Hoạt động hơ háp được điều hịa nhờ hai cơ chế. các phản xạ thần kinh và cơ chế thể dịch. Sự điều hịa này nhằm cung cấp khí O2 và thải khí CO2 thường xuyên cho cơ thể, giữ vững sự cân bằng nội môi trong các hoạt động sống. Đồng thời đáp ứng những yêu cầu đột xuất trong các trạng thái hoạt động đặc biệt của cơ thể.
4.1. Sự điều hòa thán kinh
4.1.1. Cất trung khu hô hấp
4.1.1.1. Các trung khu ở tuỷ sống
- Ở tuỷ sống có các trung khu điều khiển cơ hoành, cơ liên sườn là nhữ ng cơ tham g ia tích cực trong q trình hơ hấp.
- Sừng bên chất xám tuỷ sống của đốt sống cổ 3-4 có trung khu điều khiển cơ hoành - Sừng bên chất xám tuỷ sống của các đất ngực có trung khu điều khiển cơ liên sườn
4.1.1.2. Các trung khu ở hành tuỷ và cầu não
ở hành tuỷ và cầu não có tới 4 trung khu tham gia điều hịa hoạt động hơ hấp.
- Trung khu pneumotaxic, cịn gọi là trung khu điều chỉnh hơ hấp nằm ở phía trên, mặt lưng của cầu não (nhân parabrachialis). Trung khu này có tác dụng kìm hãm (ức chê) trung khu hít vào ở hành tuỷ. Nếu xung ức chế mạnh, nhịp hít vào ngắn, nhịp thở nhanh. Nếu xung ức chế yếu, nhịp hít vào dài, nhịp thở chậm.
- Trung kh i apneustic, còn gọi là trung khu "ngừng thở' nằm ở phía dưới mặt lưng của cầu não. Chức năng của trung khu này cịn chưa thật rõ. Kích thích trung khu này gây ra một kiểu thở đặc biệt, hít vào kéo dài, thỉnh thoảng có phản ứng thở hắt ra nhanh. Nó cũng gây ngừng thở ở vị trí hít vào tối đa.
- Trung khu hít vào nằm ở phía lưng của hành tuỷ gần cuối của não thất thứ 4 (nhân
n.tractus solitarius). Trung khu này có các neuron phát nhịp tự động.
- Trung khu thở ra nằm gần trung khu hít vào
4.1.2. Phản xạ hơ hấp
Phản xạ hơ hấp bình thường bao gồm động tác hít vào và thở ra kế tiếp nhau tạo thành một nh ịp thở có tính chất chu kỳ. Ng ười ta tìm thấy các thụ qu an áp lực
(Baroreceptor) phân bố trong phế quản, tiểu phế quản để cảm nhận mức căng giãn của
phổi. Hering - Breuer đã làm thí nghiệm trên động vật và nhận thấy: khi làm phổi căng lên, sẽ gây ra động tác thở ra, ngược lại, khi làm phổi xẹp lại, sẽ gây ra động tác hít vào. Sự căng lên của phổi là nguyên nhân kích thích vào các thụ quan cơ học, thông qua dây thần kinh số X gây ra phản xạ thở ra, được gọi là phản xạ Hering - Breuer.
Như vậy có thể tóm tắt phản xạ hô hấp như sau: hai trung khu ở cầu não phối hợp hoạt động và kiểm sốt trung khu hít vào - thở ra của hành tuỷ làm cho hoạt động hô hấp được nhịp nhàng và thích hợp hơn. Bình thường các tế bào thần kinh của trung khu hít vào hưng phấn một cách tự động, các xung từ dây gửi xuống tuỷ sống đến các cơ hít vào, gây ra động tác hít vào. Đồng thời gửi đến trung khu thở ra và trung khu
Pneumotaxic. Khi phổi căng lên kích thích vào các thụ quan áp lực nằm trong phổi, từ đây các xung hướng tâm theo dây số X về trung khu thở ra. Khi tiếp nhận xung của trung khu hít vào, trung khu thở ra chuyển dần sang trạng thái hưng phấn, đến khi nhận tiếp xúc từ phổi truyền về thì trung khu thở ra được hưng phấn hoàn toàn và gây ra động tác thở ra. Đồng thời lại gửi xung sang trung khu hừ vào để ức chế. Động tác thở ra chấm dứt, trung khu thở ra ngừng hưng phấn và ngừng ức chế trung khu hít vào. Trung khu hít vào lại tự động hưng phấn và bắt đầu một chu kỳ thở mới. Chu kỳ hô hấp tiếp diễn một cách nhịp nhàng, đều đặn được gọi là nhịp hô hấp cơ bản. '
4.1.3. Vai trò của vỏ não
Vỏ não có tác dụng gây ra các phản xạ hơ hấp tuỳ ý như nín thở chủ động một thời gian, chủ động thở ra liên tiếp một thời gian, hoặc khi cảm xúc mạnh cũng làm thay đổi nhịp hơ hấp. Tuy nhiên "ý muốn" chỉ có giới hạn nhất định. Do vậy, hơ hấp cịn được gọi là phản xạ "nửa tuỳ ý".
