PENGATURAN PERNAPASAN

Sistem saraf secara normal mengatur kecepatan ventilasi alveolus hampir sama dengan permintaan tubuh, sehingga tekanan oksigen (Po2) dan tekanan karbon dioksida (Pco2) pada darah arteri hampir tidak berubah bahkan selama latihan fisik berat dan kebanyakan stres pernapasan lainnya. Bab ini akan menguraikan fungsi sistem saraf ini untuk pengaturan pernapasan.

Pusat Pernapasan

Pusat pernapasan terdiri dari beberapa kelompok neuron yang terletak bilateral di medula oblongata dan ons pada batang otak, seperti dilukiskan pada Gambar 41-1. Daerah ini dibagi menjadi tiga kelompok neuron utama: (1) kelompok pernapasan dorsal, terletak di bagian dorsal medula, yang terutama menyebabkan inspirasi, (2) kelompok pernapasan vventral, yang terletak di ventrolateral medula, yang terutama menyebabkan ekspirasi, dan (3) pusat penumotaksisk, terletak di sebelah dorsal bagian superior ons, yang terutama mengatur kecepatan dan kedalaman napas. Kelompok neuron pernapasan dorsal memegang peranan paling mendasar dalam mengatur pernapasan. Oleh karena itu, fungsi inilah yang pertama kali akan dibahas.

Kelompok Neuron Pernapasan Dorsal –

Pengaturannya pada Inspirasi dan Irama Pernapasan

Kelompok neuron pernapasan dorsal menempati sebagian besar panjang medula. Semua atau sebagian besar neuronnya terletak di dalam nukleus faktur solitarius, walaupun neuron-neuron lain yang berdekatan dengan substansi retikularis medula juga memegang peranan penting dalam mengatur pernapasan. Nukleus traktus solitarius merupakan akhir sensoris dari nervus Agus dan nervus glosofaringeus, yang mentransmisikan sinyal sensorisnya ke dalam pusat pernapasan dari (1) kemoreseptor perifer (2) baroreseptor, dan (3) berbagai macam reseptor dalam paru.

Pelepasan Sinyal Inspirasi Ritmis dai Kelompok Neuron Pernapasan Dorsal. Irama dasar pernapasan terutama berasal dari kelompok neuron pernapasan dorsal. Bahkan bila semua saraf perifer yang memasuki medula telah dipotong dan batang otak ditranseksi di atas dan di bawah medula, kelompok neuron ini masih mengeluarkan potensial aksi neuron inspirasi secara berulang-ulang. Namun, penyebab dasar pelepasan yang berulang-ulang ini belum diketahui. Pada hewan primitif, telah ditemukan jaringan saraf yang aktivitas satu rangkaian neuronnya mengeksitasi rangkaian yang kedua, yang pada alirannya akan menghambat yang pertama kemudian setelah beberapa waktu mekanisme ini berulang kembali terus menerus sepanjang hidup hewan tersebut. Oleh karena itu, kebanyakan ahli fisiologi pernapasan percaya bahwa terdapat beberapa jaringan saraf semacam ini pada manusia yang seluruhnya terletak di dalam medula; kemungkinan tidak hanya melibatkan kelompok pernapasan dorsal saja tetapi juga

daerah yang berdekatan pada medula, yang bertanggung jawab untuk irama dasar pernapasan.

Sinyal Inspirasi “yang landai”. Sinyal saraf yang ditransmisikan ke otot inspirasi, terutama diafragma, tidak seketika itu juga menjadi potensial aksi. Sebaliknya, pada pernapasan normal, permulaannya lemah dan meningkat secara perlahan-lahan (bentuk landai) selama kira-kira 2 detik. Kemudian sekonyong-konyong berakhir selama hampir 3 detik berikutnya, yang mengakibatkan penghentian eksitasi pada diafragma dan menimbulkan sifat elastis daya lenting paru dan dinding dada untuk menghasilkan ekspirasi. Kemudian sinyal inspirasi mulai kembali untuk siklus yang berikutnya, demikian seterusnya, dengan ekspirasi di antara siklus. Jadi, sinyal inspirasi merupakan sinyal yang landai (ram sigma). Keuntungan yang nyata dari sinyal yang landai adalah bahwa sinyal ini menyebabkan peningkatan volume paru yang mantap selama inspirasi, sehingga kita tidak terenga-engah (mengeluarkan napas inspirasi yang penghabisan = gasps).

