16.3: Respiración

Haciendo el 'Fly

El nadador en esta foto está haciendo el trazo de mariposa. Este estilo de natación requiere que el nadador controle cuidadosamente su respiración para que se coordine con sus movimientos de natación. La respiración es el proceso de mover el aire dentro y fuera de los pulmones, que son los órganos en los que se produce el intercambio de gases entre la atmósfera y el cuerpo. La respiración también se llama ventilación, y es una de las dos partes del proceso de respiración que sostiene la vida, siendo la otra parte el intercambio de gases. Antes de que puedas entender cómo se controla la respiración, necesitas saber cómo ocurre la respiración.

Figura\(\PageIndex{1}\): Carrera de mariposa

Cómo ocurre la respiración

La respiración es un proceso de dos pasos que incluye extraer aire hacia los pulmones, o inhalar, y dejar que el aire salga de los pulmones, o exhalar. Ambos procesos se ilustran en la Figura\(\PageIndex{2}\).

Figura\(\PageIndex{2}\): La inhalación y exhalación durante la respiración dependen principalmente de contracciones repetidas del diafragma.

Inhalando

La inhalación es un proceso activo que resulta principalmente de la contracción de un músculo llamado diafragma, mostrado en la Figura\(\PageIndex{2}\). El diafragma es un músculo grande en forma de cúpula debajo de los pulmones que separa las cavidades torácica (torácica) y abdominal. Cuando el diafragma se contrae, la cavidad torácica se expande y el contenido del abdomen se empuja hacia abajo. Otros músculos, como los músculos intercostales externos entre las costillas, también contribuyen al proceso de inhalación, especialmente cuando la inhalación es forzada, como cuando se respira profundamente. Estos músculos ayudan a aumentar el volumen torácico al expandir las costillas hacia afuera. Con el tórax expandido, hay menor presión de aire dentro de los pulmones que fuera del cuerpo, por lo que el aire exterior fluye hacia los pulmones a través del tracto respiratorio.

Exhalando

Exhalar implica la serie opuesta de eventos. El diafragma se relaja, por lo que se mueve hacia arriba y disminuye el volumen del tórax (Figura\(\PageIndex{2}\). La presión del aire dentro de los pulmones aumenta por lo que es mayor que la presión del aire fuera de los pulmones. La exhalación, a diferencia de la inhalación, suele ser un proceso pasivo que ocurre principalmente debido a la elasticidad de los pulmones. Con el cambio en la presión del aire, los pulmones se contraen a su tamaño preinflado, expulsando el aire que contienen en el proceso. El aire sale de los pulmones, similar a la forma en que el aire sale corriendo de un globo cuando se libera. Si se fuerza la exhalación, los músculos intercostales y abdominales internos pueden ayudar a sacar el aire de los pulmones.

Control de la Respiración

La respiración es una de las pocas funciones corporales vitales que se pueden controlar tanto consciente como inconscientemente. Piensa en usar tu aliento para hacer estallar un globo. Respiras mucho y profundo, y luego exhalas el aire con la mayor fuerza que puedas dentro del globo. Tanto la inhalación como la exhalación están controladas conscientemente.

Control consciente de la respiración

Puedes controlar tu respiración conteniendo la respiración, ralentizando tu respiración o hiperventilando, lo que es respirar más rápido y poco profundo de lo necesario. También puedes exhalar o inhalar con más fuerza o profundidad de lo habitual. El control consciente de la respiración es común en muchas actividades además de hacer estallar globos, como nadar, entrenar el habla, cantar, tocar muchos instrumentos musicales diferentes (Figura\(\PageIndex{3}\)) y hacer yoga, por nombrar solo algunos.

Figura\(\PageIndex{3}\): Jugar al oboe es un trabajo duro. El aire exhalado debe ser forzado a través de una pequeña abertura entre dos cañas de madera muy pequeñas.

Hay límites en el control consciente de la respiración. Por ejemplo, no es posible que una persona sana deje de respirar voluntariamente indefinidamente. En poco tiempo, hay un impulso incontenible de respirar. Si pudieras dejar de respirar por el tiempo suficiente, perderías el conocimiento. Lo mismo pasaría si se hiperventila demasiado tiempo. Una vez que pierdes el conocimiento para que ya no puedas ejercer un control consciente sobre tu respiración, el control involuntario de la respiración se hace cargo.

