее влияние на исполнительный аппарат, изменяя в нужную сторону величину минутного объема дыхания (объемную скорость вентиляции) и вызывая уменьшение имеющейся разницы сигналов.

У большинства позвоночных животных вентиляция легких осуществляется не проточно, а возвратно-поступательно, посредством ритмических сокращений дыхательных мышц, приводимых в действие соответствующими командами из центральной нервной системы. Дыхательный центр, таким образом, должен включать в себя нейронные структуры, образующие автономный генератор колебаний, задающий ритм дыхательных движении. Именно такое положение имеется в реальной схеме дыхательного центра млекопитающих. Интегральные показатели дыхательного ритма (амплитуда колебаний, их частота и др.) определяются значениями входных сигналов из блока хеморегулятора. Выходная активность автогенератора имеет вид ритмического процесса, содержащего всю информацию, необходимую для управления исполнительным вентиляторным аппаратом дыхательной системы.

Вентиляторный аппарат дыхательной системы приводится в действие, в основном, диафрагмальной и межреберными мышцами. Управление дыхательными мышцами так же, как и другими мышцами организма, осуществляется по принципу отрицательной обратной связи по отклонению. Контур управления межреберными мышцами замыкается на сегментарном уровне и обеспечивает относительное постоянство заданной длины мышцы при изменениях нагрузки на нее. Мотонейронный комплекс спинного мозга выполняет роль регулятора в этом контуре управления мышцами (Б.П. Пашкевич, 1992; В.И. Миняев, 1994).

Работа диафрагмальной мышцы по управляющим алгоритмам практически не отличается от межреберных дыхательных мышц. Разница состоит лишь в том, что регулирующий блок механорецепторного контура управления диафрагмой (механорегулятор) расположен непосредственно в нейронных структурах дыхательного центра. Управляющая переменная (уставка), которая определяет требуемую величину растяжения мышц в каждый момент времени, поступает на механорегулятор с выхода автогенератора дыхательного центра в виде ритмического сигнала.

Механорецепторы через блуждающие нервы посылают в область дыхательного центра (к механорегулятору и через него — к автогенератору) сигналы о текущем состоянии легких и диафрагмы. Эти сигналы сравниваются с управляющими командами из автогенератора. В результате обработки информации механорегулятор дыхательного центра посылает к мотонейронам диафрагмы необходимую в данный

момент команду. Таким образом, функциональная схема дыхательного центра представляет собой систему из трех основных блоков: хемо-регулятора, автогенератора и механорегулятора (В.Б. Феник, 1992).

Таким образом, дыхательный центр является регулятором дыхания, состоящим из трех функциональных блоков — хеморегулятора, автогенератора дыхательной ритмики и механорегулятора, работа которых обеспечивается нейронами продолговатого мозга.

1. 2. Ритмогенез в дыхательном центре

Несмотря на значительное время изучения проблемы генеза автоматической или ритмической деятельности дыхательного центра, она не решена ввиду огромной сложности. Одна из основных трудностей состоит в том, что до настоящего времени не установилось единое мнение о строении дыхательного центра.

Согласно мнению большинства исследователей, у позвоночных животных дыхательный центр расположен в продолговатом мозгу, в основном в той части, разрушение которой обусловливает прекращение дыхательных движений. Только этому, как обычно пишут, бульбарному дыхательному центру и никакой другой области большого мозга присуще особое свойство: обеспечивать автоматическую смену вдоха выдохом и выдоха вдохом. Отделение продолговатого мозга от верхних отделов головного мозга, проведенное во время глубокого наркоза, не прекращает автоматической деятельности, но резко ослабляет или исключает приспособление ее к изменяющейся жизнедеятельности организма. Само собой разумеется, что в деятельности и, следовательно, в регуляции дыхания участвуют все отделы центральной нервной системы, которые, получая информацию от различных органов, могут передать ее в дыхательный центр через функционально подвижные "созвездия нервных центров" (термин, предложенный A.A. Ухтомским) и, таким образом, обеспечивать приспособительные реакции. Это регулирующее действие различных областей неодинаково и зависит от количества и особенностей получаемой ими информации. Традиционно при исследовании функции дыхательного центра главное внимание уделяют так называемой автоматии и значительно меньше — регуляторной деятельности центра.

Отчетливые различия в понимании механизма образования ритмической деятельности дыхательного центра определились уже к середине XIX в. и сохраняются до настоящего времени. Все гипотезы о природе ритмогенеза в самом общем виде могут быть сведены к двум основным: рефлекторной и автохтонной, хотя имеется множество

модификаций, в которых совмещаются оба эти предположения. Согласно наиболее старому из них автоматия дыхательного центра — рефлекторного происхождения. Первоначально это мнение высказали Brache (1836), Marshal-Hall (1837), Traube (1846). Сторонниками рефлекторной гипотезы главное значение в организации авторитмической деятельности дыхательного центра придается притоку афферентных импульсов, преобразуемых в центре в залповую активность (М.В. Сергиевский, 1950; Р.Ш. Габдрах-манов, 1975; М.В. Сергиевский и др., 1975). Возможность ритмической работы дыхательного центра связывают с особенностью его строения (прежде всего с возможностью образования круговых ритмов возбуждения), обменом веществ, а также с гуморальными влияниями (М.В. Сергиевский и соавт., 1993; Gottschalk, 1994).

Не вызывает сомнения необходимость поступления афферентных импульсов для возбуждения ритмического процесса. Следует оговорить, что для поддержания общего уровня возбудимости и жизнедеятельности в ее любой форме у нервного центра как живой термодинамически открытой системы требуется постоянное взаимодействие со средой не только по сигнальным, но и по энергетическим каналам, что вытекает из принципа "устойчивого равновесия" (Э.С. Бауэр, 1935). Вместе с тем признание существенной роли непрерывного потока импульсов для формирования периодики еще не объясняет принципов организации нейронного механизма дыхательного центра.

В соответствии с автохтонной гипотезой ритмическая деятельность дыхательного центра формируется из непрерывной (тонической) импульсации за счет периодических тормозных влияний, поступающих по афферентным каналам с периферии или из вышележащих отделов мозга. Однако показано, что ритмообразование в дыхательном центре возможно без поступления периодических афферентных сигналов. Кроме того, установлено, что минимальная нейронная структура, способная к генерации дыхательного ритма, ограничена латеральным участком продолговатого мозга и не требует каких-либо периодических воздействий из других систем мозга.

Согласно одной из значительных модификаций этой гипотезы, сформулированной Rosenthal (1862), Langendorff (1888), Geppert, Zuntz (1888). автоматическая деятельность обусловлена самовозбуждением его нейронов. В настоящее время этого мнения придерживается подавляющее большинство специалистов в области физиологии дыхания, что, однако, не может служить доказательством его истинности. Оно было бы убедительным, если бы основывалось на экспериментальных наблюдениях, проведенных на теплокровных животных с полностью деафферен-тированным дыхательным центром. Однако достаточного числа таких

наблюдений никому получить не удалось, хотя такое заключение сделано достаточно обосновано (В.Ф. Пятин, O.A. Никитин, 1998). Сторонниками гипотезы самовозбуждения нейронов в ее различных модификациях проведено много интересных наблюдений, получено много важных и интересных фактов об организации и деятельности дыхательного центра, но вся совокупность многочисленных наблюдений еще не вскрыла сущность важной проблемы (Ogilvie et al., 1992).

Отсутствие доказательств существования клеточных пейсмекеров у млекопитающих направляет исследователей на изучение взаимоотношений дыхательных нейронов, которое используют для подтверждения гипотезы клеточного взаимодействия (сетевого генератора). Гипотеза нейронной сети (цепи) основывается на возможности циркулирования возбуждения по кругу (круговые ритмы возбуждений, реверберирующие циклы), что по мнению авторов, лежит в основе ритмической активности нейронов. Без взаимодействия нейронов никакая единичная клетка не способна генерировать ритм. Признание реверберирующего механизма предполагает, что частота колебаний обусловлена временем проведения возбуждения и синаптическими задержками. Однако для циклов с периодом более 3 с маловероятно существование реверберирующей цепи нейронов, так как необходимо слишком большое число нейронов (Baumgarten, 1974; Feldman, Smith, Liu, 1991).

В последние годы оживляется гипотеза об автоматии дыхательного центра, сформулированная еще Marckwald (1887), в основу которой положены наблюдения Hering и Breuer (1868): "Вдох вызывает выдох, а выдох вызывает вдох". По Marckwald (1887) вдох возникает в результате самовозбуждения инспираторных нейронов. Их самовозбуждение не доходит до конца, ибо затормаживается афферентными импульсами (приходящими преимущественно от рецепторов легочной ткани), а также импульсами, поступающими от так называемого пневмотаксического центра варолиева моста (Bradley et al., 1975 ; Euler, Trippenbach, 1976; Cohen, 1980).

Современные гипотезы, объясняющие генез дыхательного ритма, исходят из существования и взаимодействия инспираторного и экспираторного классов нейронов (бистабильный осциллятор) или нескольких групп дыхательных нейронов (мультистабильный осциллятор). Исходя из гипотезы бистабильного осциллятора, инспираторные нейроны всегда возбуждают экспираторные, а последние — всегда тормозят (поэтому их называют "антиинспираторными") инспираторные единицы (Pitts, 1946). Более поздняя версия — инспираторные и экспираторные нейроны тормозят друг друга (Burns, Salmoiraghi, 1960; Salmoiraghi, Burns, 1960). По мнению последних авторов, нейроны каждого класса связаны между

собой возбуждающими связями и имеют различную возбудимость и рефрактерный период. Инициировать залповую активность нейронов могут любые афферентные воздействия. Основная роль в прекращении залпа в этой модели отводится утомлению нейронов и реципрокному торможению. Несостоятельность утомления дыхательных неройнов при объяснении генеза ритма показана, в частности, в работах И.А. Кедер-Степановой и соавт. (1970, 1981). Высказано мнение, что связи между инспираторными и экспираторными группами нейронов могут быть асимметричными и более сложными, чем реципрокные отношения (Hildebrandt, 1977; Richter, 1982). Считают, что реципрокное торможение между инспираторными и экспираторными нейронами может существовать только при форсированном дыхании, но оно недостаточно для поддержания ритмогенеза у животного с дыханием типа эйпноэ (Wyman, 1976). Поскольку при внутриклеточных исследованиях дыхательных нейронов тормозной постсинаптический потенциал наблюдался только у экспираторных нейронов,а также с учётом того факта,что экспираторные клетки вентрального дыхательного ядра не имеют синаптических связей с инспираторными нейронами, реципрокное торможение между этими классами нейронов отрицается (И.А. Кедер-Степанова, 1966; Bredley et al., 1975; Cohen et al., 1976; Lipski, 1977; Batsei, Lines, 1978; B.A. Сафонов и др., 1980).При внутриклеточном отведении установлено,что все типы дыхательных нейронов имели постсинаптический шум, изменяющийся по величине в пределах всего дыхательного цикла (Richter et al., 1979).Это не согласуется с предположением даже о незначительной пейсмекерной активности.