Ada dua sifat inspirasi landai yang diatur, yaitu sebagai berikut:

1. Pengaturan kecepatan peningkatan sinyal landai, sehingga selama pernapasan yang sulit, kenaikan yang landai ini meningkat dengan cepat, dan oleh karena itu paru dapat terisi dengan cepat pula.

2. Pengaturan titik batasan tempat sinyal landai ini tiba-tiba berakhir. Ini adalah metode yang bisa dipakai untuk mengatur kecepatan pernapasan; yaitu, semakin dini sinyal landai ini berakhir, semakin singkat waktu inspirasinya. Hal ini juga akan memperpendek waktu ekspirasi. Dengan demikian, kecepatan pernapasan ditingkatkan.

Pusat Pneumotaksik Membatasi Masa Inspirasi dan Meningkatkan Kecepatan Pernapasan

Pusat pneumotaksik, yang terletak di sebelah dorsal nukleus parabrakialis pada ons bagian atas, mentransmisikan sinyal ke area inspirasi. Efek yang utama di sini adalah mengatur titik “penghentian” inspirasi landai, dengan demikian mengatur lamanya fase pengisian pada siklus paru. Bila sinyal pneumotaksik cukup kuat, inspirasi dapat berlangsung selama 0,5 detik, jadi pengisian paru hanya sedikit; tetapi bila sinyal pneumotaksik lemah, inspirasi dapat berlangsung terus selama 5 detik atau lebih, dengan demikian paru terisi dengan udara yang banyak sekali

Fungsi pusat pneumotaksik yang utama adalah membatasi inspirasi. Pusat pneumotaksisk memiliki efek sekunder terhadap peningkatan kecepatan pernapasan, karena pembatasan inspirasi juga memperpendek ekspirasi dan seluruh periode pernapasan. Sinyal pneumotaksik yang kuat dapat meningkatkan kecepatan pernapasan 30 sampai 40 kali per menit, sedangkan sinyal pneumotaksik yang lemah dapat menurunkan kecepatan menjadi hanya 3 sampai 5 pernapasan permenit.

Kelompok Neuron Pernapasan Ventral –

Fungsi pada Inspirasi dan Ekspirasi

Kelompok neuron pernapasan Central, yang dijumpai di bagian rostral dari nukleus ambigu dan bagian kadal dari nukleus retro ambigus, terletak pada setiap sisi medula, kira-kira 5 milimeter di sebelah anterior dan lateral kelompok neuron pernapasan dorsal. Fungsi kelompok neuron ini berbeda dengan kelompok pernapasan dorsal dalam berbagai hal penting:

1. Neuron-neuron dari kelompok pernapasan Central hampir seluruhnya tetap inaktif selama pernapasan tenang yang normal. Oleh karena itu, pernapasan tenang yang normal hanya ditimbulkan oleh sinyal inspirasi berulang-ulang dari kelompok pernapasan dorsal yang terutama dijalarkan ke diafragma, dan ekspirasi yang merupakan hasil dari sifat elastis daya lenting paru dan rangka toraks.

2. Tidak ada bukti bahwa neuorn pernapasan ventral ikut berpartisipasi dalam menentukan irama dasar yang mengatur pernapasan.

3. Bila rangsang pernapasan guna meningkatkan ventilasi paru menjadi lebih besar dari normal sinyal respirasi yang berasal dari mekanisme getaran dasar di area pernapasan dorsal akan tercurah ke neuron pernapasan Central. Akibatnya, area pernapasan Central turut membantu merangsang pernapasan ekstra.

4. Rangsangan listrik dari berapa neuron pada kelompok Central menyebabkan inspirasi sendangkan