Control Inconsciente de la Respiración

La respiración inconsciente es controlada por centros respiratorios en la médula y los pones del tronco encefálico (Figura\(\PageIndex{4}\)). Los centros respiratorios regulan automática y continuamente la frecuencia respiratoria dependiendo de las necesidades del cuerpo. Estos están determinados principalmente por la acidez sanguínea o el pH. Cuando haces ejercicio, por ejemplo, los niveles de dióxido de carbono aumentan en la sangre debido al aumento de la respiración celular por parte de las células musculares. El dióxido de carbono reacciona con el agua en la sangre para producir ácido carbónico, haciendo que la sangre sea más ácida, por lo que el pH cae. La caída en el pH es detectada por quimiorreceptores en la médula. Los niveles sanguíneos de oxígeno y dióxido de carbono, además del pH, también son detectados por los quimiorreceptores en las arterias principales, que envían los “datos” a los centros respiratorios. El centro respiratorio responde enviando impulsos nerviosos al diafragma, “diciéndole” que se contraiga más rápidamente para que la velocidad de respiración se agilice. Con una respiración más rápida, se libera más dióxido de carbono al aire desde la sangre, y el pH de la sangre vuelve al rango normal.

Figura\(\PageIndex{4}\): Los racimos de células en los pones y la médula del tronco encefálico son los centros respiratorios del cerebro que tienen control involuntario sobre los músculos respiratorios, como el diafragma y el intercostal externo e interno.

Los eventos opuestos ocurren cuando el nivel de dióxido de carbono en la sangre se vuelve demasiado bajo y el pH de la sangre aumenta. Esto puede ocurrir con hiperventilación involuntaria, que puede ocurrir en ataques de pánico, episodios de dolor intenso, ataques de asma y muchas otras situaciones. Cuando hiperventila, soplas mucho dióxido de carbono, lo que lleva a una caída en los niveles sanguíneos de dióxido de carbono. La sangre se vuelve más básica (alcalina), provocando que su pH suba.

Respiración nasal vs. Boca

La respiración nasal es respirar por la nariz en lugar de por la boca, y generalmente se considera superior a la respiración por la boca. Los conductos nasales forrados de pelo hacen un mejor trabajo al filtrar las partículas del aire antes de que se adentren más profundamente en el tracto respiratorio. Los conductos nasales también son mejores para advertir y humedecer el aire, por lo que la respiración nasal es especialmente ventajosa en el invierno cuando el aire está frío y seco. Además, el menor diámetro de las fosas nasales crea una mayor presión en los pulmones durante la exhalación. Esto ralentiza el vaciado de los pulmones, dándoles más tiempo para extraer oxígeno del aire.

Característica: Mito vs Realidad

El ahogamiento se define como insuficiencia respiratoria por estar dentro o debajo de un líquido. Se clasifica además de acuerdo con su resultado en muerte, problemas de salud continuos o no problemas de salud continuos (recuperación completa). En Estados Unidos, el ahogamiento accidental es la segunda causa principal de muerte (después de accidentes automovilísticos) en niños de 12 años o menos. Existen algunos mitos potencialmente peligrosos sobre el ahogamiento. Saber cuáles son podría salvarle la vida o la vida de un ser querido, especialmente de un niño.

Mito: Las personas se ahogan cuando aspiran agua a sus pulmones.

Realidad: Generalmente, en las primeras etapas del ahogamiento, entra muy poca agua a los pulmones. Una pequeña cantidad de agua que ingresa a la tráquea provoca un espasmo muscular en la laringe que sella la vía aérea e impide el paso del agua hacia los pulmones. Es probable que este espasmo dure hasta que ocurra la inconsciencia.

Mito: Se puede saber cuando alguien se está ahogando porque gritará pidiendo ayuda y saludará los brazos para llamar la atención.

Realidad: El espasmo muscular que sella la vía aérea impide el paso del aire así como del agua, por lo que una persona que se está ahogando no puede gritar o pedir ayuda. Además, las reacciones instintivas que ocurren en el minuto final más o menos antes de que una persona que se ahoga se hunda bajo el agua pueden parecer similares a un comportamiento tranquilo y seguro. Es probable que la cabeza esté baja en el agua, inclinada hacia atrás con la boca abierta. La persona puede tener movimientos incontrolados de brazos y piernas, pero es poco probable que sean visibles sobre el agua.

Mito: Es demasiado tarde para salvar a una persona que está inconsciente en el agua.