Опыты Hering и Breuer (1868), а затем Head (1889), результатом которых явился вывод о том, что вдох вызывает выдох, а выдох обусловливает вдох, послужили как бы толчком для многочисленных исследований механизма смены фаз дыхательного цикла. В этой формуле имеется большой простор не только для разнообразных исследований, но и для создания различных гипотетических построений с косвенными доказательствами правильности гипотез или без всяких экспериментальных доказательств.

Основное допущение в сделанных предположениях состоит в том, что вдох возникает якобы благодаря самовозбуждению инспираторных нейронов или части из них, но процесс самовозбуждения не развивается беспредельно, поскольку возбуждение инспираторных нейронов затормаживается импульсами, поступающими из расширяющихся легких, а также из варолиева моста. При этом упускают из виду, что смена фаз дыхательного цикла происходит и после нарушения связей дыхательного центра с легкими и варолиевым мостом. Следовательно, для заторможи-

вания инспираторных нейронов необходим еще какой-то механизм (см. В.Ф. Пятин, О.Л. Никитин, 1998).

Неясным остается также механизм возникновения выдоха. Ряд исследователей отрицает участие экспираторных нейронов в ритмогенезе (Euler et al., 1973; Bradley et al., 1975) или отводит им второстепенную роль (Cohen, 1979). Множество фактов противоречит такому взгляду При разнообразных физиологических и патологических состояниях животного (введение в кровеносное русло адреномиметиков и адренолитиков, раздражение инспираторных и экспираторных "точек" дыхательного центра, кровотечение) возможно развитие инспираторного или экспираторного апноэ, при котором дыхательные нейроны противоположной группы угнетаются полностью или частично (М.В. Сергиевский и др., 1975; В.А. Сафонов и др., 1980). Многими авторами отмечено, что возобновление дыхательных движений после различных воздействий может начинаться как с фазы вдоха, так и выдоха.

Ответственную роль в генезе дыхательной периодики Cohen (1979) отводит механизму, посредством которого возбуждающие сигналы к инспираторным нейронам окончательно организуют их залпы активности, и механизму тормозных взаимодействий между инспираторными и экспираторными нейронами. Прогрессивное увеличение частоты разрядов (наиболее типичный образец разрядов для инспираторных и экспираторных нейронов) объясняется ревозбуждающими связями между нейронами сходного типа (Salmoiraghi, Burns, 1960; Cohen, 1970). Последнее подтверждается коротколатентными синхронизированными залпами (высокочастотными осцилляциями) инспираторных нейронов, что указывает на их общее возбуждение (Cohen. 1976, 1981; Feidman et al., 1984). Возбуждающие синхронизирующие синаптические потенциалы создают конфигурации разрядов нейронов ядра одиночного пути, а также двойного и позадидвойного ядер. Внутриклеточные исследования показали, что большинство или, возможно, все инспираторные нейроны двойного и позадидвойного ядер получают высокосинхронизированный возбуждающий синаптический вход из других структур "понто-медуллярного комплекса", который десинхронизируется в последней трети вдоха (Mitchell, Herbert, 1974). Высказано соображение, что за такую синхронизацию ответственен доминирующий дыхательный генератор, локализованный в дорсальном дыхательном ядре (Richardson, Mitchell, 1982).

Следовательно, автогенератор, формирующий ритмический колебательный процесс и обусловливающий возвратно-поступательные движения вентиляторного аппарата, расположен в ретикулярной формации продолговатого мозга, его субстратом служит нейронная сеть, объединен-

ная дендритными связями со специализированными синапсами. Предполагают, что ритмообразующие нейроны находятся в ядрах дорсальной дыхательной группы: здесь сосредоточены бульбоспинальные нейроны, имеющие моносинаптический выход на основную инспира-торную мышцу — диафрагму, сюда же ведут афферентные пути от хемо-и механорецепторов дыхательной системы. Однако одновременное повреждение и даже разрушение как дорсальной, так и вентральной группы дыхательных ядер у кошек не прекращает дыхательной ритмики, хотя и ведет к гипервентиляции (В.Д . Глебовский, 1987; Euler, 1986; Feldman et al., 1986; Hwang, St. John, 1988). Оказалось, что даже значительное разрушение области ядра одиночного пучка, где локализованы "первичные" инспираторные нейроны, не устраняло ритмического дыхания подопытных животных (Т.И. Шимараева и др., 1986). Правда, у новорожденных крысят пейсмекерные нейроны как будто обнаружены в ростровентрикулярном ядре (Onimaru, Homma, 1987; Onimaru et al., 1988), но на взрослых животных подобных данных не получено. Пока недостаточно убедительны и попытки найти источники дыхательной ритмики в таких структурах, как латеральное парагигантоклеточное ядро (Euler, 1986).

Нам представляется гораздо правдоподобнее допущение о диффузном распределении ритмообразующих ассоциаций нейронов по всей области локализации дыхательного центра.

Очень важно, далее, подчеркнуть, что непременным условием ритмогенеза является приток к дыхательным нейронам возбуждающей импульсации. Доказано, что дыхательный центр функционирует только при наличии определенного тонического входа. Лишение центра его афферентных связей с соответствующими приборами у наркотизированных животных приводит к остановке дыхания (Schlafke, 1973, и др.). К таким приборам относятся рецепторы дыхательного аппарата и хемо-рецепторы, артериальные и медуллярные. Хорошо известно, что центральный дыхательный механизм теряет свою ритмическую активность, если прекращается его хеморецепторная стимуляция. Определяющее значение при этом имеет функция бульбарных хемочувствительных структур (В.Ф. Пятин, 1988,1998).

Однако ритмогенез не является главной целью дыхательного центра. Его основная задача — регуляция дыхания, т. е. обеспечение требуемого уровня объемной скорости вентиляции (и, следовательно, интенсивности работы автогенератора), необходимого для компенсации разницы между командами уставки и сигналами, приходящими от хеморецепторов.

В продолговатом мозге расположены нейроны, воспринимающие хеморецепторную сигнализацию и осуществляющие соответствующие

приспособительные дыхательные реакции, задавая режим функционирования автогенератора. Необходимо отметить, что в окончательном виде режим функционирования генератора ритмической активности формируется в механорегуляторе дыхательной системы. Основное назначение блока механорегулятора заключается в обеспечении работы контура управления дыхательными мышцами: инспираторными (диафрагмальные, наружные межреберные и межхрящевые участки внутренних межреберных- мышц краниальных межреберий) и экспираторными (брюшные-прямые и косые и межкостные участки внутренних межреберных мышц). Управляющие команды поступают на блок механорегулятора с выхода генераторного блока дыхательного центра и представляют собой ритмический процесс.

Таким образом, центральные механизмы механорегуляции, также как и хеморегуляции, локализованы в продолговатом мозге и непременно участвуют в формировании выходной активности автогенератора дыхательного центра.

Итак, для объяснения ритмогенеза в дыхательном центре используют разнообразные подходы. Имеющиеся на современном этапе сведения пока недостаточны для признания пейсмекерной природы происхождения дыхательного ритма. При синаптическом подходе (межнейронного взаимодействия) к пониманию механизма ритмогенеза необходимо иметь четкие представления о структурах и типах нейронов, обеспечивающих эту функцию, связях между нейронными группировками и отдельными нейронами генератора дыхательного ритма, а также о характере отношений регулирующих афферентных и центральных звеньев.

1. 3. Способы искусственного управления дыханием

Нарушения дыхания требуют незамедлительной компенсации, поэтому повсеместное распространение получили способы искусственного дыхания, основанные на различных принципах подачи газовой смеси в легкие под положительным давлением. Такие способы искусственной вентиляции легких являются неадекватными для дыхательной системы организма, требуют постоянного наблюдения и коррекции параметров вентиляции в зависимости от газового состава крови. При продолжительной искусственной вентиляции с положительным давлением возможны патологические процессы, приводящие к нарушению газообмена: задержке секрета в трахеобронхиальном дереве, ателектазы, пневмонии, интерстициальные отеки легких. Кроме того, ввиду громоздкости, значительной массы и привязанности к сетевым источникам

питания аппаратов искусственного дыхания чрезмерно затруднено их использование в полевых условиях и при транспортировке пациента. Многообразие этиологии и проявлений дыхательной недостаточности побуждает к дальнейшей разработке способов компенсации, восстановления или искусственной замены дыхательной функции, лишенных недостатков механических респираторов.

Известны 4 основных способа искусственного дыхания: 1) ритмичное нагнетание в легкие воздуха или газовых смесей; 2) создание внешнего вакуума для пассивного расширения грудной клетки; 3) искусственная оксигенация крови и удаление из нее С02 вне организма (экстракорпорально) и 4) электрическая стимуляция дыхания (главным образом, посредством раздражения диафрагмального нерва).

