Anatomía Aplicada

Sistema respiratorio

Movimientos respiratorios

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El intercambio de gases se produce en cavidades cerradas; los alveolos pulmonares. Para que el aire alcance los alveolos tenemos una serie de tubos cada vez mayores (bronquiolos, bronquios, tráquea) que se abren al exterior por las fosas nasales o la boca en la via aérea superior Todo este sistema carece de músculos que permitan el movimiento del aire Para que el aire se renueve en los pulmones se recuerre a la ampliación o reducción de la caja torácica a la que están adheridos los pulmones. Si la caja torácica aumenta de volumen se produce una presión negativa que hace que el aire penetre: Inspiración Si la caja torácica disminuye en volumen se crea una presión que hace salir el aire: Espiración La caja torácica es solidaria con los pulmones mediante la pleura. En realidad dos hojas pleurales en contacto. Una que tapiza la cavidad torácica y otra los pulmones Los movimientos de la caja torácica son debidos a un músculo situado bajo ella llamado diafragma y a los movimientos de las costillas por los músculos intercostales y , em menor medida por otros músculos torácicos. El diafragma se sitúa bajo los pulmones separado de ellos por la pleura. Tiene, en reposo, forma acampanada Los músculos intercostales, se sitúan entre las costillas y al contraesrse hace que estas asciendan. En la Inspiración el diafragma desciende y las costillas se levantan, con lo que aumenta la cavidad torácica. En la Espiración el diafragma y las costillas vuelven a su posición normal. La caja torácica disminuye de volumen. Pueden realizarse espiraciones forzadas para expulsar más aire que el de la posición de reposo. En ellas intervienen los músculos abdominales que, al contraerse empujan las vísceras hacia arriba contrayendo los pulmones. En los movimientos respiratorios normales la inspiración es activa en el sentido de que se contraen los músculos mientras que la espiración es más pasiva.

Respiración abdominal y respiración torácica Respiración abdominal o diafrágmica es aquella en la que interviene principalmente el diafragma En la inspiración se abulta el abdomen al tensarse el diafragma, en la espiración al contrario La respiración torácica es la que interviene principalmente los músculos intercostales En la inspiración los músculos se tensan levantando las costillas. En la espiración al contrario La respiración normal es mixta. Más importante la abdominal en reposo y aumenta la torácica en ejercicio intenso La respiración abdominal produce relajación física y psíquica. Al parecer acelera la circulación venosa, produce un masaje continuo a los órganos abdominales y contribuye a dotar a la respiración de amplitud, relajación y ritmo.

Ritmo y volumen respiratorio El ritmo y el volumne respiratorio están ajustados para proporcionar el oxígeno suficiente al cuerpo y eliminar el CO2 La capacidad pulmonar de una persona adulta es de 4 a 6 litros. De esta capacidad pulmonar solo se emplea de modo habitual en la respiración normal medio litro de aire las inspiraciones y espiraciones forzadas pueden aumentar este volumen hasta unos 3,5 litros Siempre queda un volumen residual que no puede eliminarse de las vías aéreas pues estas tiene una luz mínima. El ritmo respiratorio en reposo es de unas 17 veces por minuto Esto supone que pasan por nuestros npulmones unos 14.000 litros de aire diarios El número de inspiraciones depende del ejercicio, de la edad etc.  Volumenes de aire en los pulmones Ventilación normal 500 cc Reserva inspiratoria 2.500 cc Reserva espiratoria 1.000 cc Capacidad vital 4.000 cc Aire residual 1.500 cc Volumen pulmonar total 5.500 cc

Control del sistema respiratorio El control del ritmo y amplitud de los moviminetos respiratorios es de tipo nervioso. Está controlado por el sistema nervioso central. El centro nervioso principal se sitúa en el bulbo raquídeo:Centro respiratorio o Centro neotáxicoEste centro recibe información de varios propioceptores corporales y envía órdenes a los músculos para que se produzcan las inspiraciones y espiraciones El ritmo depende de: Situación de alarma Aumento en sangre de CO2 Disminución del nivel de oxígeno Disminución del pH . Sangre más ácida Los propios músculos respiratorios y bronquios por propioceptores de distensión Control voluntario En control de la musculatura lisa de bronquios y bronquilos es debida al sistema nervioso autónomo y a hormonas.