Realidad: Una persona inconsciente rescatada con una vía aérea aún sellada del espasmo muscular de la laringe tiene muchas posibilidades de recuperación completa si comienza a recibir RCP en cuestión de minutos. Sin agua en los pulmones, la RCP es mucho más efectiva. Incluso si el paro cardíaco ha ocurrido por lo que el corazón ya no late, aún existe la posibilidad de recuperación. Sin embargo, cuanto más tiempo pase el cerebro sin oxígeno, es más probable que las células cerebrales mueran. La muerte cerebral es probable después de aproximadamente seis minutos sin oxígeno, excepto en circunstancias excepcionales, como jóvenes ahogados en agua muy fría. Hay ejemplos de niños que sobreviven, aparentemente sin efectos nocivos duraderos, hasta una hora en agua fría (ver Explora más abajo para ver un ejemplo). Por lo tanto, los rescatistas que recuperan a un niño del agua fría deben intentar la reanimación incluso después de un prolongado período de inmersión.

Mito: Si alguien se está ahogando, debes comenzar a administrar RCP de inmediato, incluso antes de intentar sacar a la persona del agua.

Realidad: Sacar del agua a una persona que se está ahogando es la primera prioridad porque la RCP es ineficaz en el agua. El objetivo debe ser llevar a la persona a terreno estable lo más rápido posible y luego comenzar la RCP.

Mito: Es poco probable que te ahogues a menos que estés en el agua sobre tu cabeza.

Realidad: Dependiendo de las circunstancias, las personas se han ahogado en tan solo 30 mm (aproximadamente 1 ½ pulg.) de agua. Por ejemplo, se sabe que las personas ebrias o las que están bajo la influencia de las drogas se han ahogado en charcos. Cientos de niños se han ahogado en el agua en inodoros, bañeras, lavabos, regaderas, baldes y baldes (ver figura abajo).

Figura\(\PageIndex{5}\): Nunca se debe dejar a los niños pequeños desatendidos alrededor de fuentes de agua que supongan un riesgo de ahogamiento, incluida el agua en inodoros, bañeras y cubetas.

Revisar

1. Definir la respiración.
2. ¿Cuál es otro término para el proceso de respiración?
3. ¿Cuál es la principal diferencia entre los procesos de inhalar y exhalar?
4. Dar ejemplos de actividades en las que la respiración es controlada conscientemente.
5. Los niños pequeños a veces amenazan con contener la respiración hasta obtener algo que quieren. ¿Por qué es esto una amenaza ociosa?
6. Explique cómo se controla la respiración inconsciente.
7. ¿Por qué generalmente se considera que la respiración nasal es superior a la respiración bucal?
8. Para cada una de las siguientes, indicar si ocurre durante el proceso de inhalación (I) o exhalación (E).
   1. El diafragma se mueve hacia abajo.
   2. El diafragma se relaja.
   3. La cavidad torácica se vuelve más pequeña.
   4. La presión del aire en los pulmones es menor que fuera del cuerpo.
9. Dé un ejemplo de una situación que provocaría que el pH de la sangre suba excesivamente y explique por qué ocurre esto.
10. Los niveles sanguíneos de oxígeno y dióxido de carbono y pH se detectan por cuál de estos:
    1. Mecanorreceptores
    2. Quimiorreceptores
    3. Receptores pulmonares
    4. Receptores de carbono
11. Verdadero o Falso. El diafragma puede contraerse debido al control consciente.
12. Verdadero o Falso. Hipoventilar es respirar rápido y poco profundo.

Explora más

https://bio.libretexts.org/link?16818#Explore_More

Es posible que hayas oído hablar de “milagros” en los que los jóvenes sobrevivieron por largos períodos de tiempo sin respirar bajo el agua y se recuperaron por completo. ¿Cómo sucede esto? Lee la increíble historia de un niño italiano que sobrevivió 42 minutos bajo el agua. El artículo explica la fisiología detrás del “milagro”.

Según se informa, el mago y especialista extraordinario David Blaine puede contener la respiración durante 17 minutos bajo el agua. En esta plática TED, explica cómo logra realizar esta hazaña:

Atribuciones

1. Golpe de mariposa por el Cpl. Jasper Schwartz, dominio público vía Wikimedia Commons
2. Respiración por Zachary Wilson de CK-12 con licencia CC BY-NC 3.0
3. Ivan Podyomov por Alexei Zoubov, dominio público vía Wikimedia Commons
4. Centros Respiratorios del Cerebro por OpenStax College, CC BY 3.0, vía Wikimedia Commons
5. Situaciones de ahogamiento por la Comisión de Seguridad de Productos de Consumo de EE.UU., dominio público vía Wikimedia Commons
6. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0