При осуществлении любого варианта искусственной вентиляции легких одной из важных проблем является обеспечение синхронизации ритма аппарата искусственной вентиляции с ритмом спонтанного дыхания. Частным практическим вопросом в этой проблеме является изучение возможности усвоения дыхательным центром любого вида искусственного ритма дыхания. Для характеристики авторитмических свойств дыхательных нейронов определенный интерес представляет способность дыхательного центра к изменению естественного ритма при различных возмущениях, вызванных разными вариантами искусственной вентиляции легких. В литературе имеются немногочисленные сведения о конкретных условиях, благоприятствующих или противодействующих навязыванию искусственного ритма при проведении искусственной вентиляции легких (A.M. Кулик, JI.H. Кондратьева, 1969; B.C. Раевский, 1948,1964; A.A. Чумаченко, В.Н. Ефимов, 1970; В.А. Сафонов и др., 1980).

В клинической практике с целью устранения десинхронизации ритма работы устройства для управления дыханием с ритмом спонтанной дыхательной активности используют, как правило, режим гипервентиляции; при невозможности достижения синхронизации осуществляют управляемое дыхание в условиях миорелаксации (В. А. Неговский, 1960). Для обеспечения адекватного управляемого дыхания и максимального уменьшения побочных эффектов,связанных с десинхронизацией или применением миорелаксантов,особое значение приобретает выявление условий и диапазона усвоения частоты управляемого дыхания (В.А. Сафонов и др., 1981). Согласно литературным данным, ритм искусственной вентиляции усваивается в диапазоне частоты дыхания от 16 до 32 (B.C. Раевский, 1948, 1964) или от 16 до 45 циклов в 1 мин (A.M. Кулик, Л.Н. Кондратьева, 1969); и усвоение искусственного ритма дыхания зависит от функционального состояния дыхательного центра, объемов вдуваемого воздуха, а также вида использованных в эксперименте

животных.

В случаях, когда дыхательные мышцы и легкие органически не поражены, более физиологичным методом искусственной вентиляции по сравнению со способами нагнетания воздуха в легкие представляются различные методы электростимуляции дыхания, которые улучшают гемодинамику и распределение газа в легких и снижают внутриаль-веолярное давление. Электрическая стимуляция дыхания может быть осуществлена путем воздействия на регуляторные и исполнительные механизмы практически всех уровней дыхательной системы: продолговатый мозг, сегменты спинного мозга, диафрагмальные и межреберные нервы, диафрагму, межреберные и брюшные мышцы (Б.П. Пашкевич, 1992).

Электрическая стимуляция дыхания испытана при острой дыхательной недостаточности в случаях отравления барбитуратами, передозировки депрессантов, после операций на спинном мозге (Гешелин, 1960; Ю.Ю. Бредикис, 1974; Ю.Н. Огурцов и др., 1977) и при хронической дыхательной недостаточности в случаях бронхиальной астмы, опухолей мозга, энцефалита, бульбарного полиомиелита и др. (Ю.Ю. Бредикис, 1974; Ю.Н. Огурцов и др., 1977). Сюда можно отнести целый ряд патологических состояний организма, возникающих при различных видах асфиксии, травмах спинного мозга, повреждениях нервов, отравлениях некоторыми газами, хирургических операциях на спинном мозге, при гипоксии и дыхательной недостаточности центрального происхождения, реанимации и т.д., требующих применения искусственного дыхания (кратковременного или хронического), поскольку в этих состояниях нарушается естественная иннервация органов дыхательной системы или оказывается недостаточной естественная функция дыхания. Описаны экспериментальные и клинические случаи успешной стимуляции диафраг-мального нерва для поддержания легочной вентиляции (Т.П. Иванько и др., 1979; Ю.Н. Огурцов и др., 1979; A.A. Приймак и др., 1979; Hamada, larciarill, Skinner, 1992).

В настоящее время, когда создание биостимуляторов и биопротезов находит техническое воплощение и практическое применение, представляется вполне реальным изготовление портативного стимулятора дыхания для оказания первой помощи пострадавшим при действии нервно-паралитических отравляющих веществ, биотоксинов (змеиных и др. ядов), при черепно-мозговых травмах, опухолях мозга, кровоизлияниях и шоковых состояниях с прекращением вследствии этого спонтанного дыхания. Не новый сам по себе принцип электрофренического дыхания может получить существенно новое назначение в малогабаритном варианте исполнения стимулятора с автономным питанием для целей

искусственной вентиляции при оказании скорой помощи и реанимации в чрезвычайных, аварийных и экстренных ситуациях, при спасательных работах и в военно-полевых условиях, при нарушении либо полном центральном выключении функции внешнего дыхания, при повреждении или атрофии проводящих путей к дыхательной мышце.

К преимуществам обсуждаемого способа искусственного дыхания следует отнести: во-первых, ни с каким другим методом несравнимые возможности миниатюризации стимулирующего устройства; во-вторых, простоту применения с использованием поверхностных накожных электродов (без наложения маски или введения трахеостомы); в-третьих, благоприятствующее влияние на общее состояние организма не только в результате нормализации акта дыхания, но также за счет улучшения прогноза оживления вследствие возможности параллельной электрической стимуляции нервных структур дыхательного центра (В. А. Неговский, 1960; A.M. Гурвич, 1966); в-четвертых, непрерывность вентиляции при любых видах транспортировки пострадавшего.

Дальнейшее развитие обсуждаемого способа возможно в принципиально новом плане: разработке адаптивного управляющего устройства — протеза дыхательного центра. При всех ныне существующих способах искусственного дыхания уровень необходимой вентиляции не контролируется самим организмом в силу отсутствия в аппаратах цепей саморегуляции и адаптации. Ни один из указанных способов не обеспечивает адаптивного управления искусственным дыханием и поэтому не представляет возможности длительного, тем более постоянного, искусственного дыхания для сохранения жизнедеятельности и работоспособности больного вне клиники. Наиболее перспективным в этом отношении представляется электро-диафрагмальный способ искусственного дыхания (Hamada, Iarciarill, Skinner, 1992).

Во всех известных исследованиях действия электростимуляции на функцию дыхания совершенно нераскрытым остается вопрос о соотношении естественной периодики дыхательного центра и искусственного стимулирования. Практически отсутствуют в научной литературе сведения о процессах перестройки активности нейронов дыхательного центра во время искусственной вентиляции исполнительного аппарата дыхательной системы. До сих пор комплексно не оценена физиологическая эффективность методики электростимуляции диафраг-мального нерва с учетом параметров внешнего дыхания, газообмена и активности дыхательных нейронов и дыхательных мышц.

Существующие методы коррекции дыхательных расстройств с помощью объемных респираторов не удовлетворяют клиницистов. В большинстве случаев искусственную вентиляцию легких проводят в

режиме гипервентиляции, которая может вызвать респираторный алкалоз и связанные с ним нарушения центральной регуляции дыхания, гемодинамики, электролитного состава и тканевого газообмена. Когда искусственную вентиляцию легких начинают на фоне угнетенного, но все же сохраненного собственного дыхания, возможно полное исчезновение спонтанной вентиляции. В связи с этим наиболее важным и до настоящего времени нераскрытым остается вопрос синхронизации естественного ритма дыхательного центра и навязываемой искусственной частоты дыхания.

В литературе имеются данные об изменении дыхания у животных при пропускании воздуха через верхние дыхательные пути или при искусственной их вентиляции (В.А. Буков, 1952, 1966), Ритмическая имитация вдоха и выдоха, не совпадавшая с ритмом естественного дыхания, нарушала его и подчиняла в ряде случаев ритму искусственной вентиляции верхних дыхательных путей.

Исследования B.C. Раевского (1948, 1964), проведенные на собаках, показали, что дыхательный центр усваивает ритм искусственной вентиляции легких в большом диапазоне частот (от 16 до 32 в мин.). Кроме того, авторы отмечают, что возможность навязывать искусственный ритм зависит от функционального состояния дыхательного центра и объемов вдуваемого воздуха (Muzzin, Baconnier, Benchetrit, 1992).

В работе A.M. Кулик и JI.H. Кондратьевой (1969), посвященной изучению особенностей импульсной активности инспираторных и экспираторных нейронов ретикулярной формации продолговатого мозга при искусственной вентиляции легких, было отмечено, что при искусственной вентиляции 16—45 в мин и дыхательном объеме 50—70 мл дыхательные нейроны теряли естественный ритм залповой активности и настраивались на ритм искусственного растяжения легких. Изучение изменений активности в нейрограммах диафрагмального нерва при переходе на режим искусственного дыхания, показало, что залповая активность дыхательного центра перестраивается на искусственный ритм, и время перестройки зависит от режима искусственной вентиляции (A.A. Чумаченко, В.Е. Ефимов, 1970; Leevers et al., 1992; Muzzin, Baconnier, Benchetrit, 1992).

Однако не исследованы конкретные условия (соотношение естественной ритмики и частоты искусственного дыхания и др.), благоприятствующие или противодействующие навязыванию (усвоению) искусственного ритма раздражения.

Необходимо изучение возможности усвоения дыхательным центром искусственного ритма адекватных раздражений с целью установления оптимальных режимов искусственной вентиляции легких, при которых

иаблюдается навязывание ритма.

Вполне понятно, что выбор оптимального режима электростимуляции дыхания должен исходить из знания механизмов протекающих при этом процессов формирования эфферентного сигнала в дыхательном центре и условий, благоприятствующих поддержанию необходимого уровня газообмена в организме.

Настоящее исследование направлено на решение этих основных вопросов. Преимущество избранного направления состоит в том, что по результатам экспериментов" можно определить возможности усвоения дыхательным центром искусственного ритма адекватных и трансвенозных раздражений и степень физиологической эффективности методики трансвенозвой электростимуляции дыхания при сохраненной естественной активности дыхательного центра.

