La exhalación (o espiración ) es el flujo de aire que sale de un organismo. En los animales, es el movimiento del aire desde los pulmones hacia afuera de las vías respiratorias , hacia el ambiente externo durante la respiración . Esto sucede debido a las propiedades elásticas de los pulmones, así como a los músculos intercostales internos que bajan la caja torácica y disminuyen el volumen torácico. A medida que el diafragma torácico se relaja durante la exhalación, hace que el tejido que ha deprimido se eleve superiormente y ejerza presión sobre los pulmones para expulsar el aire. Durante la exhalación forzada , como cuando se apaga una vela, los músculos espiratorios, incluidos los músculos abdominales y los músculos intercostales internos, generan presión abdominal y torácica, que fuerza la salida del aire de los pulmones.
El aire exhalado contiene un 4% de dióxido de carbono , [1] un producto de desecho de la respiración celular durante la producción de energía, que se almacena como ATP . La exhalación tiene una relación complementaria con la inhalación , que juntas conforman el ciclo respiratorio de una respiración.
Cuando una persona pierde peso, la mayor parte del peso se exhala en forma de dióxido de carbono y vapor de agua .
La principal razón de la exhalación es eliminar del cuerpo el dióxido de carbono, que es el producto de desecho del intercambio de gases en los seres humanos. El aire llega a los pulmones a través de la inhalación. La difusión en los alvéolos permite el intercambio de O2 en los capilares pulmonares y la eliminación de CO2 y otros gases de los capilares pulmonares para ser exhalados. Para que los pulmones expulsen aire, el diafragma se relaja, lo que empuja hacia arriba los pulmones. El aire fluye entonces a través de la tráquea y luego a través de la laringe y la faringe hasta la cavidad nasal y la cavidad oral, donde es expulsado fuera del cuerpo. [2] La exhalación lleva más tiempo que la inhalación y se cree que facilita un mejor intercambio de gases. Partes del sistema nervioso ayudan a regular la respiración en los seres humanos. El aire exhalado no es solo dióxido de carbono; contiene una mezcla de otros gases. El aliento humano contiene compuestos orgánicos volátiles (COV). Estos compuestos consisten en metanol, isopreno, acetona, etanol y otros alcoholes. La mezcla exhalada también contiene cetonas, agua y otros hidrocarburos. [3] [4]
Es durante la exhalación que se produce la contribución del olfato al sabor , en contraste con la del olfato ordinario que se produce durante la fase de inhalación. [5]
La espirometría es la medida de la función pulmonar. La capacidad pulmonar total (TLC), la capacidad residual funcional (FRC), el volumen residual (RV) y la capacidad vital (VC) son valores que se pueden evaluar utilizando este método. La espirometría se utiliza para ayudar a detectar, pero no diagnosticar, problemas respiratorios como la EPOC y el asma. Es un método de detección simple y rentable. [6] Se puede realizar una evaluación adicional de la función respiratoria de una persona evaluando la ventilación minuto , la capacidad vital forzada (FVC) y el volumen espiratorio forzado (FEV). Estos valores difieren en hombres y mujeres porque los hombres tienden a ser más grandes que las mujeres.
La TLC es la cantidad máxima de aire en los pulmones después de una inhalación máxima. En los hombres, la TLC promedio es de 6000 ml y en las mujeres, de 4200 ml. La FRC es la cantidad de aire que queda en los pulmones después de una exhalación normal. Los hombres dejan alrededor de 2400 ml en promedio, mientras que las mujeres retienen alrededor de 1800 ml. El RV es la cantidad de aire que queda en los pulmones después de una exhalación forzada. El RV promedio en los hombres es de 1200 ml y en las mujeres de 1100 ml. La VC es la cantidad máxima de aire que se puede exhalar después de una inhalación máxima. Los hombres tienden a tener un promedio de 4800 ml y las mujeres de 3100 ml. [ cita requerida ]
Los fumadores y las personas con asma y EPOC tienen una capacidad reducida para el flujo de aire. Las personas con asma y EPOC muestran una disminución en el aire exhalado debido a la inflamación de las vías respiratorias. Esta inflamación provoca el estrechamiento de las vías respiratorias, lo que permite que se exhale menos aire. Numerosas cosas causan inflamación; algunos ejemplos son el humo del cigarrillo y las interacciones ambientales como las alergias, el clima y el ejercicio. En los fumadores, la incapacidad de exhalar completamente se debe a la pérdida de elasticidad en los pulmones. El humo en los pulmones hace que se endurezcan y se vuelvan menos elásticos, lo que impide que los pulmones se expandan o encojan como lo harían normalmente. [ cita requerida ]
El espacio muerto puede estar determinado por dos tipos de factores, que son anatómicos y fisiológicos. Algunos factores fisiológicos son tener alvéolos no perfundidos pero ventilados, como una embolia pulmonar o el tabaquismo, una ventilación excesiva de los alvéolos, provocada en relación con la perfusión, en personas con enfermedad pulmonar obstructiva crónica, y el " espacio muerto en derivación ", que es un error entre el pulmón izquierdo y el derecho que desplaza las concentraciones más altas de CO2 en la sangre venosa hacia el lado arterial. [7] Los factores anatómicos son el tamaño de la vía aérea, las válvulas y los conductos del sistema respiratorio. [7] El espacio muerto fisiológico de los pulmones también puede afectar la cantidad de espacio muerto con factores como el tabaquismo y las enfermedades. El espacio muerto es un factor clave para el funcionamiento de los pulmones debido a las diferencias de presión, pero también puede obstaculizar a la persona. [ cita requerida ]
