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#219 ¿Cómo se controla la respiración?
- Neuro Neo
- hace 5 minutos
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¡Hola todos!
Tuvimos que ahondar en este tema del control respiratorio motivados por el caso de uno de nuestros pacientes, que desde recién nacido requiere de ventilación cuando duerme y presenta episodios diurnos de somnolencia e hipopnea. Nos enteramos que el conocimiento de los mecanismos profundos de la respiración ha sido ampliado en forma significativa en los últimos años y nos animamos a revisar esta información.
La respiración es un proceso integral que involucra no sólo a los pulmones sino al organismo entero, que ocurre desde el primer llanto y se mantiene hasta nuestro último aliento. En un recién nacido sano la frecuencia respiratoria puede ir de 40 a 44 respiraciones por minuto, pero este valor varía según la condición y patologías presentes en los primeros días de vida. Conforme la respiración va madurando, integrará la función de diversos grupos musculares con la postura y el movimiento, y se adecuará a las necesidades metabólicas del paciente y a su estado emocional.
La proporción de inhalaciones y exhalaciones afecta las respuestas metabólicas y bioquímicas del neonato, interactuando con una variedad de receptores (quimioreceptores, propioceptores) en el camino del oxígeno desde las fosas nasales hasta la fosforilación celular. El dióxido de carbono producido en la mitocondria será llevado por la sangre venosa hacia los pulmones y allí difunde a través del alveolo y será dispersado en el aire exhalado.
La revisión de este post enfocará las estructuras involucradas en el control respiratorio, desde los generadores de ritmo a los centros moduladores de la respiración pasando por los sistemas sensoriales, las áreas límbicas y el cerebelo.
RITMO RESPIRATORIO
La revisión de Bordoni (Cureus, 2025) describe los núcleos generadores del patrón rítmico de la respiración, que se ubican en el bulbo y la protuberancia y conforman redes que se extienden a otras áreas cerebrales. Recordemos que este control es siempre subconsciente.
El más importante núcleo generador de ritmo respiratorio es el complejo pre-Bötzinger (Pre-BotC en la figura 1), una red neuronal bilateral y simétrica localizada en la parte ventral del tronco cerebral, que contiene aproximadamente 3000 neuronas en el modelo animal de ratón. Los 2 núcleos Pre-BotC están conectados por una red de interneuronas muy sensible a la presencia o ausencia de somatostatina. La activación de las interneuronas excitatorias o inhibitorias y la cantidad variable de somatostatina crearán un ritmo, fundamental para la respiración.
El gráfico 2, tomado de la publicación de Krohn et al (eLife, 2023), muestra las conexiones entre el complejo pre-BotC, que organiza la inspiración, el núcleo Kolliker-Fuse (KF) relacionado con el interruptor inspiración/espiración, el núcleo parafacial lateral (pFRG) que desencadena la espiración activa, y el complejo Botzinger (BotC) relacionado con la espiración.
QUIMIOSENSIBILIDAD
La regulación del dióxido de carbono CO2 y el oxígeno O2 son fundamentales para una ventilación normal. Las concentraciones de ambos gases son medidas continuamente por los quimiorreceptores de los cuerpos carotídeos.
El núcleo retrotrapezoide (RTN) juega un rol importante en la quimio-sensibilidad central (su inhibición disminuye la respuesta a la hipercapnia) y recibe información del NTS. La red neural integra información aferente que procede de la periferia (quimiorreceptores del cuerpo carotídeo y cuerpos aórticos) con las señales quimiorreceptoras centrales, y activa las motoras neuronas eferentes a través de los grupos respiratorios rostral ventral y caudal ventral. Algunas mutaciones como la del gen PHOX2B pueden alterar las respuestas del RTN y producir hipoventilación central.
Existen neuronas quimioreceptoras en el locus ceruleus (que parece ser el responsable de acoplar la actividad cerebral con el ciclo respiratorio), los núcleos del rafe (dependientes de serotonina, y que podrían explicar las alteraciones respiratorias de los pacientes con Sindrome de Prader-Willi o muerte súbita) y el hipotálamo lateral (a través de las neuronas que emplean orexina, un neurotrasmisor que favorece la vigilia y cuya disfunción puede causar narcolepsia).
MODULACIÓN
Estas conexiones ayudan a adaptar la respiración a otras conductas, incluyendo el sueño y la vigilia. Aquí encontramos a los núcleos parabraquiales lateral y medio (que modulan la duración de la inspiración y la espiración), la sustancia gris periacueductal (modula la actividad muscular en presencia de emociones que requieren vocalización, como reír o llorar), el núcleo Kolliker-Fuse (encargado del cierre de las fases inspiratoria y espiratoria), entre otros.
Por otro lado, el rol de la leptina y de hormonas como la progesterona o testosterona es reconocido con más frecuencia y sus conexiones con el hipotálamo y el NTS explicarían las alteraciones de control respiratorio en algunas condiciones del adulto (obesidad, apnea del sueño).
INFORMACIÓN SENSORIAL
Se recibe a través de los núcleos paratrigeminal (proveniente de la vía aérea proximal y de los pares craneales, además de la columna cervical superior) y trigémino espinal (proveniente de la cara y del nervio olfatorio).
VIAS PREMOTORAS
Los grupos respiratorios ventrales rostral y caudal también pueden conectarse con los centros respiratorios y sensoriales. El primero (rVRG) proporciona información al núcleo motor del nervio frénico y es el principal intermediario del preBotC con el diafragma. El segundo (cVRG) alberga a las neuronas premotoras espiratorias, inerva los músculos abdominales y es crucial para la conducta relacionada con la espiración (vómitos, tos, estornudos).
SISTEMA LÍMBICO
Desde el sistema límbico, la amígdala y el hipotálamo son parte del control subconsciente de la respiración. La primera es importante para manejar las respuestas de miedo como consecuencia de niveles elevados de CO2 (de hecho, puede inhibir esta respuesta completamente cuando respiramos por la nariz) , mientras que el hipotálamo produce vasopresina, que tiene un rol crucial como hormona y neuropéptido y puede ejercer un efecto inhibidor de la respiración.
VIAS MOTORAS
Los nervios que inervan los diferentes paquetes musculares están señalados en el gráfico a continuación:
OTRAS CONEXIONES
Los ganglios basales no son considerados parte de las vías de control de la respiración subconsciente.
Las lesiones de la corteza cerebral no alteran el ritmo respiratorio y es sabido que pacientes con malformaciones graves pueden tener un patrón respiratorio propio (ejm anencefalia). De particular interés es la ínsula, área que procesa la información visceral a partir de sus conexiones con la sustancia gris periacueductal y el núcleo del tracto solitario.
El cerebelo también ejerce control particularmente a través del núcleo KF, y parece estar relacionado con el control del ritmo respiratorio especialmente durante el sueño, que puede verse afectado en pacientes con malformaciones del cerebelo, como del sindrome de Joubert (lo revisamos en un caso clínico reciente aquí) o con sindromes de hipoventilación.
Te dejamos el siguiente gráfico, también adaptado de Krohn et al., que nos muestra la gran cantidad de estructuras cerebrales cuya función interconectada es fundamental para una respiración normal.
Puedes leer la publicación de Bordoni et al aquí:
El excelente artículo de revisión de Krohn está en versión completa en este enlace:
La publicación de DiLascio se encuentra aquí:
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