2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Острые опыты выполнены на 115 наркотизированных нембуталом (40 мг/кг внутрибрюшинно) спонтанно дышащих кошках в четырехсериях. В 1-ой серии (20 животных) с 10-минутными перерывами производили - 3-минутную искусственную вентиляцию легких атмосферным воздухом с частотой от 15 до 45 в 1 мин и дыхательным объемом от 20 до 70 мл. В большинстве случаев осуществляли искусственную вентиляцию легких с частотой 15 и 21 в 1 мин. При этом, в связи с задачами исследования, избегали применения режима выраженной гипервентиляции с целью сохранения спонтанной дыхательной активности. Для проведения искусственной вентиляции легких производили трахеотомию и в трахею вводили канюлю, к которой подключали аппарат искусственного дыхания и датчик режима искусственной вентиляции. Электромиограмму диафрагмы в качестве показателя естественной активности дыхательного центра отводили посредством биполярных пластинчатых электродов, подшитых к мышечной части диафрагмы, и вместе с показаниями датчика ритма искусственного дыхания регистрировали на чернильнопишущем электроэнцефалографе до включения аппарата искусственного дыхания, сразу после его включения, через 1, 2, 3 мин искусственной вентиляции и после отключения аппарата искусственного дыхания.

Во 2-ой серии (28 животных) производили ритмичные кратковременные (1-2 с) раздражения центрального конца перерезанного блуждающего нерва импульсами надпороговой силы тока (30 мкА) с высокой (100-150 Гц) и низкой (10-15 Гц) частотами, а также нейронных группировок дыхательного центра.

В 3-ей серии (43 животных) для электростимуляции диафрагмаль-ного нерва трансвенозным путем использовали электростимулятор ди-афрагмального нерва ЭДН-15-3, разработанный во ВНИИ медицинского приборостроения. Электрод, применяемый при кардиостимуляции, вводили через одну из яремных вен, продвигая в верхнюю полую вену и определяя путем подачи одиночных стимулов такое его расположение, при котором наблюдалось наиболее эффективное сокращение диафрагмы. Электростимуляцию диафрагмального нерва проводили с частотой следования посылок стимулирующих импульсов от 6 до 30 в мин. Длительность посылки стимулирующих импульсов (длительность "вдоха") составляла 1.0 -1.5 с, частота импульсов (при длительности каждого 1

мс) равнялась 100 Гц. Амплитуда импульсов регулировалась в диапазоне от 0 до 15 В, форма стимулирующих импульсов — прямоугольная монополярная. Трансвенозную стимуляцию проводили по 15 мин с перерывами. В ходе опыта регистрировали по общепринятой методике импульсную активность дыхательных и ретикулярных нейронов и электромиограмму диафрагмы. На миографе фирмы "Медикор" (ВНР) записывали пневмотахограмму и в ряде случаев общепринятым методом проводили анализ газового состава крови.

В опытах 4-ой серии (24 животных) использовали для раздражения структур дыхательного центра ЭДМ-15-3 и ЭСНД-1, разработанный в Куйбышевском авиационном институте им. С.П. Королева совместно ссотрудниками ВНИИМП и МОНИКИ им. М.Ф. Владимирского. Раздражение структур дыхательного центра осуществляли с помощью биполярных концентрических электродов, вводимых субарахноидально на разную глубину мозга для стимуляции ткани путем непосредственной передачи электрического сигнала от электростимулятора.

Электростимулятор ЭСНД-1 состоит из передатчика радиочастотных импульсов и приемника радиосигналов. Несущая частота передатчика 900 кГц±15%, частота следования импульсов 100—200 Гц, длительность импульсов в посылке 0.3—1.0 мс. Частота следования пачек импульсов (частота дыхания) от 10 до 40 в 1 мин. Длительность пачек импульсов (продолжительность фазы вдоха) можно изменять в интервале от 0.75 до 3.0 с. Длительность фронта пачки импульсов изменяется в диапазоне 0.25—1.5 с. Амплитуду импульсов на выходе приемника при сопротивлении 1000 Ом±5% и растоянии между приемником и передающей антенной в 20 мм можно менять от 1.5 до 6 В. Сила тока потребляемого от источника питания, не более 25 мА.

Особенностью радиочастотного электростимулятора является возможность изменения в ходе стимуляции формы огибающей посылки импульсов, что позволяло варьировать характер искусственно вызванного вдоха.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3. 1. Влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты управляемого дыхания на перестройку естественного ритма дыхательного центра

Нами проведено изучение возможности усвоения дыхательным центром искусственного ритма при адекватном раздражении рецепторов растяжения легких (искусственном раздувании) с целью установления оптимальных режимов искусственной вентиляции легких у наркотизированных нембуталом (40 мг/кг внутрибрюшинно) спонтанно дышащих кошек (20), у которых с 10-минутными перерывами производили 3-минутную искусственную вентиляцию легких атмосферным воздухом с частотой от 15 до 45 в 1 мин и дыхательным объемом от 20 до 70 мл.

Установлено, что при искусственной вентиляции легких усваиваются только те частоты искусственного растяжения легких, которые ниже (в 2 раза и менее) естественной частоты дыхания. Так, при естественной частоте дыхания (18—35 в 1 мин) происходит навязывание искусственного ритма с частотой 15 и 21 в 1 мин. Записи изменения активности диафрагмальной мышцы при разных частотах искусственной вентиляции легких показывают, что залп активности диафрагмы приходится на искусственный "выдох", а каждый последующий искусственный "вдох" тормозит его. При частоте спонтанного дыхания 18 в 1 мин искусственная частота 15 циклов в 1 мин усваивается дыхательным центром (рис. 1, Б), а искусственная частота, превышающая естественную (в данном случае — 21 в 1 мин.) не усваивается: происходит трансформация ритма естественного дыхания, который постепенно становится реже исходной частоты (рис. 1, Г—Е). Таким образом, при более высокой, чем естественная, искусственной частоте дыхания происходит лишь трансформация естественного ритма. Аналогичная картина наблюдается и при дальнейшем повышении частоты искусственной вентиляции легких до 30 и 45 циклов в 1 мин: происходит трансформация ритма электрической активности диафрагмы, который постепенно становится реже исходного естественного ритма (рис. 2). Усвоение ритма ограничивается продолжительностью применения навязываемого ритма, а вскоре после выключения аппарата искусственного дыхания ритм сокращения

диафрагмы восстанавливается до исходного. Полученные результаты согласуются с данными других авторов (B.C. Раевский, 1948, 1964; A.M. Кулик, JI.H. Кондратьева, 1969), которые отмечали усвоение ритма искусственной вентитиляции легких дыхательным центром в большом диапазоне частот (от 16 до 44 в 1 мин.). Однако ни в одном из экспериментов мы не смогли получить усвоение искусственного ритма с частотой, превышающей частоту спонтанного дыхания.

Анализ процесса усвоения ритма искусственной вентиляции легких

Рис. 1. Изменение электрической активности диафрагмы при разных частотах искусственной вентиляции легких.

А — спонтанное дыхание (18 в мин); Б — 1 мин искусственной вентиляции с частотой 15 циклов в 1 мин и объемом 40 мл; В — после выключения аппарата искусственного дыхания; Г — сразу после включения аппарата искусственного дыхания с частотой 21 цикл в 1 мин и объемом 40 мл; Д — 1 мин искусственной вентиляции; Е — 2 мин искусственной стимуляции; Ж— аппарат искусственного дыхания выключен. Верхняя кривая—элекгромиограмма диафрагмальной мышцы, нижняя — отметка ритма искусственной вентиляции

В ... ..■■ ':.....

Рис. 2. Трансформация ритма электрической активности диафрагмы при искусственной вентиляции с частотой, превышающей естественную.

А — спонтанное дыхание (17 в 1 мин); Б — сразу после включения аппарата искусственного дыхания с частотой 30 в 1мин и объемом 30—35 мл; Б — 2 мин искусственной вентиляции; Г — аппарат искусственного дыхания выключен

в зависимости от дыхательного объема показал, что по мере ступенчатого увеличения объема вдуваемого воздуха при неизменной частоте вентиляции наблюдаются следующие этапы: первоначальное отсутствие усвоения ритма,последующая трансформация ритма спонтанного дыхания и, наконец, усвоение искусственного ритма. Чем меньше искусственная частота дыхания по отношению к естественной, тем больший объем воздуха необходим для усвоения ритма. При искусственной частоте растяжения легких (21 цикл в 1 мин.) усвоение происходит в основном при объеме вдуваемого воздуха 25—35 мл, а усвоение ритма искусственной вентиляции легких с частотой 15 циклов в 1 мин достигается при дыхательном объеме 35—50 мл (табл. 1, рис. 3). Таким образом, чем больше расхождение собственной и искусственной частот дыхания, тем больший объем воздуха необходим для усвоения дыхательным центром ритма искусственной вентиляции легких.

Величина дыхательного объема определяет также быстроту и полноту усвоения ритма. Обычно навязывание искусственного ритма

при достаточном дыхательном объеме происходит сразу или в течение первых 30 с после начала искусственной вентиляции легких. При одном и том же времени усвоения для частоты искусственной вентиляции 15 циклов в 1 мин требуются объемы в 1,5—2 раза большие, чем для частоты 21 цикл в 1 мин. При прочих равных условиях частота искусственной вентиляции усваивается быстрее, если объем вдуваемого воздуха больше (табл. 2). Искусственное растяжение легких с частотой 21 цикл в 1 мин при объеме вдуваемого воздуха 30—35 мл вызывает усвоение ритма только к концу 1-ой минуты, тогда как увеличение объема до 40 мл обусловливает аналогичный эффект сразу после включения аппарата искусственного дыхания (рис. 4, 5). В общем виде зависимость усвоения искусственного ритма от объемов вдуваемого воздуха ранее была отмечена в некоторых

Таблица 1

Влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты искусственного дыхания на эффективность усвоения ее дыхательным центром

Частотота дыхания, Объемнагнетаемого воздуха, мл

мин

Искус- Естествен- 20 25-30 30-35 40 50 65 70

ственная ная

15 18-20 - + + + + Не опр. Не опр.

20 - - + + +

20-21 - - + + +

20-25 - + + + Не опр.