Fonación

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Para los humanos es importante emitir sonidos Los utilizamos como medio de comunicación en exclamaciones, en nuestro lenguaje y en el canto. Tenemos un aparato especializado en esta emisión de sonidos: el aparato fonador. El aparato fonador humano ha evolucionado a partir del de los mamíferos pero se ha modificado de modo importante para poder emitir una variedad de sonidos mucho mas amplia que el de los otros animales con excepción de algunas aves. Una de las claves de nuestro desarrollo evolutivo es el lenguaje y la fonación asociada a él. El aparato fonador aprovecha los órganos respiratorios y digestivos para producir sonidos. Intervienen en él los pulmones con los músculos implicados en la ventilación, la laringe, la cavidad bucal, los labios, la lengua, el paladar y la cavidad nasofaríngea. El aparato fonador está intimamente ligado a la percepción de estos sonidos; la audición de modo que nuestro oido es más sensible a las frecuencias e intensidades emitidas por el aparato fonador. Además para una correcta emisión de sonidos es necesaria la audición. Salvo las exclamaciones, para hablar o cantar hay que haber oído hablar o cantar. La fonación puede considerarse como un instrumento con su sistema de producción de energía, sistema generador de sonido y sistema modulador o de resonancia

Sistema productor de energía para la fonación Están implicados las vías respiratorias inferiores, el diafragma y los músculos del tórax. El sistema productor de energía genera un flujo de aire que se origina por el empuje mecánico que ejerce el diafragma y el tórax sobre los pulmones. Una buena fonación depende de la posibilidad de generar un flujo suficiente de aire lo que está relacionado no sólo con el volumen pulmonar sino también con la capacidad de desalojar con la mayor rapidez el volumen necesario para generar dicho flujo. Durante el proceso de fonación la inspiración es más profunda y más breve, el volumen de aire inspirado es hasta seis veces mayor que en la respiración normal, o sea hasta un 60 % de la capacidad pulmonar. El tiempo de espiración es hasta 10 veces mayor que el de la inspiración e involucra hasta el 50 % del volumen adicional retenido en la respiración normal. Esto implica que mientras la respiración normal compromete aproximadamente un 10 % de la capacidad pulmonar la fonación requiere de hasta un 80% de dicha capacidad. Durante la respiración normal están involucrados el diafragma y los músculos intercostales externos, durante la fonación la actividad muscular es mayor y más prolongada.

