Il controllo cerebrale dell’espirazione può essere suddiviso in controllo volontario e controllo involontario. Durante l’espirazione volontaria, l’aria è trattenuta nei polmoni e rilasciata ad un ritmo fisso. Esempi di espirazione volontaria includono: cantare, parlare, fare esercizio, suonare uno strumento e iperpnea volontaria. La respirazione involontaria include la respirazione metabolica e comportamentale.
Espirazione volontariaModifica
Il percorso neurologico dell’espirazione volontaria è complesso e non completamente compreso. Tuttavia, alcuni elementi di base sono noti. La corteccia motoria all’interno della corteccia cerebrale del cervello è nota per controllare la respirazione volontaria perché la corteccia motoria controlla il movimento muscolare volontario. Questo viene chiamato il percorso corticospinale o percorso respiratorio ascendente. Il percorso del segnale elettrico inizia nella corteccia motoria, va al midollo spinale e poi ai muscoli respiratori. I neuroni spinali si collegano direttamente ai muscoli respiratori. È stato dimostrato che l’inizio della contrazione volontaria e del rilassamento delle costali interne ed esterne interne avviene nella porzione superiore della corteccia motoria primaria. Posteriormente alla sede del controllo toracico (nella porzione superiore della corteccia motoria primaria) si trova il centro per il controllo del diaframma. Gli studi indicano che ci sono numerosi altri siti nel cervello che possono essere associati all’espirazione volontaria. La porzione inferiore della corteccia motoria primaria può essere coinvolta, in particolare, nell’espirazione controllata. L’attività è stata vista anche nell’area motoria supplementare e nella corteccia premotoria durante la respirazione volontaria. Questo è molto probabilmente dovuto alla concentrazione e alla preparazione mentale del movimento muscolare volontario.
L’espirazione volontaria è essenziale per molti tipi di attività. La respirazione fonica (generazione del discorso) è un tipo di espirazione controllata che viene utilizzata ogni giorno. La generazione del discorso dipende completamente dall’espirazione, questo può essere visto cercando di parlare mentre si inspira. Usando il flusso d’aria dai polmoni, si può controllare la durata, l’ampiezza e il tono. Mentre l’aria viene espirata, scorre attraverso la glottide provocando delle vibrazioni che producono il suono. A seconda del movimento della glottide il tono della voce cambia e l’intensità dell’aria attraverso la glottide cambia il volume del suono prodotto dalla glottide.
Espirazione involontariaModifica
La respirazione involontaria è controllata da centri respiratori nel midollo allungato e nel ponte. Il centro respiratorio midollare può essere suddiviso in porzioni anteriori e posteriori. Sono chiamati rispettivamente gruppo respiratorio ventrale e dorsale. Il gruppo respiratorio pontino consiste di due parti: il centro pneumotassico e il centro apneustico. Tutti e quattro questi centri si trovano nel tronco encefalico e lavorano insieme per controllare la respirazione involontaria. Nel nostro caso, il gruppo respiratorio ventrale (VRG) controlla l’espirazione involontaria.
La via neurologica per la respirazione involontaria è chiamata via bulbospinale. Viene anche chiamata via respiratoria discendente. “Il percorso discende lungo la colonna spinale ventralaterale. Il tratto discendente per l’ispirazione autonoma si trova lateralmente, e il tratto per l’espirazione autonoma si trova ventralmente”. L’ispirazione autonoma è controllata dal centro respiratorio pontino e da entrambi i centri respiratori midollari. Nel nostro caso, il VRG controlla l’espirazione autonoma. I segnali dal VRG sono inviati lungo il midollo spinale a diversi nervi. Questi nervi includono i nervi intercostali, frenici e addominali. Questi nervi portano ai muscoli specifici che controllano. La via bulbospinale che scende dal VRG permette ai centri respiratori di controllare il rilassamento muscolare, che porta all’espirazione.
SbadiglioModifica
Lo sbadiglio è considerato un movimento di gas non respiratorio. Un movimento di gas non respiratorio è un altro processo che muove l’aria dentro e fuori i polmoni che non include la respirazione. Lo sbadiglio è un riflesso che tende a disturbare il normale ritmo respiratorio e si crede che sia anche contagioso. La ragione per cui sbadigliamo è sconosciuta, ma alcuni pensano che sbadigli come un modo per regolare i livelli di O2 e CO2 del corpo. Studi fatti in un ambiente controllato con diversi livelli di O2 e CO2 hanno smentito questa ipotesi. Anche se non c’è una spiegazione concreta del perché sbadigliamo, altri pensano che le persone espirano come un meccanismo di raffreddamento per il nostro cervello. Gli studi sugli animali hanno supportato questa idea ed è possibile che anche gli esseri umani siano legati a questo. Quello che si sa è che lo sbadiglio fa ventilare tutti gli alveoli dei polmoni.
RecettoriModifica
Diversi gruppi di recettori nel corpo regolano la respirazione metabolica. Questi recettori segnalano al centro respiratorio di iniziare l’inspirazione o l’espirazione. I chemorecettori periferici si trovano nell’aorta e nelle arterie carotidi. Rispondono al cambiamento dei livelli ematici di ossigeno, anidride carbonica e H+ segnalando il ponte e il midollo. I recettori irritativi e di stiramento nei polmoni possono causare direttamente l’espirazione. Entrambi percepiscono particelle estranee e promuovono la tosse spontanea. Sono anche conosciuti come meccanorecettori perché riconoscono i cambiamenti fisici e non quelli chimici. I chemorecettori centrali nel midollo riconoscono anche le variazioni chimiche di H+. In particolare, essi controllano il cambiamento del pH all’interno del liquido interstiziale midollare e del liquido spinale cerebrale.