20-25 + + + + н

22-23 Не опр. Не опр. + + +

22-23 - - - + + +

22-26 Не опр. Не опр. + + + и

25 - - - + + +

26-27 - - - - + +

28-32 - - - + + Не опр.

20-32 - - - + +

33 - - - + Не опр. м

34 - - - - - - +

21 20-25 25 25 25-27 + + Не опр. + + + Не опр. + + Не опр. Не опр. Не опр. Не опр.

27-30 + + + +

28 - + + Не опр.

28-33 - - +

28-36 + + + + +

30 Не опр. + Не опр. Не опр. Не опр.

30-33 - - + + +

34-38 - - + + + +

Примечание. Знаком плюс отмечены случаи усвоения искусственной частоты дыхания, знаком минус — отсутствие усвоения

работах (B.C. Раевский, 1948, 1964; A.M. Кулик, Л.Н. Кондратьева, 1969).

Процесс усвоения ритма искусственной вентиляции зависит от функционального состояния животного в целом и нейронов дыхательного центра в частности: при высокой естественной частоте дыхания (более 40 в 1 мин) или глубоком наркозе навязываемый ритм не усваивается. У животного с частотой спонтанного дыхания 26 в 1 мин искусственный ритм с частотой 15 в 1 мин при объеме 50 мл усваивается дыхательным центром (рис. 6), тогда как увеличение частоты спонтанного дыхания до 39 в 1 мин приводит к тому, что та же самая частота (15 в 1 мин), но уже с большим объемом вдуваемого воздуха (65 мл) не усваивается в течение всего времени искусственной вентиляции легких (рис 7, Б, В). При этом наблюдается лишь промежуточная трансформация ритма электрической активности диафрагмы, который становится реже исходного естественного, но остается чаще навязываемого искусственного.

При глубоком наркозе ритм искусственной вентиляции легких нейронами дыхательного центра не усваивается, на что указывали и другие авторы (В.А. Буков, 1952, 1965; B.C. Раевский, 1948, 1964; A.M. Кулик, Л.Н. Кондратьева, 1969; В.А. Сафонов и соавт., 1981). Для

Таблица 2

Зависимость продолжительности усвоения искусственной частоты дыхания

от объема нагнетаемого воздуха

Частотота дыхания, Время усвоения ритма (с) при объеме нагнетаемого воздуха,

мин мл

Искус- Естествен- 20 25-30 30-35 40 50 60 70

ственная ная

20-25 15 Не опр. 120 30 30 Не опр. Не опр. Не опр.

21 Сразу Сразу Не опр. п it

20-25 15 30 п 60 "

21 60 30 и п "

20-26 15 - 120 " Сразу 30

21 30 30 II Не опр. Не опр.

25 15 - - - 60 30 Сразу

21 - - 30 30 Не опр. Не опр.

26-27 15 - - - - 30 30

21 60 60 30 30 30 Не опр.

30-32 15 - - - 60 Сразу 11

21 - Сразу 30 Не опр. Не опр.

33 15 - - 60 11

21 Не опр. 30 Сразу Не опр. п и

34 15 - - - - - - 60

21 - - 60 30 30 Сразу Не опр.

Примечание. Знаком "минус" отмечены случаи, в которых усвоение ритма отсутствует

Л. :: ,, ' : ■ '''; •:■

• • , ■•• ":;.. -к- V.: .. ■ •■■

^ -^т, . ^ - .и*-

Е

Рис. 3. Зависимость между частотой искусственной вентиляции и ооъемом вдуваемого воздуха.

А — спонтанное дыхание (32 в 1 мин); Б — сразу после включения аппарата искусственного дыхания с частотой 21 в 1 мин и объемом 20 мл; В — 2 мин искусственной вентиляции; Г— спонтанное дыхание после отключения аппарата искусственного дыхания; Д— сразу после включения аппарата искусственного дыхания с частотой 21 в 1 мин и объемом 25—30 мл; Е — 1 мин искусственной вентиляции, Ж — аппарат икусственного дыхания выключен

Л

¡Г"*

О

• - - , : - «л

Г

Заключение диссертации по теме «Физиология», Огородов, Александр Михайлович

выводы

1. Наркотизированные спонтанно дышащие кошки усваивают искусственный ритм дыхательных движений при адекватном раздражении рецепторов дыхательного аппарата (раздувании легких) или при электрическом раздражении блуждающего нерва.

2. Усвоение искусственного ритма зависит от соотношения естественной и искусственной частоты дыхания (лучше усваиваются частоты меньше естественной) и от объема искусственно вдуваемого воздуха (чем больше расхождение искусственного и естественного ритмов, тем больший объем воздуха необходим для усвоения ритма).

3. Для управления дыхательными движениями важное значение имеет функциональное состояние нейронов дыхательного центра: при высокой естественной частоте дыхания искусственный ритм не усваивается.

4. Трансвенозная электрическая стимуляция диафрагмального нерва у спонтанно дышащего животного приводит к усвоению искусственно навязываемого ритма: в процессе электростимуляции происходит последовательная перестройка функционирования и синхронизация с ритмом искусственного ритмоводителя всех звеньев дыхательной системы, включая нейроны дыхательного центра и дыхательные мышцы.

5. При непосредственной электростимуляции структур дыхательного центра кошки на фоне естественного дыхания можно навязать искусственный ритм дыхательных движений с сохранением эффективного газообмена.

6. Разработан экспериментальный способ восстановления спонтанного дыхательного ритма посредством локальной электрической стимуляции нейронных группировок продолговатого мозга.

7. Способ искусственного дыхания, осуществляемый путем стимуляции структур дыхательного центра, обладает высокой эффективностью и может быть с успехом применен при различных нарушениях или полном отсутствии спонтанного ритмогенеза.

3.5. Заключение

Дыхательную систему можно рассматривать как открытую, адаптивную систему автоматического регулирования по отклонению, в которой управление осуществляется по принципу обратной связи: отклонения регулируемых переменных (РаС02 и Ра02) от необходимых значений воздействуют на дыхательный центр таким образом, что происходят изменения минутного объема дыхания, приводящие к компенсаторному уменьшению возникших отклонений. Дыхательная система включает в себя основные чувствительные и исполнительные органы, а также центральные нейрональные звенья, в которых реализованы регулирующие механизмы.

Основным назначением дыхательной системы является поддержание оптимального газового состава крови и тканей в соответствии с интенсивностью окислительного метаболизма и в связи с этим ее участие в обеспечении постоянства внутренней среды организма.

Динамическое согласование тканевого дыхания и внешнего дыхания в различных условиях среды, их взаимодействие и координация осуществляются в связи с наличием нейронного регуляторного аппарата, являющегося составной частью дыхательной системы. Он обеспечивает прием и переработку информации, а также посылку управляющих сигналов к эффекторам. Именно высокодифференцированный нейронный аппарат объединяет отдельные звенья дыхательной системы в функциональную систему. Таким регулятором представляется нам дыхательный центр. Дыхательный центр — нервный центр, который осуществляет регуляцию внешнего дыхания, обеспечивая оптимальное напряжение газов в крови и приспособление внешнего дыхания к изменяющимся потребностям "организма в газообмене путем осуществления ритмических координированных дыхательных движений — вдоха и выдоха. В конечном итоге дыхательный регулятор должен обеспечить посредством ритмической эфферентной команды требуемый уровень вентиляции, поддерживая физиологические пределы колебаний газовых показателей крови в норме при разных условиях функциональной активности организма, и возвращение в физиологические границы после их временного отклонения под влиянием возмущающих воздействий.

В наших опытах возмущение вносится в механорецепторный контур в разные его звенья: в афферентное — в виде изменения импульсации от рецепторов растяжения (поддувание) или электрического раздражения блуждающего нерва, в центральное — посредством стимуляции структур дыхательного центра, в эфферентное — в форме раздражения диафраг-мального нерва.

Дыхательный центр является регулятором дыхания, состоящим из трех функциональных блоков — хеморегулятора, автогенератора дыхательной ритмики и механорегулятора, работа которых обеспечивается нейронами продолговатого мозга.

Структурно — функциональная схема регуляции дыхательной системы включает два основных контура регулирования: хеморецепторный и механорецепторный. В ведущем хеморецепторном контуре регулирования дыхательной системы исполнительным звеном является вентиляторный аппарат, работой которого управляет дыхательный центр. Объем вентиляции легких влияет на газообмен в альвеолах и систему транспорта газов кровью. Газовые показатели крови (РС02, Р02, Н+) контролируются центральными и периферическими хеморецепторами, информация от которых поступает в дыхательный центр. Таким образом, главный контур регулирования дыхания в целом — хеморецепторный. Он определяет преимущественно частоту дыхательных движений (и косвенно — соотношение фаз дыхательного цикла), задаваемую потребностями системы в кислороде и в удалении С02, т.е. управляет генератором дыхательного ритма.

Дополнительный контур регулирования дыхания — механорецепторный определяет системный режим выполнения задачи дыхательной системы в данных условиях (оптимальные параметры дыхательных движений при данных условиях), задает преимущественно Шубину дыхательных движений (и косвенно — соотношение фаз дыхательного цикла).

