تنفس یکی از بنیادی‌ترین فرآیندهای حیاتی موجودات زنده است که وظیفه اصلی آن تأمین اکسیژن برای سوخت‌وساز سلولی و دفع دی‌اکسیدکربن به عنوان محصول جانبی متابولیسم است. اگرچه مکانیزم‌های تنفس در بیداری به‌خوبی شناخته شده‌اند، اما تغییرات و سازوکارهای تنفسی در طول خواب از پیچیدگی‌های خاصی برخوردارند که مطالعه آن‌ها اهمیت بالینی و فیزیولوژیکی زیادی دارد.

خواب، حالتی فیزیولوژیک و فعال از نظر عصبی است که در آن بسیاری از فعالیت‌های بدن تغییر می‌کند. الگوی تنفس در خواب نه تنها تحت تأثیر مراکز عصبی و شیمیایی کنترل تنفس قرار دارد، بلکه به شدت با وضعیت بدن، مرحله خواب، و تون عضلات راه هوایی مرتبط است. شناخت دقیق این تغییرات، برای درک و مدیریت اختلالاتی مانند آپنه خواب، سندرم هیپوونتیلاسیون و حتی مشکلات قلبی-عروقی ضروری است.

 ساختار دستگاه تنفس

دستگاه تنفس از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

• بخش رسانشی: شامل بینی، حلق، حنجره، نای، و شاخه‌های برونشی است که وظیفه رساندن هوا به آلوئول‌ها را بر عهده دارد.

• بخش تبادلی: آلوئول‌ها که محل اصلی تبادل گازهای اکسیژن و دی‌اکسیدکربن هستند.

 عضلات تنفسی

• دیافراگم: اصلی‌ترین عضله تنفس، که با انقباض خود باعث انبساط قفسه سینه می‌شود.

• عضلات بین‌دنده‌ای خارجی: در بالا بردن دنده‌ها نقش دارند.

• عضلات کمکی: مانند عضلات گردنی و شکمی که در شرایط افزایش نیاز به تهویه فعال می‌شوند.

 کنترل عصبی تنفس

کنترل تنفس عمدتاً توسط مراکز عصبی در بصل‌النخاع و پل مغزی انجام می‌شود. این مراکز، ورودی‌های حسی از گیرنده‌های شیمیایی مرکزی (حساس به CO₂ و pH) و گیرنده‌های محیطی (حساس به O₂) را دریافت کرده و خروجی عصبی به عضلات تنفسی ارسال می‌کنند.

خواب انسان به دو بخش اصلی تقسیم می‌شود: خواب NREM و خواب REM.

 خواب NREM

این مرحله به سه فاز تقسیم می‌شود:

مرحله ۱: انتقال بین بیداری و خواب، کاهش جزئی فعالیت عضلانی و کاهش آهسته ضربان قلب.

مرحله ۲: خواب پایدارتر، کاهش بیشتر تون عضلات.

مرحله ۳: خواب موج آهسته، که بیشترین ترمیم فیزیولوژیکی در آن رخ می‌دهد.

خواب REM

در این مرحله، فعالیت مغز شبیه بیداری است ولی بدن دچار کاهش شدید تون عضلات می‌شود (فلج عضلانی موقت). تنفس نامنظم‌تر و سطحی‌تر شده و حساسیت به تغییرات شیمیایی کاهش می‌یابد.

 تغییرات در NREM

• کاهش تهویه دقیقه‌ای به میزان ۱۰–۱۵٪ نسبت به بیداری

• کاهش پاسخ به هیپرکاپنی (افزایش CO₂) و هیپوکسی (کاهش O₂)

• افزایش مقاومت راه‌های هوایی فوقانی به علت کاهش تون عضلات حلق

 تغییرات در REM

• کاهش بیشتر تون عضلات کمکی تنفس

• تنفس نامنظم و متغیر در حجم جاری و نرخ تنفس

• افزایش احتمال انسداد راه هوایی فوقانی

 کنترل عصبی تنفس در خواب

در خواب، مراکز کنترل تنفس همچنان فعال‌اند، اما حساسیت آن‌ها کاهش پیدا می‌کند. این به معنی این است که برای تحریک یک واکنش تنفسی، تغییرات بزرگتری در O₂ یا CO₂ لازم است.

• گیرنده‌های مرکزی: در بصل‌النخاع و حساس به pH مایع مغزی-نخاعی

• گیرنده‌های محیطی: در اجسام کاروتید و قوس آئورت، حساس به O₂ خون

در خواب REM، نقش دیافراگم در حفظ تهویه بسیار پررنگ‌تر می‌شود، زیرا بیشتر عضلات کمکی تنفس غیرفعال می‌شوند.

 تغییرات فشارها و حجم‌های تنفسی

در خواب NREM، حجم جاری (Tidal Volume) کمی کاهش می‌یابد و نرخ تنفس آهسته‌تر می‌شود. در REM، تغییرات لحظه‌ای بزرگ‌تر و گاهی غیرقابل پیش‌بینی هستند. PaO₂ معمولاً ۲–۸ میلی‌متر جیوه کاهش می‌یابد و PaCO₂ حدود ۲–۵ میلی‌متر جیوه افزایش پیدا می‌کند.

 تفاوت‌های سنی و جنسیتی

• نوزادان: سیستم تنفسی نابالغ دارند، بیشتر به O₂ حساس‌اند تا CO₂.

• بزرگسالان: الگوی تنفس پایدارتر است، مگر در REM.

• سالمندان: کاهش پاسخ به هیپوکسی و هیپرکاپنی و افزایش خطر اختلالات تنفسی.

• زنان: تغییرات هورمونی می‌تواند بر تون عضلات راه هوایی اثر بگذارد، به‌ویژه در بارداری و یائسگی.

تغییرات پاتوفیزیولوژیک مرتبط با خواب

• آپنه انسدادی خواب: انسداد موقت راه هوایی در اثر کاهش تون عضلات حلق.

• آپنه مرکزی خواب: توقف فرمان عصبی به عضلات تنفسی.

• هیپوونتیلاسیون: کاهش تهویه به دلیل چاقی یا بیماری‌های عصبی-عضلانی.

 نقش عضلات و راه‌های هوایی فوقانی

در بیداری، تون عضلات زبان و حلق باعث باز نگه داشتن راه هوایی می‌شود. در خواب، این تون کاهش می‌یابد و خطر انسداد افزایش پیدا می‌کند. این موضوع در REM به اوج خود می‌رسد.

 سازگاری‌های بدن

وقتی اکسیژن خون کاهش یابد یا CO₂ افزایش پیدا کند، بدن می‌تواند با بیداری کوتاه‌مدت، تغییر وضعیت یا افزایش فعالیت دیافراگم واکنش نشان دهد. این سازوکار از آسیب به مغز و قلب پیشگیری می‌کند.

اهمیت بالینی

شناخت فیزیولوژی تنفس در خواب به پزشکان کمک می‌کند تا اختلالات خواب را بهتر تشخیص دهند، روش‌های درمانی مانند CPAP را بهینه کنند و از عوارض مزمن مانند فشار خون بالا و بیماری قلبی پیشگیری کنند.

جمع‌بندی

تنفس در خواب تحت تأثیر تغییرات عصبی، عضلانی و شیمیایی قرار دارد. خواب NREM با کاهش تدریجی تهویه و خواب REM با نوسانات شدیدتر مشخص می‌شود. آگاهی از این تغییرات، پایه‌ای برای فهم بیماری‌های مرتبط با خواب است.

۲۰ مرداد ۱۴۰۴ ۱۳:۲۳