4.2. Sự điều hòa thể dịch
Sự điều hòa thể dịch đối với hô hấp chủ yếu thông qua áp suất riêng phần của O2 và CO2. Cơ chế của sự điều hòa này thực hiện như sau: tại cung động mạch chủ và xoang động mạch cảnh có các tế bào thụ cảm hóa học (chemoreceptor) và trong hành tuỷ có trung khu tiếp nhận xung từ các tế bào thụ cảm hóa học về (central
chemoreceptor). Trung khu này nằm ở phía trước hành tuỷ ngang với trung khu hít vào.
4.2.1. áp suất riêng phần của khí oxygen (pO2)
Khi áp suất riêng phần O2 giảm trong máu sẽ kích thích các tế bào thụ cảm. Các xung động truyền từ xoang động mạch cảnh qua nhánh Hering của dây số IX, từ cung động mạch chủ qua nhánh Cyon của dây số X. Chúng kích thích trung khu ở hành tuỷ làm tăng cường hơ hấp.
4.2.2. Áp suất riêng phần của khí carbonic (pCO2)
Áp suất riêng phần của CO2 tác động lên trung khu hô hấp ở hành tuỷ mạnh hơn. Trong thực tế, sự thiếu hay thừa CO2 ảnh hưởng trực tiếp lên phản ứng:
CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+
nghĩa là làm thay đổ i nồng độ H+. H+ lãng được các tế bào thụ cảm hóa học, nhất là ở xoang động mạch cảnh tiếp nhận và tác động đến trung khu tiếp nhận hóa học ở hành tuỷ do đó làm hưng phấn trung khu hô hấp ở hành tuỷ, dẫn đến tăng cường hô hấp để thải khí CO2 ra ngồi.
Sự thiếu O2 tác dụng lên trung khu hô
65%, cịn thừa CO2 có thể làm tăng hơ hấp lên 8 lần so với bình thường (800%).
Có thể quan sát tác dụng của sự thừa CO2 đối với hơ hấp trong thí nghiệm "tuần hoàn chéo": dùng hai con chó gây mê. Làm phẫu thuật tách hai động mạch cảnh của mỗ i con. Cắt và nối chéo một động mạch cảnh phần thân của con chó thứ nhất với động mạch cảnh của phần đầu con chó thứ hai và ngược lại. Còn động mạch cảnh kia của mỗi con được kẹp lại. Như vậy, đầu con chó thứ nhất được ni bằng máu con chó thứ hai và ngược lại (hình trên). Khi bịt khí quản hoặc cho thở trực tiếp khí CO2 ở con chó thứ nhất ta sẽ thấy nhịp hô hấp của con thứ hai tăng lên. Sở d như vậy là do nồng độ khí CO2 trong máu con chó thứ nhất tăng lên nhưng lại được dẫn lên đầu con chó thứ hai, trong khi nhịp hô hấp ở con cảm thứ nhất lại không tăng vì được ni bằng máu bình thường của con chó thứ hai.
4.2.3. Các yếu tố khác ảnh hưởng đến hô hấp
4.2.3.1. Huyết áp
Khi huyết áp tăng thì hơ hấp giảm và ngược lại. Tại vùng cung động mạch chủ và hoang động mạch cảnh, ngoài các thụ quan hóa học cịn có các thụ quan áp lực. Do vậy thi huyết áp tăng hoặc giảm, các thụ quan áp lực ở đây bị kích thích, rồi truyền về hành tuỷ nguyên nhân này có thể cùng gây hưng phấn ở trung khu vận mạch và hô hấp.
4.2.3.2. Cảm giác đau
Cảm giác đau có thể gây ra các trạng thái thở nhanh, thở chậm hoặc ngưng thở phụ buộc vào tính chất, cường độ, nguyên nhân, thời gian của cảm giác đau. Nó cịn phụ buộc vào trạng thái thần kinh của người bị đau.
4.2.3.3. Nhiệt độ
Nhiệt độ cao gây thở nhanh. Nguyên nhân có thể do trung khu điề u nh iệt ở hypothalamus bị kích thích gây ra các phản ứng làm hạ thân nhiệt, trong đó có hơ hấp. Nhiệt độ lạnh đột ngột làm ngưng thở một thời gian ngắn, rồi sau đó lại thở nhanh một thời gian.
4.2.3.4. Phản xạ ho và hắt hơi
Khi màng nhầy khí quản, phế quản bị kích thích gây ra phản xạ ho, tức là sự đẩy mạnh hơi ra ngoài lúc thanh quản đang khép lại. Khi màng nhầy khoang mũi bị kích thích (ví dụ hơi amoniac) sẽ gây ra phản xạ co phế quản, hít vào sâu và chậm, nhưng tiếp ngay là động tác thở ra nhanh và mạnh, đó là phản xạ hắt hơi.
