Sebagai aturan umum, dalam keadaan istirahat, manusia dewasa bernapas dengan kecepatan antara dua belas dan delapan belas napas per menit. Bernapas sangat penting untuk kelangsungan hidup kita, sebuah proses yang kita lakukan dengan cara setengah sadar terus menerus sepanjang hidup kita.
Tapi siapa yang memastikan kita melakukannya? Bagian tubuh mana yang menyebabkan kita melakukan fungsi dasar ini? Jawabannya ditemukan di medula oblongata, khususnya di kompleks preBötzinger.
Kompleks preBötzinger: deskripsi dan lokasi dasar
Kompleks preBötzinger adalah kumpulan atau jaringan neuron yang terletak di medula oblongata atau medula oblongata, khususnya di bagian ventromedialnya, membentuk bagian batang otak. Jaringan saraf ini muncul di kedua belahan, menjadi struktur bilateral dan simetris. Menghubungkan dengan sumsum tulang belakang, dan seperti yang telah kita komentari, ini adalah dasar untuk pembangkitan dan pemeliharaan ritme pernapasan.
Ini adalah struktur yang baru ditemukan, khususnya pada tahun 1991, dan di dalamnya berbagai jenis neuron telah ditemukan yang memungkinkan genesis dan ritme siklus pernapasan melalui interaksinya. Kompleks preBötzinger di kedua belahan tampaknya berfungsi sebagian secara independen, meskipun mereka berkomunikasi untuk menyinkronkan.
Fungsi utama
Meskipun struktur ini masih sedikit diketahui, berbagai fungsi yang sangat penting dikaitkan dengannya.
1. Irama pernapasan dasar
Kompleks preBötzinger adalah unsur mendasar untuk membuat kita tetap hidup, dan cederanya dapat menyebabkan kematian karena depresi pernapasan. Fungsi utamanya adalah pembentukan dan pengelolaan ritme pernapasan.
2. Kecukupan respirasi terhadap kebutuhan lingkungan
Interaksi dengan area lain di otak memungkinkan kompleks preBötzinger mengatur ritme pernapasan sesuai dengan kebutuhan lingkungan. Misalnya, jika kita melakukan olahraga, pernapasan kita akan lebih cepat.
3. Menangkap tingkat oksigen
Telah ditemukan bahwa kompleks ini dan koneksinya mampu mendeteksi dan bertindak berdasarkan tingkat oksigen dalam tubuh. Misalnya, jika kita tercekik, biasanya laju pernapasan kita meningkat, karena tubuh berusaha memperoleh oksigen yang diperlukan untuk bertahan hidup.
Mekanisme aksi yang tidak diketahui
Cara kerja struktur ini masih belum sepenuhnya jelas, tetapi melalui percobaan dengan hewan pengerat telah ditunjukkan bahwa struktur ini terkait dengan reseptor hormon neurokinin-1 dan dengan aksi neurotransmiter.
Keberadaan neuron “alat pacu jantung” telah diamati (dengan cara yang mirip dengan apa yang terjadi dengan irama jantung), beberapa bergantung pada tegangan dan yang lainnya tidak bergantung padanya. Operasi tepatnya masih diperdebatkan, meskipun diperkirakan bahwa yang bergantung pada tegangan adalah yang paling terkait dengan pembangkitan ritme pernapasan dengan memungkinkan emisi potensial aksi melalui penyerapan natrium.
Bagaimanapun, hipotesis dengan dukungan empiris terbesar adalah hipotesis yang menunjukkan bahwa aksi himpunan neuron dan interaksinyalah yang memungkinkan ritme dihasilkan, yang merupakan hasil interaksi dan bukan aktivitas suatu satu jenis neuron.
Perlu banyak penelitian lebih lanjut terkait hal ini untuk dapat mengetahui secara pasti fungsi kawasan ini, menjadi bidang kajian yang harus diperdalam.
Neurotransmitter yang terlibat
Berkenaan dengan neurotransmiter dengan efek terbesar di bidang ini, telah dirasakan bahwa aktivitas glutamatergik sangat penting untuk kompleks pra-Bötzinger untuk bertindak memungkinkan respirasi. Secara khusus, itu adalah aktivitas reseptor AMPA yang memainkan peran paling besar, meskipun beberapa partisipasi reseptor NMDA dalam proses juga diamati (walaupun dalam beberapa penelitian modifikasi NMDA tidak menghasilkan perubahan nyata dan tampaknya tidak hasil penting). Penghambatannya dapat menyebabkan penghentian ritme pernapasan, sedangkan penggunaan agonis menyebabkan peningkatannya.
Dalam hal mengurangi laju pernapasan, neurotransmiter yang tampaknya paling berperan adalah GABA dan glisin.
Selain di atas, ada neurotransmitter lain yang mempengaruhi ritme pernapasan melalui struktur ini. Meskipun mereka tidak berpartisipasi secara langsung dalam asal-usul ritme pernapasan, mereka memodulasinya. Contohnya ditemukan dalam serotonin, adenosin trifosfat atau ATP, zat P, somatostatin, norepinefrin, opioid, dan asetilkolin. Itulah sebabnya banyak zat dan obat-obatan menyebabkan perubahan ritme pernapasan.
Salah satu aspek yang perlu dipertimbangkan adalah bahwa emosi juga memiliki efek penting pada ritme pernapasan, karena efek pada area neurotransmiter yang disekresikan ini. Misalnya, dalam kasus mengalami kegugupan atau kecemasan, peningkatan laju pernapasan diamati, sedangkan dalam menghadapi keputusasaan dan depresi cenderung melambat.
Efek cedera pada area ini
Meskipun kompleks preBötzinger bukan satu-satunya unsur yang terlibat dalam kontrol pernapasan, saat ini dianggap sebagai unsur utama yang bertanggung jawab untuk mengaturnya. Perubahan di area ini dapat menyebabkan konsekuensi yang berbeda besarnya, seperti peningkatan pernapasan atau depresi. Dan ini bisa berasal dari cedera bawaan, trauma, kecelakaan kardiovaskular atau pemberian zat psikoaktif. Dalam kasus ekstrim dapat menyebabkan kematian pasien.
Telah diamati dalam analisis postmortem orang dengan demensia dengan badan Lewy atau atrofi, penurunan populasi neuron yang reaktif terhadap neurokinin-1 yang disebutkan di atas biasanya diamati, yang dapat menjelaskan adanya gangguan pernapasan pada penyakit ini.
Referensi bibliografi:
- Beltran-Parrazal, L.; Meza-Andrade, R.; García-García, F.; Toledo, R.; Manzo-J.; Morgado-Valle, C. (2012). Mekanisme sentral dari generasi ritme pernapasan. Jurnal medis. Mekanisme otak. Universitas Veracruzana, Meksiko.
- Garcia, L.; Rodríguez, O. dan Rodríguez, OB (2011). Regulasi respirasi: organisasi morfofungsional dari sistem kontrolnya. Universitas Ilmu Kedokteran. Santiago de Kuba.
- Muñoz-Ortiz, J.; Muñoz-Ortiz, E.; López-Meraz, ML; Beltran-Parrazai, L. dan Morgado-Valle, C. (2016). Kompleks pra-Bötzinger: pembangkitan dan modulasi ritme pernapasan. lain. Masyarakat Neurologi Spanyol.
- Ramirez, JM; Doi, A.; Garcia, AJ; Elsen, FP; Koch, H. & Wei, AD (2012). Blok Bangunan Seluler Pernapasan. Fisiologi Komprehensif; 2 (4): 2683-2731