Sistema generador de sonido Intervienen la laringe con sus cuerdas vocales. Las cuerdas vocales, también llamadas pliegues vocales, están ubicadas en la laringe atravesándola de lado a lado. Su función es regular el paso del flujo de aire proveniente de los pulmones cerrando y abriendo el espacio que existe entre ellas conocido como glotis. El flujo de aire hace vibrar las cuerdas generando la señal acústica básica de los sonidos emitidos en la fonación. Las cuerdas vocales no son el único sistema generador de sonido pero constituyen la principal fuente de energía acústica. Las cuerdas vocales no pueden asimilarse exactamente a un instrumento de cuerda ni a un instrumento de viento. Tiene masa y tensión de cuerda y actúan sobre una corriente de aire como los de viento. Se parecen más a una sirena que obstruye y libera alternativamente el pasaje del flujo de aire produciendo variaciones periódicas de la presión.Estas variaciones periódicas de la presión generan un sonido cuya frecuencia está directamente asociada a la velocidad con que se suceden las interrupciones del flujo de aire. La frecuencia de vibración de los pliegues vocales depende de La tensión muscular La masa de tejido involucrado en la vibración El flujo de aire que proviene de los pulmones  Cuerdas vocales en wikipedia La tensión y el flujo de aire varían voluntariamente durante el proceso de fonación de modo que podemos variar la frecuencia de emisión Normalmente el periodo de vibración de las cuerdas vocales es de unos 8 milisegundos.Repitiendo el proceso en forma periódica se genera un tren de pulsos de presión cuya frecuencia de vibración es del orden de 120 Hz para los hombres, 250 Hz para las mujeres y 350 Hz para los niños. Esta frecuencia de vibración constituye lo que se denomina tono glotal o frecuencia fundamental El tono glotal aumenta con la tensión de las cuerdas vocales Disminuye con la masa de tejido involucrado en la vibración. La intensidad de sonido glotal depende de la presión subglótica. El espectro completo del sonido glotal está compuesto por la frecuencia fundamental y la serie de frecuencias correspondientes a los armónicos o múltiplos de la frecuencia fundamental. El nivel de intensidad de los armónicos disminuye a medida que aumenta la frecuencia cayendo a razón de 12 dB por octava La frecuencia fundamental varia a lo largo de una conversación oscilando alrededor de un valor medio. Esta variación sigue patrones de entonación y acento y, dependiendo de las vocales que se emiten, puede implicar cambios que van de 4 Hz 25 Hz. La edad produce en general descenso en el tono glotal en las mujeres y un ascenso en los hombres. Patologías asociadas a la cuerdas vocales y a la laringe producen modificaciones en el tono glotal como así también el cambio de la tensión de los pliegues vocales motivados por el stress o el cansancio.

Sistema de resonancia: Están implicados la laringe, cavidad bucal y cavidad nasal. Estas estructuras se comportan como un complejo sistema de resonancia que filtra y refuerza componentes del sonido original. Ocurre algo parecido a una guitarra que aunque viblen las cuerdas deben ser adosadas al instrumento para que generen sonido audible. Tras las cuerdas vocales el flujo de aire llega a la zona supraglótica, ingresando al tracto vocal que está compuesto por tres cavidades: la faríngea, la nasal y la vocal. Estas cavidades: Modifican la frecuencia sonora original Generan ruidos por turbulencias y oclusiones Pueden modificar su forma y volumen afectando a los sonidos emitidos La modificación voluntaria de las cavidades permite la articylación de las palabras Esto produce un sonido cuya composición espectral es el resultado de la superposición de las características de los dos sistemas. La capacidad de modular voluntariamente el espectro emitido permite la articulación de los sonidos del habla. El resultado final es un ruido de ancho espectro modulado en frecuencia e intensidad El aparato fonatorio puede producir sonidos cuya composición espectral va de 100 Hz a 7.000 Hz. Los sonidos característicos del habla tienen frecuencias entre 100 Hz y 3.000 Hz

Tipos de sonidos emitidos por el aparato fonador Sonidos sonoros o con voz Cuando en el sonido están presentes las componentes generadas en la vibración de las cuerdas vocales. En el habla todas las vocales y algunas consonantes como m,n,b,v Sonidos sordos o sin voz Aquellos que están originados sólo en el tracto vocal y por lo tanto están ausentes las vibraciones de las cuerdas vocales. En el habla la mayoría de las consonantes

Control de la fonación La articulación de los sonidos voluntarios es un proceso complejo en el que intervine un área determinada de la corteza cerebral: El área de Broca Se sitúa en la tercera circunvolución frontal (circunvolución frontal inferior), en las secciones opercular y triangular del hemisferio dominante para el lenguaje (para la gran mayoría de seres humanos, diestros o zurdos, es el hemisferio izquierdo). El área de broca recibe impulsos entre otras del área de Wernicke (donde se genera el lenguaje humanos) mediante un haz de fibras nerviosas llamado fascículo arqueado o arcuato. Localización del área de Broca en el cerebro humano Una vez tramitados los sonidos a emitir conecta con el área motora próxima y se contrae o relaja los músculos necesarios para la correcta fonación: Generadores: diafragma, intercostales, abdominales Emisores: Músculos faríngeos Modulación: Paladar, lengua, labios, boca.. En el canto interviene también los centros de la melodía situados en el otro emisferio de la corteza cerebral.

