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Anatomia e fisiologia della respirazione

Respirare ci sembra la cosa più naturale al mondo. Non ci facciamo quasi caso, per quanto inspiriamo ed espiriamo circa 20 000 volte al giorno. Si respira più frequentemente quando si è attivi e sotto sforzo, meno intensamente a riposo.

Durante l’inspirazione si inala ossigeno che viene poi distribuito a tutte le cellule del corpo, anche quelle più piccole, all’interno delle quali avviene una sorta di combustione. Quest’ultima porta alla produzione di anidride carbonica, espulsa dal corpo tramite l’espirazione.

Le vie respiratorie

L’aria viene inalata attraverso la bocca e il naso e continua il proprio tragitto passando dalla faringe e dalla laringe. Questi organi respiratori adibiti al trasporto dell’aria sono ricoperti da una mucosa e di minuscole ciglia, denominate epitelio respiratorio. Qui l’aria respirata viene purificata dal pulviscolo, riscaldata e inumidita. Si parla altresì delle cosiddette vie respiratorie superiori.

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Le vie respiratorie inferiori sono una specie di sistema di tubature che può essere paragonato a un albero capovolto. Esse iniziano dalla trachea, che si divide all’altezza della quarta vertebra toracica in un ramo bronchiale sinistro e uno destro. In seguito le ramificazioni aeree nei due polmoni si scindono ulteriormente per 22 volte e diminuiscono in dimensione. Queste terminano infine nei minuscoli alveoli, composti da una membrana estremamente sottile. Se si dispiegasse la membrana di tutti gli alveoli, la sua estensione coprirebbe una superficie compresa tra i 70 e i 100 metri quadrati. Qui avviene lo scambio di ossigeno: l’ossigeno viene immesso nel sangue e l’anidride carbonica risultante dal ricambio viene prelevata dagli alveoli.

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Come funziona la nostra respirazione?

Durante l’inspirazione si abbassa il diaframma e al contempo si allargano le costole. Nello spazio risultante si crea un vuoto che permette ai polmoni di espandersi: l’aria è ora libera di entrare.

La differenza di pressione necessaria all’inspirazione non può essere creata dal polmone stesso, poiché non possiede alcuna muscolatura. All’inspirazione sono pertanto necessari il diaframma, in quanto muscolo principale, così come la muscolatura respiratoria ausiliaria, o di sostegno (ad esempio muscoli intercostali esterni e addominali). Perciò, l’inspirazione è un processo attivo.

L’espirazione è invece un processo passivo. Il diaframma si rilassa in seguito all’inspirazione e ritorna alla sua forma a cupola originaria. La muscolatura addominale, pettorale e intercostale si rilassa, le costole si abbassano e l’elastico tessuto polmonare si ricontrae: l’aria è ora libera di uscire.

Le due metà polmonari sono ubicate nella cavità toracica come in una grotta. I polmoni sono ricoperti esternamente dalla pleura viscerale, le costole internamente dalla pleura parietale. Le due membrane formano la pleura, che serve ad evitare il collasso dei polmoni. La pleura viscerale e la pleura parietale sono separati da alcuni millilitri di liquido, la cui funzione è permettere lo scivolamento privo di frizione tra i due strati.

Controllo della respirazione

La respirazione è controllata nel centro respiratorio, che si trova alla base del tronco encefalico, dove il cervello si allaccia alla spina dorsale. La frequenza, l’intensità e la profondità degli atti respiratori sono regolati qui.

Il controllo avviene per mezzo di diversi meccanismi quali il nervo frenico, i nervi della muscolatura respiratoria ausiliaria e i processi chimici a livello sanguigno (alterazione del contenuto di ossigeno – anidride carbonica).

La respirazione nelle persone con lesione midollare

Più è alto il livello della lesione e più forte sarà il grado di sollecitazione della muscolatura polmonare ausiliaria. Per questo gli individui mielolesi presentano spesso una funzionalità parziale o assente dei muscoli addominali e pertanto possono tossire solo in modo limitato.

Il danneggiamento di questi muscoli modifica altresì il processo fisiologico della respirazione: poiché la muscolatura addominale è priva di tono muscolare, gli organi addominali scivolano verso il basso e il diaframma si appiattisce. Quest’ultimo risulta meno mobile e riesce a sviluppare meno forza necessaria all’inspirazione. La sezione del torace paralizzata non viene più sollevata ma tirata verso il basso dal diaframma. Così i polmoni si estendono in modo incompleto e difforme durante l’inspirazione e vi è minor apporto di aria al loro interno. Il volume d’aria ispirato è dunque inferiore e l’aerazione dei due polmoni è dissimile. Se questo avviene per un periodo di tempo prolungato, le piccole vie aeree possono addirittura risultare completamente escluse dal processo di aerazione, collassare o «incollarsi». Per questo motivo le persone con lesione midollare devono affidarsi a una terapia respiratoria.

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Quale grado di paralisi genera l’arresto totale della respirazione? Il funzionamento del diaframma, il muscolo principale per l’inspirazione, dipende dai nervi da C3 a C5. Nel caso di una paralisi al diaframma, la persona non è in grado di respirare autonomamente ed è necessario ricorrere alla ventilazione artificiale.

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