Centro respiratorio

El centro respiratorio se encuentra en el bulbo raquídeo y la protuberancia anular, en el tronco encefálico. Está compuesto por tres grupos principales de neuronas respiratorias: dos en el bulbo raquídeo y uno en la protuberancia anular. En el bulbo raquídeo, se encuentran el grupo respiratorio dorsal y el grupo respiratorio ventral. En la protuberancia anular, el grupo respiratorio pontino incluye dos áreas conocidas como el centro neumotáxico y el centro apnéustico.El centro respiratorio es responsable de generar y mantener el ritmo respiratorio, así como de ajustarlo en respuesta homeostática a los cambios fisiológicos. Recibe información de los quimiorreceptores, los mecanorreceptores, la corteza cerebral y el hipotálamo para regular la frecuencia y la profundidad de la respiración. Esta información es estimulada por las alteraciones en los niveles de oxígeno, dióxido de carbono y pH sanguíneo, por los cambios hormonales relacionados con el estrés y la ansiedad del hipotálamo, y también por las señales de la corteza cerebral para un control consciente de la respiración.Las lesiones en los grupos respiratorios pueden causar diversos trastornos respiratorios que pueden requerir ventilación mecánica y suelen estar asociadas a un mal pronóstico.El centro respiratorio se divide en tres grupos principales: dos en el bulbo raquídeo y uno en la protuberancia. Los dos grupos en el bulbo raquídeo son el grupo respiratorio dorsal y el grupo respiratorio ventral. En la protuberancia, el grupo respiratorio pontino está compuesto por dos áreas: el centro neumotáxico y el centro apnéustico. Los grupos bulbares dorsal y ventral controlan el ritmo respiratorio básico. Cada grupo está emparejado con uno a cada lado del tronco encefálico.

