Si vous avez déjà essayé de retenir votre respiration pendant trop longtemps, vous vous souviendrez probablement que, après un certain temps, vous commencez à ressentir une irrésistible envie de respirer. En l'absence d'effort conscient, la respiration est contrôlée par votre tronc cérébral ou du cerveau inférieur, la région de votre cerveau juste au-dessus de la moelle épinière. Centres dans votre brainstem ajuster votre rythme respiratoire en réponse aux changements dans le liquide céphalo-rachidien.
CO2 dans le sang
Quand il est dissous dans l'eau, le dioxyde de carbone réagit avec H2O pour former l'acide carbonique. Par conséquent, les niveaux de CO2 augmente, le dioxyde de carbone diffuse dans le liquide céphalo-rachidien, qui est produit à partir de sang et provoquer une légère diminution du pH. La baisse est très faible parce que le bicarbonate et de l'hémoglobine dans votre acte de sang comme des tampons de prendre les ions hydrogène libérés par l'acide carbonique. Néanmoins, cette diminution est suffisamment importante pour les mécanismes involontaires dans le contrôle de votre respiration pour détecter et répondre.
brainstem
centres de contrôle de respiration dans le bulbe rachidien (les deux régions les plus bas de votre tronc cérébral) utilisent le pH du liquide céphalo-rachidien comme un indicateur de la concentration de CO2 dans le sang. Chémorécepteurs, les neurones sensoriels qui peuvent détecter le pH, transformer ce changement chimique en impulsions nerveuses au centre de contrôle respiratoire, qui répond en modulant votre respiration. Si le pH augmente, le bulbe rachidien diminue le taux de respiration et de la profondeur, et si le pH tombe, il augmente le taux de respiration et de la profondeur.
Pons
Alors que le bulbe rachidien définit le rythme de votre respiration, un autre centre de contrôle de la respiration dans les pons détermine le tempo. Il modère le taux de respiration fixé par le bulbe rachidien pour lisser les transitions. Par la respiration, vous éliminez CO2 de votre circulation sanguine. la concentration de CO2 est le facteur le plus important dans la détermination de votre taux de respiration. Bien que des capteurs dans l'aorte et les artères carotides du cou font surveiller la concentration d'oxygène, ils en général seulement envoient des signaux au niveau du tronc cérébral lorsque la concentration d'oxygène tombe très bas - que lorsque vous êtes à haute altitude, par exemple.
Considérations
le contrôle de respiration est un exemple d'un mécanisme de rétroaction négative parce que la réponse à une entrée agit pour diminuer la cause de l'entrée. Si les niveaux de CO2 augmentent, pH diminue et votre bulbe rachidien augmente votre respiration, la diminution des concentrations de CO2 et donc l'augmentation du pH. Le même en sens inverse. Vous pouvez consciemment remplacer ces mécanismes par vous forcer à respirer très rapidement ou en retenant votre souffle, mais une fois que vous arrêtez ou passez, votre brainstem apportera le rythme de votre respiration retour à la normale.