Productos del aparato fonador

Exclamaciones Las exclamaciones, gritos, llantos son emisiones sonoras que expresan nuestro estado de ánimo. Interviene en ellas el aparato fonador pero probablemente sean anteriores al desarrollo del lenguaje y siguen elaboraciones neuronales diferentes. Las exclamaciones se utilizan para expresar tristeza (llanto), alegría (risa), cariño o bienestar, sorpresa, daño, sensaciones desagradables, desprecio, o placer sexual Las exclamaciones son semejantes en todos los humanos

Habla o lenguaje verbal Es una característica de la especie humana. Una de sus principales diferencias respecto a otras especies. El lenguaje humano es un sistema capaz de transmitir y recibir información mediante señales acústicas codificadas. Para elaborar estos mensajes los humanos seguimos las siguientes etapas: Pensamiento o representación mental a expresar Búsqueda de las palabras que representen el mensaje a emitir. Sustantivos, acciones, adjetivos... Ordenamiento de las palabras con las reglas gramaticales correspondientes al idioma del hablante (área de Wernicke ) Preparación de los músculos implicados en la emisión sonora (área de Broca) Movimientos musculares del aparato fonador. Emisión del sonido Localización del área de Wernicke en el cerebro humano En el oyente el proceso es también complejo Recepción del sonido por el oído Señal trasmitida al área auditiva Descodificación de fonemas Reconstrucción de palabras Reconocimiento del significado creando un nuevo estado mental En el lenguje las unidades emitidas son las palabras que están formadas por fonemas Un idioma humano puede tener miles de palabras, cada hablante tiene un acerbo lingüstico de unos miles que comprende y otro más reducido que son los que utiliza. Los fonemas son mucho menos numerosos (unos 24 fonemas en castellano, 5 vocales y 19 consonantes) Los fonemas humanos son semejantes pero no son los mismos en diferentes lenguas. No son sonidos, sino modelos o tipos ideales de sonidos Nuestra parte lingüística del cerebro trabaja con fonemas, no con sonidos  Fonema en wikipedia Los humanos llevamos en nuestros genes la capacidad de adquirir el lenguaje. Todos los lenguajes humanos tienen estructuras semejantes aunque varían los fonemas empledos, el vocabulario y las reglas gramaticales. Hay un periodo de la vida que se adquiere el lenguaje mucho más fácilmente, desde el nacimineto a los 4 ó 5 años, después más difícil y no se alcanza la misma competencia lingüistica Hay unos 5000 a 7000 idimas diferentes en el mundo. Se van perdiendo rápidamente

Canto El canto es la emisión controlada de sonidos del aparato fonador, siguiendo una composición musical. El canto es el único medio musical que puede integrar habla a la línea musical. En el canto el aparato fonador compone una melodía. El canto se diferencia del habla principalmente en: Alargamiento de los sonidos sonoros Aumento de la banda de frecuencias emitidas Variación de las frecuencias emitidas Agilidad y flexibilidad en la emisión de sonidos Ritmo Cantantes competentes controlan más específicamente los elementos del aparato fonador: Control del sistema productor mediante control de la respitración y postura corporal Control de la emisión de las cuerdas vocales. Aumento de tonos emitidos y volumen de los mismos Control de resonadores y órganos implicados: faringe, boca, labios, lengua... Formación de nuevas resonancias Reestructuración de la emisión de muchos fonemas Los cantantes se guían para la correcta emisión de sonidos por signos internos como posturas, resonadores corporales, sensaciones musculares... En humanos también es natural el canto Tiene una conexión importante con la memoria. Las canciones y frases recitadas son más difíciles de olvidar que el lenguaje oral