Ventilación: inspiración y espiración
¿Alguna vez te has preguntado por qué respiramos? Respiramos con el propósito de llevar oxígeno a nuestro cuerpo y sacar dióxido de carbono de nuestro cuerpo. Nuestras células necesitan oxígeno para producir la molécula ATP que contiene energía. El dióxido de carbono es un producto de la síntesis de ATP y puede ser tóxico, ¡así que lo eliminamos! La ventilación se refiere al proceso de entrada y salida de aire de nuestros pulmones e incluye tanto la inspiración como la espiración. La inspiración ocurre cuando la presión pulmonar desciende por debajo de la presión atmosférica y eso hace que el aire se mueva hacia los pulmones. La expiración , por otro lado, ocurre cuando la presión pulmonar aumenta por encima de la presión atmosférica y eso empuja el aire fuera de los pulmones.
Ley de Boyle
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Los gases, incluido el aire que respiramos, siguen leyes científicas. La ley de Boyle establece que la presión de un recipiente de gas disminuye a medida que aumenta el volumen del recipiente. En otras palabras, existe una relación inversa entre el volumen y la presión de un gas: la presión disminuye cuando aumenta el volumen del recipiente.
Ley de Boyle y ventilación
Ahora, nuestros pulmones pueden considerarse contenedores de gas y, como tales, observan la ley de Boyle. La inspiración ocurre cuando nuestros pulmones se expanden. Es decir, se hacen más grandes y eso aumenta el volumen de los pulmones. Según la ley de Boyle, la presión pulmonar disminuye como resultado del aumento de volumen. La presión pulmonar (o más específicamente, la presión intrapulmonar), se vuelve menor que la presión atmosférica, y eso crea un gradiente de presión o una diferencia entre las dos presiones. Con la boca y / o la nariz abiertas, el aire entra en los pulmones hasta que se equilibran las presiones. La expiración, por otro lado, ocurre cuando los pulmones regresan a un volumen menor. Esa disminución del volumen pulmonar aumenta la presión intrapulmonar y eso expulsa el aire de los pulmones. El aire sale hasta que se logra el equilibrio entre la presión intrapulmonar (que es la presión dentro de los pulmones) y la presión atmosférica. Luego, el ciclo de ventilación se repite.
Músculos de ventilación
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Como se indicó anteriormente, la inspiración se produce como resultado del aumento del volumen pulmonar y luego la disminución de la presión intrapulmonar. Bien, entonces, ¿qué hace que aumente el volumen pulmonar? La respuesta es la contracción muscular. Es importante señalar que los pulmones no son músculos. Los músculos inspiratorios son músculos que aumentan el volumen de la cavidad torácica. El principal músculo inspiratorio es el diafragma . El diafragma se aplana cuando se contrae. Como se ve en el lado izquierdo de la imagen de arriba, un diafragma aplanado aumenta el volumen de la cavidad torácica (que está por encima del diafragma). Además del diafragma, los músculos intercostales externosson músculos ubicados en la parte exterior de nuestras costillas y expanden el pecho. Verá, a medida que se contraen, elevan la caja torácica y eso expande el volumen torácico. De acuerdo con la ley de Boyle, el aumento de volumen disminuye la presión y eso da como resultado el movimiento de aire hacia los pulmones. Es importante tener en cuenta que los pulmones se estiran durante la inspiración. Entonces, piense en los pulmones como si fueran un globo que se estira cuando se infla.
La expiración ocurre cuando el diafragma se relaja. Como se ve en el lado derecho de la imagen de arriba, el diafragma se curva hacia arriba, lo que disminuye el volumen torácico y aumenta la presión intrapulmonar. Además, los pulmones son elásticos y volverán a tener un volumen menor respiración tras respiración. El retroceso elástico de los pulmones ayudará a expulsar el aire.
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Ventilación silenciosa y forzada
En general, la ventilación requiere contracción muscular. Analicemos la ventilación y veamos exactamente dónde se requiere la contracción muscular. La inspiración tranquila es inspiración en condiciones de reposo. La inspiración tranquila requiere contracción muscular y es, por tanto, un proceso activo. De manera similar, la espiración tranquila es la espiración en condiciones de reposo. Sin embargo, la espiración silenciosa es un proceso pasivo, ya que no requiere contracción muscular.
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La ventilación se vuelve forzada en condiciones estresantes como el ejercicio. La inspiración y la espiración forzadas requieren contracción muscular y, por tanto, ambos son procesos activos. Se reclutan músculos adicionales para ayudar con la ventilación forzada. Por ejemplo, nuestros músculos abdominales se contraen durante la espiración forzada (que ayuda a expulsar el aire de nuestros pulmones). La contracción de los músculos abdominales comprime el contenido abdominal y empuja hacia arriba el diafragma, y eso disminuye aún más el volumen torácico, aumentando la presión torácica y expulsando el aire.
Resumen de la lección
En resumen, la ventilación incluye tanto la inspiración, en la que entra aire, como la espiración, en la que el aire sale de los pulmones. La ventilación es un ejemplo activo de la ley de Boyle , que establece que la presión de un recipiente de gas disminuye a medida que aumenta el volumen de ese recipiente. La inspiración ocurre cuando la presión intrapulmonar cae por debajo de la presión atmosférica y el aire ingresa a los pulmones. La presión intrapulmonar cae por debajo de la presión atmosférica cuando el diafragma se contrae y aumenta el volumen torácico. El diafragma es el principal músculo inspiratorio.
La inspiración continúa hasta que la presión intrapulmonar se equilibra con la presión atmosférica. La expiración ocurre cuando la presión intrapulmonar aumenta por encima de la presión atmosférica. Una vez que el diafragma se contrae, se relaja, lo que disminuye el volumen torácico y aumenta la presión intrapulmonar. En condiciones de reposo, la espiración es pasiva , ya que no se necesita contracción muscular. La espiración se activa con el estrés, ya que se requiere contracción muscular para expulsar aire adicional.
Resultado de aprendizaje
Al final de esta lección, podrá:
- Explicar la ventilación en términos de la ley de Boyle.
- Describe lo que ocurre durante la inspiración y la espiración.
- Diferenciar entre espiración pasiva y activa y enumerar los músculos involucrados
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