Механорецепторный контур управляет сокращением дыхательных мышц, поддерживая параметры внешнего дыхания в соответствии с поступающими из дыхательного центра командами, определяемыми газовым составом крови. Эти команды поступают к системе мотонейронов диафрагмальной и межреберных мышц и вызывают их сокращение. Очень важно получить объяснение способов синтеза афферентной им-пульсации в дыхательных нейронах и реакции на различное удельное соотношение приходящей механо- и хемосигнализации. В результате приводится в действие вентиляторный аппарат мышцы — легкие. Мера сокращения мышц и растяжения легких контролируется механорецепто-рами. Импульсация от них приходит в дыхательный центр, с одной стороны, по межреберным нервам и восходящим путям спинного мозга от рецепторов дыхательных мышц, с другой, по блуждающим нервам от рецепторов легких, замыкая таким образом контур механорецепторного управления. Основное назначение блока механорегулятора заключается в обеспечении работы контура управления диафрагмальной мышцей. Управляющие команды поступают на блок механорегулятора с выхода генераторной части дыхательного центра и представляют собой ритмический процесс. Вместе с тем на входы регулятора поступает импульсация от механорецепторов. Важно было получить условия, механизмы и возможности управления функцией внешнего дыхания при определенных соотношениях объем — частота вдувания воздуха и усвоения дыхательным центром искусственного ритма при адекватном раздражении рецепторов растяжения (блуждающего нерва) или при непосредственной стимуляции структур дыхательного центра. Согласование деятельности дыхательных мышц и вентиляторных параметров обеспечивается механорецепторами легких, которые через блуждающие нервы посылают сигналы о текущем состоянии легких в область дыхательного центра (к механорегулятору и через него к автогенератору). Эти сигналы сравниваются с управляющими командами из автогенератора. В результате обработки информации механорегулятор дыхательного центра посылает к спинальным мотонейронам необходимую в данный момент команду. Закон регулирования выполняется при отрицательном коэффициенте передачи регулятора, при котором увеличение активности механорецепторов в некоторый момент времени вызывает снижение импульсации на выходе регулятора практически в тот же момент, т.е. афферентные сигналы от механорецепторов оказывают тормозное влияние на выходную активность дыхательного центра. Именно этот факт демонстрируется рефлексом Геринга-Брейера. В нормальном режиме работы системы дыхания все нейроны механорегулятора имеют ритмический характер активности и их трудно отличить от ритмообразующих нейронов автогенератора. Этот контур работает за счет специфической афферентации: афферентных сигналов дыхательного аппарата (рецепторов растяжения легких и дыхательных мышц), сигнализирующих о степени растяжения легких и интенсивности работы дыхательных мышц. Наряду с этим общеизвестно, что любое воздействие влияет на деятельность дыхательной системы. К дыхательному центру поступают импульсы от хемо-, термо- и механорецепторов; на его работу оказывают влияние зрительные, слуховые и другие соматические раздражители; его деятельность изменяют психогенные факторы; его активность моделируют пептиды и другие биологически активные вещества. В итоге всех влияний дыхательный центр формирует эфферентную ритмическую команду, направляемую к дыхательным мышцам. Ведь функция дыхательного центра, к которому поступает и в котором интегрируется основная информация о метаболических запросах организма, остается всегда неизменной и заключается в поддержании оптимального газового состава артериальной крови. Нами определены сравнительные особенности навязываемого искусственного дыхательного ритма с помощью различных методов, начиная со стимуляции блуждающего и диафрагмального нервов и заканчивая непосредственным раздражением структур дыхательного центра, в сопоставлении эффективности показателей внешнего дыхания и напряжения газов крови.

Итак, собственно система управления дыханием обеспечивает постоянный уровень газообмена путем регуляции дыхательного ритма и дыхательных движений. Управление параметрами дыхательных движений включает как специфические дыхательные факторы (сигналы от рецепторов растяжения легких и дыхательных мышц), так и неспице-фические (все остальные сигналы). Специфическая афферентация включена в контуры регуляции дыхательной системы: хемочувствительная — в хеморегуляторный, механочувствительная — в механорецепторный контуры. Для механорецеиторного контура регулирования в отличие от хеморецепторного информативной переменной на выходе дыхательного центра является текущее значение активности в эфферентных путях системы. Величина такой переменной в нормальном режиме колеблется в ритме дыхания и определяет командный сигнал на каждый момент времени. Естественно, что ритмическая импульсация от механорецепторов вентиляторного аппарата имеет прямой вход в дыхательный центр и оказывает непосредственное влияние на активность дыхательных нейронов, изменяя параметры формируемой автогенератором команды в соответствии с текущим запросом организма. Афферентная импульсадия в контуре механорецепторного регулирования дыхания передает информацию о текущем состоянии вентиляторного аппарата, а датчиками его состояния являются механорецепторы легких и дыхательных мышц.

Исходя из того, что дыхательный центр образует общий для хемо- и механорецепторного контуров регулирующий узел, в котором замыкаются цепи обратных связей по обоим контурам, и тем самым обеспечивается управление дыханием, нами показано, что вмешательство как в афферентное (блуждающий нерв), так и в эфферентное (диафрагмальный нерв) звенья может вызвать усвоение нового искусственного ритма генерации дыхательного центра. Мы производили экспериментальные возмущения в эффекторы механорецепторного контура регулирования. Следовательно, дополнительные искусственные раздражения, внося помеху и рассогласование в исполнительное звено механорецепторного контура дыхательной системы, тем самым запускают всю цепь отклонений в работе самого механорецепторного, а затем (опосредованно) и хемо-рецепторного контуров.

В отношении работы автогенератора навязываемые стимулы посредством действия через механо- и вторично- через хеморецепторы задают определяющие условия для усвоения навязываемого ритма работы.

Экспериментально доказано, что такое навязывание вполне возможно в диапазоне физиологических отклонений напряжения 02 и С02, не доводимых до императивного стимула (за пределами которого усвоение невозможно). Следовательно, возможен перевод автогенератора на более редкий и экономичный режим, сопряженный с иной афферентной сигнализацией и эфферентным ответом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Огородов, Александр Михайлович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Абросимов В. Н. Нарушения регуляции дыхания. - М.: Медицина, 1990.-248 с.

2. Баев К. В., Шаповалов А. В., Преображенский Н. Н., Есиченко В. Б. Изменение уровня поляризации центральных терминалей верхнегортанного нерва при активации дыхательного центра//Нейрофизиология, 1980, т. 12. -№ 6. -С. 353-355

3. Баев К. В. Спинальные нейронные механизмы локомоции и чесания. - Дис. докт. - Киев, 1981.

4. Баклаваджян О. Г., Нерсесян Л. Б., Олейник Г. Н., Саруханян Р. В. Микроионтофоретическое исследование влияния нейротрансмиттерных веществ на активность нейронов области бульбарного дыхательного центра// Физиол. журн. СССР, 1982, т. 68. -№ 12. - С. 1631-1638.

5. Бредикс Ю. Ю. Очерки клинической электроники. - М.: Медицина, 1974.-250 с.

6. Бреслав И. С., Глебовский В. Д. Регуляция дыхания. - Л.: Наука, 1981.-280 с.

7. Бреслав И. С., Исаев Г. Г. Состояние и перспективы изучения механизмов регуляции дыхания// Физиол. журн. СССР, 1985, т. 71.-№ 3. -С. 283-292.

8. Буков В. А. Новые данные об изменении дыхания и кровообращения при задушении и о торможении дыхательного центра, "Архив патологии", 1952, № 1. - С. 18-31.

9. Буков В. А. Патологическая физиология верхних дыхательных путей. В кн.: Руководство по патологической физиологии. - М.: Медицина, 1966, т. 3. - С. 15-39.

10. Буков В. А., Фелъбгрбаум Р. А. Рефлекторные влияния с верхних дыхательных путей. - М.: Медицина, 1980. - 272 с.

11. Вальдман А. В. Вегетативные механизмы ствола мозга// Физиология вегетативной нервной системы. - Л.: Наука, 1981. - С. 341-366.

12. Великанов Э. Б. Электрическая активность нейронов дыхательного центра в норме и при некоторых гиперкапнических состояниях. Дис. канд. - Астрахань, 1971.

13. Войнов В. А. Нейрофизиологические механизмы нарушений центральной регуляции дыхания (экспериментальные исследования). Дис. докт. -М., 1987.

14. Войнов В. А., Лосев Н. И. Восстановление дыхательного ритмогенеза локальной электростимуляцией мозга при апноэ,вызванном

средствами для наркоза// Патол. физиол. и экспер. терапия, 1985. - № 2. -С. 71-74.

15. Габдрахманов Р. Ш. К вопросу о природе ритмической деятельности дыхательного центра. Дис. канд. - Куйбышев, 1965.

16. Габдрахманов Р. Ш. Характерные особенности функциональной организации дыхательного центра. - Дис. докт. - Казань, 1975.

17. Шик Л. Л. Основные черты управления дыханием. В кн.: Физиология дыхания. - СПб.: Наука, 1994. - С. 342-354.

18. Глебовский В. Д. Современные представления о происхождении дыхательного ритма. 15-й съезд Всесоюзн. физиол. общ-ва. - Кишинев, 1987.-Т. 1,- С. 229-230.

19. Гокин А. П. Изменение спино-бульбо-спинальных рефлексов в течение дыхательного цикла у кошек. // Нейрофизиология, 1981, т. 13. -№4.-С. 421-424.

20. Головатый В. В., Дьяченко Ю. Е., Преображенский Н. Н. и др. Бульбарные механизмы ритмогенеза и регуляции дыхательной периодики. 15-й съезд Всесоюзн. физиол. общ-ва. - Кишинев, 1987. - Т. 2. - С. 429.

21. Гордиевская Н. А. Значение латеральной зоны дыхательного центра в организации дыхательного ата. Дис. канд. - Казань, 1981.

22. Гурвич А. М., Богушевич М. С. О влиянии электростимуляци областей продолговатого и спинного мозга на восстановление функции дыхательного центра после клинической смерти // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1968. - Т. 58. - № 11. - С. 17-19.

23. Дорощук В. П. Патогенетическое лечение угрожающих нарушений дыхания. - Киев: Здоровье, 1979. - 245 с.

24. Дьяченко Ю. Е., Преображенский Н. Н. Модуляция рефлекторных разрядов в дыхательных нервах кошки при стимуляции верхнегортанных афферентов. // Нейрофизиология, 1984, т. 16. - № 4. - С. 553-557.

25. Ефимов В. П., Сафонов В. А. Что обозначает термин "дыхательный центр" // Соврем, пробл. физиол. дыхания. - Куйбышев, 1987. -С. 5-13.

26. ЖигайлоТ. Л. Влияние раздражений двигательной области коры головного мозга на активность бульбарных дыхательных нейронов и нейромоторных единиц дыхательных мышц // Физиол. журн. (укр.), 1980, т. 26. -№2. - С. 167-171.