El grupo respiratorio dorsal (GRD) desempeña el papel fundamental en el control de la respiración, iniciando la inspiración (inhalación). El GRD es un conjunto de neuronas que forman una masa alargada que se extiende a lo largo de la mayor parte del bulbo raquídeo dorsal. Se encuentran cerca del canal central de la médula espinal, justo detrás del grupo ventral. Establecen y mantienen la frecuencia respiratoria.La mayoría de las neuronas se localizan en el núcleo del tracto solitario. Otras neuronas importantes se encuentran en las áreas adyacentes, incluyendo la sustancia reticular del bulbo raquídeo. El núcleo solitario es el punto terminal de la información sensorial procedente del grupo respiratorio pontino y de dos nervios craneales: el nervio vago y el nervio glosofaríngeo. El núcleo solitario envía señales al centro respiratorio desde quimiorreceptores periféricos, barorreceptores y otros tipos de receptores pulmonares, en particular los receptores de estiramiento. Por lo tanto, el grupo respiratorio dorsal se considera un centro integrador que proporciona al grupo respiratorio ventral la información necesaria para modificar el ritmo respiratorio.El VRG mantiene un ritmo respiratorio constante estimulando la contracción del diafragma y los músculos intercostales externos, lo que produce la inspiración.En el bulbo raquídeo, el grupo respiratorio ventral (GRV) consta de cuatro grupos de neuronas que conforman el área de control respiratorio de la exhalación (espiración). Esta área se encuentra en la parte ventrolateral del bulbo raquídeo, unos 5 mm anterior y lateral al grupo respiratorio dorsal. Las neuronas implicadas incluyen las del núcleo ambiguo, el núcleo retroambiguo y las interneuronas del complejo pre-Bötzinger.El VRG contiene neuronas tanto inspiratorias como espiratorias. El grupo respiratorio ventral de neuronas está activo durante la respiración forzada e inactivo durante la respiración tranquila y en reposo. El VRG envía impulsos inhibitorios al centro apnéustico.En el tegmento pontino de la protuberancia, el grupo respiratorio pontino (GRP) incluye los centros neumotáxico y apnéustico. Estos tienen conexiones entre sí y ambos forman el núcleo solitario.El centro neumotáxico se encuentra en la parte superior de la protuberancia. Sus núcleos son el núcleo subparabranquial y el núcleo parabranquial medial. El centro neumotáxico controla tanto la frecuencia como el patrón respiratorio. Se considera un antagonista del centro apnéustico (que produce respiración anormal durante la inhalación), inhibiendo cíclicamente la inhalación. El centro neumotáxico es responsable de limitar la inspiración, proporcionando un interruptor de desconexión inspiratoria (IOS). Limita la ráfaga de potenciales de acción en el nervio frénico, disminuyendo eficazmente el volumen corriente y regulando la frecuencia respiratoria. La ausencia del centro provoca un aumento de la profundidad de la respiración y una disminución de la frecuencia respiratoria.El centro neumotáxico regula la cantidad de aire que el cuerpo puede inhalar en cada respiración. El grupo respiratorio dorsal presenta ráfagas rítmicas de actividad con una duración e intervalo constantes. Cuando se necesita una respiración más rápida, el centro neumotáxico le indica al grupo respiratorio dorsal que acelere. Cuando se requieren respiraciones más largas, las ráfagas de actividad se alargan. Toda la información que el cuerpo utiliza para facilitar la respiración se produce en el centro neumotáxico. Si este estuviera dañado o lesionado de cualquier manera, la respiración sería prácticamente imposible.Un estudio sobre este tema se realizó en gatos anestesiados y paralizados antes y después de una vagotomía bilateral. Se monitorizó la ventilación en gatos despiertos y anestesiados que respiraban aire o CO2. La ventilación se monitorizó antes y después de las lesiones en la región del centro neumático, así como después de una vagotomía bilateral posterior. Los gatos con lesiones pontinas presentaron una duración de inhalación prolongada. En gatos, tras la anestesia y la vagotomía, se ha descrito que la transposición pontina provoca descargas inspiratorias prolongadas y sostenidas, interrumpidas por breves pausas espiratorias. Por otro lado, en ratas, tras la anestesia, la vagotomía y la transposición pontina, no se observó este patrón respiratorio, ni in vivo ni in vitro. Estos resultados sugieren diferencias interespecies entre ratas y gatos en la influencia pontina sobre el centro respiratorio medular.El centro apnéustico de la protuberancia inferior parece promover la inhalación mediante la estimulación constante de las neuronas del bulbo raquídeo. El centro apnéustico envía señales al grupo dorsal del bulbo raquídeo para retrasar la señal de "desconexión inspiratoria" (IOS) de la rampa inspiratoria, proporcionada por el centro neumotáxico. Este controla la intensidad de la respiración, enviando impulsos positivos a las neuronas implicadas en la inhalación. El centro apnéustico es inhibido por los receptores de estiramiento pulmonar y también por el centro neumotáxico. Además, descarga un impulso inhibidor al centro neumotáxico.La respiración es el proceso repetitivo de introducir aire en los pulmones y expulsar los desechos. El oxígeno que entra del aire es una necesidad constante y continua del organismo para mantenerse vivo. Esta necesidad persiste durante el sueño, por lo que el funcionamiento de este proceso debe ser automático y formar parte del sistema nervioso autónomo. A la inspiración le sigue la espiración, dando lugar al ciclo respiratorio de inhalación y exhalación. Existen tres fases del ciclo respiratorio: inspiración, postinspiración o espiración pasiva, y espiración tardía o activa.El número de ciclos por minuto es la frecuencia respiratoria. Esta se establece en el centro respiratorio por el grupo respiratorio dorsal, en el bulbo raquídeo, y estas neuronas se concentran principalmente en el núcleo solitario que se extiende a lo largo del bulbo raquídeo.El ritmo respiratorio básico es el de una respiración tranquila y reparadora, conocida como eupnea. La respiración tranquila solo requiere la actividad del grupo dorsal, que activa el diafragma, y los músculos intercostales externos. La exhalación es pasiva y depende de la retracción elástica de los pulmones. Cuando aumenta la necesidad metabólica de oxígeno, la inspiración se vuelve más enérgica y las neuronas del grupo ventral se activan para lograr una exhalación enérgica. La dificultad para respirar se denomina disnea, lo opuesto a la eupnea.La depresión del centro respiratorio puede ser causada por: traumatismo cerebral, daño cerebral, un tumor cerebral o isquemia. La depresión también puede ser causada por fármacos como opioides y sedantes.La anfetamina puede estimular el centro respiratorio para producir respiraciones más rápidas y profundas. Normalmente, en dosis terapéuticas, este efecto no es perceptible, pero puede ser evidente cuando la respiración ya está alterada.

• Control de la respiración
• Centro de tos
• Gag reflejo

• Levitzky, Michael G. (2002). Fisiología pulmonar (6th ed.). McGraw-Hill Professional. pp. 193 –4. ISBN 978-0-07-138765-1.
• Costanzo, Linda S. (2006). Fisiología (3a edición). Philadelphia, PA: Elsevier. p. 224. ISBN 978-1-4160-2320-3.
• Shannon, Roger; Baekey, David M.; Morris, Kendall F.; Nuding, Sarah C.; Segers, Lauren S.; Lindsey, Bruce G. (2004). "La descarga de neurona del grupo respiratorio pontino se altera durante la tos ficticia en el gato decerebrado". Fisiología respiratoria " Neurobiología. 142 1): 43 –54. doi:10.1016/j.resp.2004.05.002. PMID 15351303. S2CID 8425115.