मानव शरीर क्रिया विज्ञान: श्वसन और गैसों का आदान-प्रदान 2

श्वसन की क्रिया:

श्वसन, जिसे श्वसन-क्रिया भी कहा जाता है, वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा वायु फेफड़ों में अंदर खींची जाती है (श्वसन-प्रेरण) और फिर फेफड़ों से बाहर निकाली जाती है (श्वसन-निर्गमन)। यह एक महत्वपूर्ण शारीरिक कार्य है जो शरीर और पर्यावरण के बीच ऑक्सीजन (O2) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) के आदान-प्रदान की अनुमति देता है। श्वसन में विभिन्न पेशियों का समन्वय और वायु-गति को प्रेरित करने वाले दाब-अंतर बनाने के लिए फेफड़ों की आयतन में परिवर्तन शामिल होते हैं। यहाँ श्वसन में शामिल क्रियाओं का विस्तृत वर्णन दिया गया है:

• डायाफ्राम और श्वसन-पेशियाँ: डायाफ्राम श्वसन के लिए प्राथमिक पेशी है। यह छाती की गुहा के आधार पर स्थित गुंबदाकार पेशी है, जो वक्ष गुहा (फेफड़ों और हृदय को समाहित करने वाली) को उदर गुहा से अलग करती है। श्वसन-प्रेरण के दौरान डायाफ्राम संकुचित होकर चपटा हो जाता है, जिससे वक्ष गुहा की ऊर्ध्वाधर विस्तार बढ़ जाती है। डायाफ्राम के अतिरिक्त अन्य पेशियाँ, जिनमें पसलियों के बीच स्थित बाह्य अंतरपसलीय पेशियाँ शामिल हैं, भी श्वसन-प्रेरण में भूमिका निभाती हैं। जब ये पेशियाँ संकुचित होती हैं, तो वे पसली-पिंजरे को ऊपर उठाती हैं और वक्ष गुहा को और भी अधिक बड़ा बनाती हैं।

• वक्ष गुहा के आयतन में परिवर्तन: डायाफ्राम और बाह्य अंतरपट्टिका पेशियों के संकुचन से वक्ष गुहा के आयतन में वृद्धि होती है। यह विस्तार छाती के भीतर आंशिक निर्वात उत्पन्न करता है। बॉयल के नियम के अनुसार, जब किसी गैस का आयतन बढ़ता है, तो उसका दबाव घटता है। इसलिए, वक्ष के भीतर के दबाव में वायुमंडलीय दबाव की तुलना में कमी आने से बाहर के शरीर से फेफड़ों की ओर वायु प्रवाहित होती है, उच्च दबाव वाले क्षेत्र (शरीर के बाहर) से निम्न दबाव वाले क्षेत्र (फेफड़ों के भीतर) की ओर।

• शिथिलन और श्वास बाहर निकालना: सामान्य, शांत श्वास के दौरान श्वास बाहर निकालना (उच्छ्वास) सामान्यतः एक निष्क्रिय प्रक्रिया होती है। यह तब होता है जब श्वास ग्रहण करने वाली पेशियाँ (डायाफ्राम और बाह्य अंतरपट्टिका पेशियाँ) शिथिल हो जाती हैं। जैसे ही ये पेशियाँ शिथिल होती हैं, वक्ष गुहा का आयतन घट जाता है, जिससे वक्ष के भीतर का दबाव बढ़ जाता है। वक्ष के भीतर बढ़ा हुआ दबाव वायुमंडलीय दबाव से अधिक होता है, इसलिए वायु फेफड़ों से बाहर धकेल दी जाती है और वातावरण में चली जाती है।

• सहायक पेशियाँ और बलपूर्वक श्वास बाहर निकालना: बलपूर्वक या कठिन उच्छ्वास के दौरान अतिरिक्त पेशियाँ, जैसे आंतरिक अंतरपट्टिका पेशियाँ और पेट की पेशियाँ, शामिल हो सकती हैं। ये पेशियाँ संकुचित होकर वक्ष गुहा के आयतन को और अधिक घटाती हैं और वक्ष के भीतर के दबाव को बढ़ाती हैं, जिससे वायु का तेजी से बाहर निकालना सरल हो जाता है।

• फेफड़ों की लोच और सतह तनाव: फेफड़ों की लोचपूर्ण गुणधर्म और ऐल्विओली (सूक्ष्म वायु थैलियों) के भीतर सतह तनाव भी श्वसन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। फेफड़ों के ऊतकों की लोचपूर्ण प्रत्यावर्तन सांस छोड़ते समय फेफड़ों को उनकी विश्राम स्थिति में निष्क्रिय रूप से वापस लौटने में सहायता करती है। ऐल्विओली के भीतर सतह तनाव फेफड़ों के फैलाव में प्रतिरोध उत्पन्न कर सकता है। इसका प्रतिकार सर्फैक्टेंट द्वारा होता है, जो ऐल्विओली में स्थित विशिष्ट कोशिकाओं द्वारा उत्पादित एक पदार्थ है; यह सतह तनाव घटाता है और ऐल्विओली के धंसने को रोकता है।

• श्वसन का नियमन: श्वसन की दर और गहराई मस्तिष्क-तना (ब्रेनस्टेम) में स्थित श्वसन नियंत्रण केंद्रों, विशेषतः मेड्युला ऑब्लांगेटा और पॉन्स द्वारा नियंत्रित होती है। ये नियंत्रण केंद्र विभिन्न संवेदकों से इनपुट प्राप्त करते हैं, जिनमें केंद्रीय रासायनिक संवेदक (मस्तिष्क-रस में CO₂ स्तर के प्रति संवेदनशील), परिधीय रासायनिक संवेदक (रक्त में O₂, CO₂ और pH स्तर के प्रति संवेदनशील), तथा फेफड़ों में स्थित खिंचाव संवेदकों से संवेदी संकेत शामिल हैं। ये संवेदक रक्त गैस स्तरों की निरंतर निगरानी करते हैं और शरीर में ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड के उचित स्तर बनाए रखने के लिए श्वसन दर और गहराई को समायोजित करते हैं, जिससे शरीर की उपापचयी आवश्यकताएँ पूरी हो सकें।