27. Жигайло Т. Л., Нуриджанова А. А., Преображенский Н. Н. Электрофизиологические характеристики бульбарных дыхательных нейронов и нейромоторных единиц дыхательных мышц // Физиол. журн. (укр.), 1984, т. 30. - № 6. - С. 660- 667.

28. Миняев В. И. Произвольное управление дыхательными движениями. - Тверь, 1994.

29. Исаев Г. Г. Регуляция дыхания при мышечной работе. - Л.: Наука, 1990,- 120 с.

30. Казымов А. Г., Борисова Е. В. Участие некоторых нейро-медиаторов и пептидов в деятельности нейронов дыхательного центра. Интегративная деятельность нейрона: Молекулярные основы. - М., 1988. -С. 55-56.

31. Кедер-Степанова И. А. Нейронная организация дыхательного центра продолговатого мозга. Дис. докт. - М., 1981.

32. Киреева Н. Я. Роль медиальной зоны дыхательного центра в организации дыхательного акта. Дис. канд. - Казань, 1981.

33. Кульчицкий В. А. Изменение электрической активности нейронов дыхательного центра и артериального давления при охлаждении центральных хемочувствительных структур. Дис, канд. - Казань, 1980.

34. Кулъчицский В. А. Функции вентрального отдела продолговатого мозга. - Минск: Навука, Тэхшка, 1993. - 175 с.

35. Лескии Г. С., Сафонов В. А., Шинкаренко Ю. В., Христюк В. А. Управление функцией дыхания при электростимуляции дыхательного центра // Новости медицинской техники / Научные труды ВНИИМП. - М., 1982.-Вып. 3,-С. 27-28.

36. Меркулова Н. А., Михайлова Н. А. Деятельность дыхательного центра как парного образования при раздражении передней области поясной извилины у крыс // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1981. - № 11. - С. 528-530.

37. Миславский Н. А. О дыхательном центре // Избранные произведения. - М., 1952. - С. 21-94.

38. Молчатская В. Ф., Гордиевская Н. А. Участие нейронов продолговатого мозга в интеграции деятельности дыхательного и сосудо-двигательного центров // Всесоюзн. конф. по физиол. и патол. кортико-висцеральных взаимоотношений, посвящ. 100-летию со дня рожд. акад. К. М. Быкова. - Л.: Наука, 1986. - С. 114.

39. Неговский В. А. Основы реаниматологии. -М: Медицина, 1960. -360 с.

40. НерсесянЛ. Б. Микроэлектрофизиологическое исследование влияния переднего отдела лимбической коры на активность дыхательных нейронов продолговатого мозга // Материалы 8-й Всесоюзн. конф. по электрофизиологии центральной нервной системы. - Ереван, 1980. - С. 380-381.

41. Никитин О. Л. Механизмы регуляции центральной инспи-раторной активности. Дис. докт. - Самара, 1997.

42. Огурцов Ю. К, Супер Н. А. Биоуправляемый электростимулятор диафрагмального дыхания. В кн.: Тезисы докладов 2-й всесоюзной конференци и

''Электростимуляция органов и тканей". - Киев, 1973. - С. 222-224.

43. Огурцов Ю. И., Супер Н. А. и др. Трансвенозная электрическая стимуляция диафрагмального дыхания. В кн.: Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции "Электростимуляция органов и тканей". - Киев, 1979.-С. 219-220.

44. Пашкевич Б. П. Влияние быстрых изменений объема легких на постинспираторную фазу дыхательного цикла у децеребрированых кошек //Физиол. ж., 1992, 78. - № 5. - С. 68-75.

45. Песков Б. Я., Пятин'В. Ф. Бульбарные хеморецепторы дыхания / / Физиол. журн. СССР, 1985. - Т. 71. - № 3. - С. 293-303.

46. Песков Б. Я., Пятин В. Ф., Кульчицкий В. А. Регуляция дыхательных и вазомоторных реакций с вентролатеральных отделов продолговатого мозга// 15-й съезд Всесоюзн. физиол. общ-ваим. И. П. Павлова. -Л.: Наука, 1987. - Т. 2. - С. 132-134.

47. Приймак А. А., Иванъко Т. П. и др. Радиочастотная стимуляция диафрагмы при лечении дыхательной недостаточности в клинике и трансплантации сердечно-легочного препарата в эксперименте. В кн.: Тезисы докладов 2-й Всесоюзной конференции "Электростимуляция органов и тканей". - Киев, 1979. - С. 215-216.

48. Пятин В. Ф., Никитин О. Л. Генерация дыхательного ритма. -Самара, 1998. - 92 с.

49. Пятин В.Ф. Центральный хемочувствительный механизм регуляции дыхания. Дис. докт. - Казань, 1988.

50. Сафонов В. А. Функциональная организация дыхательного центра. Дис. докт. - М., 1973.

51. Сафонов В. А., Ефимов В. Н., ЧумаченкоА. А. Нейрофизиология дыхания. - М.: Медицина, 1980. - 222 с.

52. Сафонов В. А., Лескин Г. С., Огородов А. М., Шинкаренко Ю. В., Иваненко Л. С., Радзевич Т. Э., ОгурцовЮ. Н. Соотношение естественного и искусственного ритмов дыхания при электростимуляции диафрагмального нерва//Биол. науки, 1981. -№ 10. - С. 49-53.

5Ъ.Сафонов В. А., Лескин Г. С., Иваненко Л. Г., Шинкаренко Ю. В., Огородов А. М. Влияние объема нагнетаемого воздуха и частоты управляемого дыхания на перестройки естественного ритма дыхательного центра // Биол. науки, 1982. - № 8. - С. 41-46.

54. Сафонов В. А., Чумаченко А. А., Ефимов В. Н. Структура и функции дыхательного центра // Современные проблемы физиологии дыхания. - Куйбышев, 1980. - С. 12-22.

55. СербенюкЦ. В., ИпполитоваГ. С., Гурская И. Е. О роли афферентной системы блуждающего нерва в регуляции дыхания у лягушки // Центральные и периферические механизмы вегетативной нервной

системы. - Ереван, 1985. - С. 168-170.

56. Сергеев О. С. Нейронная организация дыхательного центра продолговатого мозга и регуляция его деятельности (эксперим. исследов. на лаб. крысе). Дис. докт. ■• М., 1984.

57. Сергиевский М. В. Механизмы адаптации деятельности дыхательного центра // Физиол. журн. СССР, 1983. - Т. 69. - № 7. - С. 937-940.

58. Сергиевский М. В., Киреева Н. Я. Реакции на раздражение инспираторного и экспираторного мест гигантоклеточного ядра двух и больше дыхательных нейронов // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1963. -№ 1. -С. 13.

59. Сергиевский М.В., Киреева Н.Я., Гордиевская Н. А. О возможных взаимодействиях инспираторной и экспираторной нейрональных систем // Физиол. журн. СССР, 1983, т. 69. - № 4. - С. 439-444.

60. Сергиевский М. В., Меркулова H. А., Габдрахманов Р. Ш., Якунин В.Е., Сергеев О. С. Дыхательный центр. - М.: Медицина, 1975. - 184 с.

61. Сергиевский М. В., Якунин В. Е. Электрофизиологическое исследование связей ядер медиальной и латеральной зон дыхательного центра // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1983, № 7. - С. 4-7.

62. Терегулов А. Г. К вопросу о существовании в верхних отделах продолговатого мозга респираторных центров // Русский физиол. журн., 1928, т. 2. - Вып. 4. - С. 259-274.

63. Феник В. Б. Мехапорецепторная система дыхательного центра и ее роль в регуляции дыхания // Нейрофизиология, 1992, 24. - № 3. - С. 351-368.

64. Чумаченко А. А., Ефимов В. Н. Изучение нейрональной организации центрального механизма дыхательного ритма и построение его модели. Дис. канд. - Ростов-на-Дону, 1970.

65. Шик Л. Л., Бреслав И. С. Основные черты управления дыханием // Управление деятельностью висцеральных систем. - JT.: Наука, 1983. - С. 209-215.

66. Якунин В. Е. Функциональная организация медиальных и латеральных ядер дыхательного центра и нейронные механизмы их взаимодействия. Дис. докт. - Казань, 1987.

67. Якунин В.Е., Сергиевский М. В. Коррекция дыхательных расстройств электростимуляцией некоторых структур дыхательного центра // Бюлл. экспер. биол. и мед., 1981, № 3. - С 286-288

68. Arita Я., Koao N., Koshiva N. Morphological and physiological properties of caudal medullary expiratory neurorls of the cat. - Brain Res., 1987, v. 401.-P. 258-266.

69. AverillD. В., Caneron W. E., Berger A. S. Monosynaptic excitation of dorsal medullary respirata'y neurons by slowly adapting pulmonay stretch

receptors // J. Neurophysiol., 1984, v. 52. - № 8, 4. - P. 771-785.

70. Baker J. P., RemmersJ. E. Response of medullary respiratoiy neurons to ros tral pontine stimulation. Respirat. Physiol., 1982. v. 50. № 2. - P. 197-208.

71. Ballantyne D., RichterD. W. The non-uniform cha-actor of expiratory synaptic activity in expiratory bulbospinal neurones of the cat. 11 J. Physiol. (&. Brit.), 1986, v. 370, p. 433-456.

72. BamotJ. C. Respiratory neurons in the region of the retrofacial nucleus: poni tile, medullary, spinal and vagal projections // Neurosci. Lett., 1982, v. 31, №3,-P. 277-282.

73. BartlettD., KnuthS., KnuthK. V. Effects of pulmonary stretch receptor blockade on laiyngeal responses to hypercapnia and hypoxia// Respirat. Physiol., 1981, v. 45. -№I.-P. 67-77.

74. Blanchi A. L., Dussardier M. Effects de la stimulation des structures nerveuses centrales sur 1 aciivite des neurones respiratoires chez le chat. // J. Physiol (France), 1981, v. 77. - № 6-7. - P. 779-795.

