background image

Respiratory physiology lecture 5 Dr. Amjed H. Abbas

 

 

Nervous and Chemical Control of Respiration 

Nervous Control 

Inspiratory  muscles,  diaphragm  and  intercostal  muscles,  composed  of  skeletal 
muscle  and  must  be  stimulated  to  contract,  two  phrenic  nerves  responsible  for 

diaphragm contraction originate at the 3

rd

, 4

th

, and 5

th

 cervical spinal nerves, 11 

pairs of intercostal nerves originate 1- 11

th

 thoracic spinal nerves. 

 

 

Respiratory Areas in Brainstem 

These  centers  are responsible  for automatic basic  rhythm  of respiration, located 

bilaterally  in  the  reticular  formation  of  the  brain  stem  (which  consists  from 

medulla oblongata, pons and midbrain). 

The  primary  portions  of  the  brainstem  that  control  ventilation  are  the  medulla 

oblongata and the pons. 

A. Medullary respiratory center: consists of dorsal groups which stimulate the 

diaphragm  (inspiratory  center)  and  ventral  groups  (expiratory  center)  which 

stimulate the intercostal and abdominal muscles. 

B. Pontine respiratory group 

It is involved with switching between inspiration and expiration, it consists of  

pneumotaxic and apneustic centers. 


background image

Respiratory physiology lecture 5 Dr. Amjed H. Abbas

 

 

 

 

 

 

 

Medullary respiratory centers:  

The medulla oblongata is the primary respiratory control center. Its main function 

is to send signals to the muscles that control respiration to cause breathing to 

occur. There are two regions in the medulla that control respiration: 

 

The dorsal respiratory group stimulates inspiratory movements. 

 

The ventral respiratory group stimulates expiratory movements. 

 


background image

Respiratory physiology lecture 5 Dr. Amjed H. Abbas

 

 

The medulla also controls the reflexes for non-respiratory air movements, such as 

coughing and sneezing reflexes. 

Inspiratory Center or Dorsal Respiratory Group (DRG) 

 - Basic rhythmic breathing, it sends signal to the Phrenic nerve ----> Intercostal 

nerves ---> Diaphragm + external inter-costals 

it containing inspiratory neurons 

It sets the basic respiratory rate, stimulates the inspiratory muscles to contract 

(diaphragm). The signals it sends for inspiration start weakly and steadily 

increase for ~ 2 sec.  This is called a ramp and produces a gradual inspiration.

  

The ramp then stops abruptly for ~ 3 sec and the diaphragm relaxes.

 

 

  

 

Ventral respiratory group (VRG):   The neurons in the VRG remain almost 

inactive during normal quiet respiration. There is no evidence that VRG 

participates in the basic rhythmical oscillation that controls respiration. 

When the respiratory drive for increased pulmonary ventilation becomes more 

than normal as in exercise, respiratory signals spill over into VRG from the basic 


background image

Respiratory physiology lecture 5 Dr. Amjed H. Abbas

 

 

oscillatory mechanisms of the DRG area. Then the VRG contribute to the 

respiratory drive. VRG area is very important in providing powerful expiratory 

signals to abdominal muscles during expiration. The VRG area operates as an 

overdrive mechanism when high levels of pulmonary ventilation are required. 

Pontine respiratory groups 

The pons is the other respiratory center and is located above the medulla. Its main 

function is to control the rate or speed of involuntary respiration. It has two main 

functional regions that perform this role: 

1.Pneumotaxic center 

It is located in upper part of the pons, slightly inhibits medulla, it has inhibitory 

effect on inspiration causes shorter, shallower, quicker breaths

The pnuemotaxic center sends signals to inhibit inspiration that allows it to finely 

control the respiratory rate. Its signals limit the activity of the phrenic nerve and 

inhibits  the  signals  of  the  apneustic  center.  It  decreases  tidal  volume. 

when  activity  of  inspiratory  center  stops,  inhibitory  impulses  cease  from 

pneumotaxic center and inspiratory impulses initiated. 

2.Apneustic center  

It  is  located  in  lower  portion  of  pons,  stimulates  the  medulla,  causes  longer, 

deeper,  slower  breaths  (prevent  switch  off),  it  has  stimulatory  effect  on 

inspiratory center and inhibitory on expiratory center. Its activity is modulated on 

and  off  by  pneumotaxic  center.  It  is  intermittently  inhibited  by  vagal  discharge 

arise  from  lung  which  appear  during  inflation  of  the  lung  and  disappear  during 

deflation of the lung. 


background image

Respiratory physiology lecture 5 Dr. Amjed H. Abbas

 

 

 

 

 

The apneustic and pnuemotaxic centers work against each other together to 

control the respiratory rate.  

 

Mechanoreceptors: These receptors are placed in the walls of bronchi and 

bronchioles of the lung and the main function of these receptors is to prevent the 

over-inflation of the lungs. Inflation of the lungs activates these receptors and 

activation of the stretch receptors in turn inhibits the neurons in inspiratory center 

via vagus nerve.  

When  the  expiration  starts  activation  of  the  stretch  receptors  gradually  ceases 

allowing  neurons  in  the  inspiratory  neurons  become  active  again.  This 

phenomenon  is  called  Hering-Breuer  Reflex.  It  is  particularly  important  for 

infants.  In  adults  it  is  functional  only  during  exercise  when  the  tidal  volume  is 

larger than normal. 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام عضوان و 195 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل