De ademhaling wordt nauwkeurig afgestemd op de snelheid van het metabolisme (stofwisseling; verbranding). Met andere woorden; tijdens fysieke activiteit neemt de vraag van de spiercellen naar zuurstof toe en geven de spiercellen meer koolstofdioxide af. Het zuurstof wordt door de bloedcirculatie aan de spiercellen afgegeven en spiercellen geven vervolgens het koolstofdioxide aan de circulatie af. In de longen wordt het koolstofdioxide afgegeven en het zuurstof opgenomen door het bloed. In vergelijking met rust, wordt er tijdens fysieke activiteit dieper en sneller geademd. In de grote hersenen, longen, gewrichten, spieren, spieren van de longen en de grote bloedvaten bevinden zich sensoren. Deze sensoren vervoeren via zenuwvezels hun specifieke informatie naar de medulla oblongata. In de medulla oblongata bevinden zich de ademcentra. De ademcentra reguleren vervolgens de ademhaling.
De medulla oblongata wordt ook direct beïnvloed door de samenstelling van het bloed
De ademcentra van de medulla oblongata worden niet alleen indirect beïnvloed, maar bevat ook receptoren die gevoelig zijn voor het zuurstofgehalte, koolstofdioxidegehalte, zuurgraad (pH) en temperatuur. Tijdens inspanning dalen de zuurstofgehalte en de pH van het bloed en stijgen het koolstofdioxidegehalte en temperatuur van het bloed. Immers gebruiken de spieren zuurstof om te kunnen samentrekken en geven koolstofdioxide afgegeven. De spieren hebben namelijk energie nodig om samen te trekken. Deze energie wordt vrijgemaakt door koolhydraten en vetten te verbranden. Bij deze verbranding is zuurstof nodig en wordt koolstofdioxide geproduceerd. Daarnaast komt bij verbranding warmte vrij. Verder wordt een klein deel van de energie zonder zuurstof vrijgemaakt. Hierbij ontstaat melkzuur dat de pH van het bloed verlaagt. De receptoren in de medulla oblongata nemen deze veranderingen waar en stimuleren op basis van deze informatie de ademhalingscentra van de medulla oblongata en wordt er sneller en dieper geademd.
Perifere chemoreceptoren in de a. carotis en aorta
In de a. carotis en de aorta bevinden zich de perifere chemoreceptoren die de samenstelling van het bloed monitoren. Deze chemoreceptoren vuren meer impulsen via de zenuwvezels naar de ademcentra van de medulla oblongata. De perifere chemoreceptoren nemen eveneens veranderingen waar van zuurstofgehalte, koolstofdioxidegehalte, zuurgraad en temperatuur. Daarnaast nemen deze chemoreceptoren ook veranderingen in kaliumgehalte van het bloed waar. Wanneer zuurstofgehalte en zuurgraad dalen van het bloed en koolstofdioxidegehalte, temperatuur en kaliumgehalte van het bloed stijgen, worden de ademcentra van de medulla oblongata gestimuleerd en wordt er sneller en dieper geademd.
Receptoren in de longen
In het longweefsel (bronchi en bronchioli) bevinden zich rekreceptoren. Tijdens de inademing worden deze rekreceptoren geprikkeld. Wanneer de rekreceptoren geprikkeld worden, geven zij signalen af aan het inademingscentrum van de medulla oblongata om te stoppen met inademen. Verder stimuleren zijn het uitademingscentrum van de medulla oblongata om uit te ademen.
Proprioreceptoren stimuleren de ademhaling
Proprioreceptoren zijn receptoren in het bewegingsapparaat. Proprioreceptoren bevinden zich in de spieren en gewrichten. De proprioreceptoren zijn de spierspoeltjes, Golgipeesorgaantjes en gewrichtssensoren. Spierspoeltjes geven spierlengteveranderingen door. Golgipeesorgaantjes geven veranderingen in spierspanning door. Gewrichtssensoren geven veranderingen in gewrichtshoeken door. Deze verschillende veranderingen worden onder andere doorgegeven aan de medulla oblongata. Tijdens fysieke inspanning volgen de veranderingen in spierspanning, spierlengte en gewrichtshoeken elkaar snel op. Deze veranderingen worden snel doorgegeven aan de medulla oblongata. De reactie van de ademcentra van de medulla oblongata is sneller en dieper ademen.
Invloed van de hersenen op de ademhaling
Verschillende hersencentra beïnvloeden eveneens de ademhalingscentra. Zo zorgen de hogere hersencentra in de hersenschors (cortex) en vlak daaronder (subcorticale regio’s) voor veranderingen in de ademhaling. Door bijvoorbeeld aan inspanning te denken, worden de ademcentra al gestimuleerd om sneller en dieper te ademen. Dit is bijzonder handig, want het lichaam wordt op deze manier al voorbereid op de inspanning die gaat komen.
Bronnen:
William D. McArdle, Victor L. Katch, & Frank I. Katch (2014) Exercise Physiology, Nutrition, Energy, and Human Performance, LWW Philadelphia