75. BergerA. J. Properties of medullary respiratory neurons I I Fed. Proc., 1981, v. 40.-№9.-P. 2378-2383.

76. BergerA. J., Coonev R. A. Ventilatory effects ofkainic acid Injection of the ventrolateral solitary nucleus. J. Appl. Physiol.: Respir. Environ. Exercise Physiol., 1982, v. 51. -№I. - P. 131-140.

77. Blanchi A. L, St. John W. M. Medullary axonal projections of respiratory neurons of pantile pneumotaxic center // Respirat. Physiot., 1982. v. 48. - № 3. -P. 357-373.

78. Bolmer G., Hundt M., Fallert M., Dinse H. R. Bulbar respiratory neurons during artificial lung distension or collapse in spontaneously breathing rabbits. // J. Arch. Hal. Biol, 1981, v. 119. -№2. - P. 91-107.

79. Cohen M. I. How is respiratory rhythm generated // Fed. Proc., 1981, v. 40. - № 9.. p. 2372-2377.

80. Cohen M. I. Central determinants of respiratory rhythm // Annu. Rev. Physiol., v. 43, Palo Alto. - Calif., 1981. - P. 91-104.

81. Deb in M, Richer son L. B., Getting P. A. Thyrotropin-releasing hormone induces rhythmic bursting in neurons of the nucleus tractus solitarius / / Science, 1985, vol. 229. - № 4708. - P. 67-69.

82. Donoghue S., Garcia M., Jordan D., Sever K. M. The brain stem projections of pulmonary stretch afferent neurons in cats and rabbits // J. Physiol. (Gr. Brit.), 1982, v. 322. - P. 353-364.

83. Equshi K., Tadaki E., Simbulan D., Kumazawa T. Respiratory depression caused by either morphine microinjection or repetive electrical stimulation in the region, of the nucleus parabrachialas of cats // Pflugars Arch., 1987, v. 409. - № 2. - P. 367-373.

84. Eldridge F. L., Millhorn D. E., Waldrop J. G. Input-output relationships

of central respiratory controllor during periphecal muscle stimulation In cats // J. Physiol (Gr. Brit.), 1982. - V. 324. - P. 285-295.

85. Euler C., Brain stem mechanisms far generation and control of breathing pattern. Handb. Physiol. Sect. 3, The respiratory system. - Bethesda, 1986, v. II. - P. 1-67.

86. Ezure K., Manabe M. Monosynaptic excitation of medullary inspiratory neurones of the ventral respiratory group in the cat. Exp. Brain Res., 1989, v. 74.-P. 501-511.

87. Fallert M, Bohmer G. Spatial distribution of medullary respiratory modullated neuranes in the rabbit//Pflugers Arch., 1981, v. 389, suppl., p. R20.

88. Fedorko L. Axonal projectons from Botzenger expiratory neurones to other medullary nuclei and spinal cord in the cat. J. Physiol. (Gr. Brit.), 1982, v. 332.-80 p.

89. Feldman J., Me Crimmon D., Speck D. Effect of synchronous activation of medullary inspiratory bulbo-spinal neurones on phrenic nerve discharge in cat // J. Physiol., 1984, v. 347. - P. 241-254.

90. Feldman J. L., Me Crimmon D. K., Smith J. C. et al. Respiratory pattern generation in mammals. Neurobiology of the control of breathing, 1986,-P. 157-164.

91. Feldman G. L., Smith G. C., Liu G. Respiratori pattern generation in mammals: in vitro en bloc analyses. Current opinion in Neurobiology, 1991. -P. 590-591.

92. Fukuda J., Honda J. H+ sensitivity and phasic activity of neurons in the raspiratory chemosensitive area of the rat ventral medulla oblongata in vitro / / J. Physiol. Soc. Jap., 1990. - № 8-9, v. 42. - P. 352.

93. Galante R., Oqilvie M., Pack A. J. Response of pulmonary stretch receptors during dynamic lung inflations // Fed. Proc., 1982, № 4, v. 41. - P. 988.

94. JottschalkA., OgilyieM. B., RichterD.W., Pack A. I. Computational aspekts of the respiratory pattern generator. Neural Comput, 1994, 6. - P. 5668.

95. Graham K., Puffin G. Cross-correlation of medullary dorsomedial inspiratory neurons in cat // Exp. Neural., 1982, v. 75. - № 3. - P. 627-643.

96. Gromysz H., Karczewski W. Phrenic motoneurons activity in splitbrainstem cats and monkeys //Respirat. Physiol., 1982, v. 50. - № I. - P. 5161.

97. Cherniack N. S., Widdicombe J. G. Handbook of Physiology. The respiratory system., v. 2, An. Physiol. Soc., Bethesda, Maryland, 1986.

98. Humada O., JarciarillE., Skinner R. D. Respiration in vitro. 2. Electrical stimulation Somatosens motor Res., 1992,9. - P. 327-337.

99. HavashiF., YoshidaA., Fukuda Y., Honda Y. C02- ventilatory response

of the anesthetized rat by rebreathing technique //Pflugers Arch., 1982, v. 393. - № I. - P. 77-82.

100. Homma J., Oauchi M., Ichikawa S. Facilitation of inspiration by intracerebroventricular injection of thyrotropin-releasing hormone in rabbits 11 Neurosci. Lett., 1984, v. 44. - № 3. - P. 265-269.

101. Kalia M. Neurohistochemical methods in tracing central respiratory mechanisms //Fed. Proc., 1981, v. 40. -№9. -P. 2365-2371.

102. King G. W., Knox C. K. Aneleclrophysiological study of medullary nelrons projecting to nucleus parabrachialis of the cat // Brain Res., 1982, v. 236.-№I.-P. 27-33.

103. Lahiri S., Mokashi A., Mulligan E., Nishino T. Comparison of aortic and carotid chemoreceptor responses to hypercapnia and hypoxia // J. Appl. Physiol.: Respir. Environ. Exorcise Physiol., 1981, v. 51. - № I. - P. 55-61.

104. Lai V., Lamm W., Hildebrarldt J. Mechanical properties of rat lung during prolonged hyparcapnia // J. Appl. Physiol.: Respir. Environ. Exercise Physiol., 1982, v. 52. -№5. - P. 1156-1160.

105. Leevers A. M, Simon P. M., Murty J. L., Landry D. M., Dempsey J.A. Expiratory prolongation following cessation of mechanical ventilation memory or resetting. Clin, and Invest. Med., 1992,15, №4, Suppl. c. 143.

106. Lindsey B., Segers L., Shannon R. Functional assotiation among simultaneously monitored lateral neurones in the cat. 2. Evidence for inhibitory actions of expiratory neurons // J. Neurophysiol, 1987, v. 57. - P. 1101-1117.

107. Manabe M., Ezure K. Inhibition of inspiratory neurones by decrementing expiratory neurones around the Botzinger complex // J. Physiol. Soc. Jap., 1987, v.49. - P. 520-537.

108. Merrill E. J. There are the real respiratory neurons // Fed. Proc., 1981, v. 40.-№ 9. - P. 2382-2394.

109. Millhorn D. E., Eldridge F. L., Waldrop T. G. Effects of medullary area L(s) colding on respiratory response to chemoreceptor inputs // Respirat. Physiol., 1982, v. 49. -№I. -P.41-48

110. Morin-Surun M. P., Champagnat J., Foutz A., Denavit-Saubie M. Control of breathing by neuropeptides. Control of breathing during sleep and anaesthesia. - Warsaw, 1987. - P. 10-11.

111. Muzzin S.,BaconnierP., BenchetritJ. Entrainment of respiratory rhythm by periodic lung inflation: effect of airflow rate and duration. // Amer. J. Physiol., 1992,263,- № 2, R292-R300.

112. Ogilvie M. D., Jottschalk A., Andersk, Richter D.W., Pack A. J. A Network Model of respiratory Rhythmogenesis // Am. J. Physiol., 1992,263, R 962-R975.

113. Onimaru H., Arata A., Homma J. Primary respiratory rhythm generator in the medulla of brainstem-spinal cord preparation from newborn rat // Brain

Res., 1988, v. 415. -№2. - P. 314-324.

114. Onimaru H., Homma J. Respiratory rhythm generator neurons in medulla of brainstem-spinal cord preparation from newborn rat // Brain Res., 1987, v. 403.-№ 3. - P. 380-384.

115. Pack A. J. Sensoiy inputs to the medulla//Amer. Rev. Physiol., 1981, v. 43.-P. 73-90.

116. RichterD. Generation and maintenance of the respiratory rhythm // J. Exp. Biol., 1982, v. 100. - №I. - P. 93-107.

117. RichterD., BallantyneD., Remmersl. How is the respiratory rhythm generated A model. // News Physiol. Sci., 1986, v. I. - P. 109-112..

118. Schlafke M. E. Central chemosensitivity: a respiratory drive // Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol., 1981, v. 90. - P. 171-244.

119. SegersL., Shannon R., LindseyB., Saporta S. Functional association among simultaneously monitorid lateral medullary respiratory neurones in the cat. Evidence for excitatory and inhibitory action of inspiratory neurones // J. Neurophysiol., 1987, v. 57. -P. 1078-110.

120. Spesk D. E, Feldman J. L. The effects of microstimulation and microlesions in ventral and dorsal respiratory groups in the medulla of cat // J. Neurosci, 1982, v. 2. - № 6. - P. 744-757.

121. Trenchard D. Central interaction of vagal activity from lung receptors in the control of inspiration// J. Physiol (Gr.Brit.), 1981, v. 318. - P. 124-125.

122. Waldrop T. G., Eldridge F. L., MillhornD. E. Prolonged post-stimulus inhibition of breathing following stimulation of afferents from muscle // Respirat. Physiol., 1982, v. 50. - № 2. - P. 239-254.

123. Widdicombe J. G. Pulmonary and respiratory tract receptors // J. Exp. Biol., 1982, v. 100. - № 1. - P. 41-57.