Una de las razones por las que podemos respirar es por la elasticidad de los pulmones . La superficie interna de los pulmones en promedio en una persona no enfisémica es normalmente de 63 m2 y puede contener alrededor de 5 litros de volumen de aire. [8] Ambos pulmones juntos tienen la misma cantidad de superficie que la mitad de una cancha de tenis. Enfermedades como el enfisema y la tuberculosis pueden reducir la cantidad de superficie y elasticidad de los pulmones. Otro factor importante en la elasticidad de los pulmones es el tabaquismo debido al residuo que queda en los pulmones por el tabaquismo. La elasticidad de los pulmones se puede entrenar para expandirse aún más. [ cita requerida ]
El control cerebral de la exhalación se puede dividir en control voluntario y control involuntario. Durante la exhalación voluntaria, el aire se retiene en los pulmones y se libera a un ritmo fijo. Algunos ejemplos de exhalación voluntaria incluyen: cantar, hablar, hacer ejercicio, tocar un instrumento e hiperpnea voluntaria . La respiración involuntaria incluye la respiración metabólica y conductual. [ cita requerida ]
La vía neurológica de la exhalación voluntaria es compleja y no se entiende completamente. Sin embargo, se conocen algunos conceptos básicos. Se sabe que la corteza motora dentro de la corteza cerebral del cerebro controla la respiración voluntaria porque la corteza motora controla el movimiento muscular voluntario. [9] Esto se conoce como la vía corticoespinal o vía respiratoria ascendente. [9] [10] La vía de la señal eléctrica comienza en la corteza motora, va a la médula espinal y luego a los músculos respiratorios. Las neuronas espinales se conectan directamente a los músculos respiratorios. Se ha demostrado que el inicio de la contracción voluntaria y la relajación de las costillas internas internas y externas tiene lugar en la porción superior de la corteza motora primaria. [9] Posterior a la ubicación del control torácico (dentro de la porción superior de la corteza motora primaria) está el centro para el control del diafragma. [9] Los estudios indican que hay muchos otros sitios dentro del cerebro que pueden estar asociados con la espiración voluntaria. La porción inferior de la corteza motora primaria puede estar involucrada, específicamente, en la exhalación controlada. [9] También se ha observado actividad en el área motora suplementaria y la corteza premotora durante la respiración voluntaria. Esto probablemente se deba a la concentración y la preparación mental del movimiento muscular voluntario. [9]
La espiración voluntaria es esencial para muchos tipos de actividades. La respiración fónica (generación del habla) es un tipo de espiración controlada que se utiliza todos los días. La generación del habla depende completamente de la espiración, esto se puede ver al tratar de hablar mientras se inhala. [11] Usando el flujo de aire de los pulmones, uno puede controlar la duración, la amplitud y el tono. [12] Mientras el aire es expulsado fluye a través de la glotis causando vibraciones, lo que produce sonido. Dependiendo del movimiento de la glotis, el tono de la voz cambia y la intensidad del aire a través de la glotis cambia el volumen del sonido producido por la glotis. [ cita requerida ]
La respiración involuntaria está controlada por los centros respiratorios ubicados en el bulbo raquídeo y la protuberancia. El centro respiratorio bulbar se puede subdividir en porciones anterior y posterior. Se denominan grupos respiratorios ventral y dorsal respectivamente. El grupo respiratorio pontino consta de dos partes: el centro neumotáxico y el centro apnéustico . [10] Estos cuatro centros están ubicados en el tronco encefálico y trabajan juntos para controlar la respiración involuntaria. En nuestro caso, el grupo respiratorio ventral (GV) controla la exhalación involuntaria. [ cita requerida ]
La vía neurológica de la respiración involuntaria se denomina vía bulboespinal. También se la conoce como vía respiratoria descendente. [10] "La vía desciende a lo largo de la columna vertebral ventralateral. El tracto descendente para la inspiración autónoma se encuentra lateralmente y el tracto para la espiración autónoma se encuentra ventralmente". [13] La inspiración autónoma está controlada por el centro respiratorio pontino y ambos centros respiratorios bulbares. En nuestro caso, el VRG controla la exhalación autónoma. Las señales del VRG se envían a lo largo de la médula espinal a varios nervios. Estos nervios incluyen los intercostales, frénicos y abdominales. [10] Estos nervios conducen a los músculos específicos que controlan. La vía bulboespinal que desciende del VRG permite que los centros respiratorios controlen la relajación muscular, lo que conduce a la exhalación. [ cita requerida ]
El bostezo se considera un movimiento gaseoso no respiratorio. Un movimiento gaseoso no respiratorio es otro proceso que hace entrar y salir aire de los pulmones que no incluye la respiración. El bostezo es un reflejo que tiende a alterar el ritmo normal de la respiración y se cree que también es contagioso. [14] Se desconoce la razón por la que bostezamos. Una creencia común es que los bostezos son una forma de regular los niveles de O 2 y CO 2 del cuerpo, pero los estudios realizados en un entorno controlado con diferentes niveles de O 2 y CO 2 han refutado esa hipótesis. Aunque no hay una explicación concreta de por qué bostezamos, otros piensan que las personas exhalamos como un mecanismo de enfriamiento para nuestro cerebro. Los estudios en animales han apoyado esta idea y es posible que los humanos también puedan estar relacionados con ella. [15] Lo que se sabe es que el bostezo ventila todos los alvéolos de los pulmones. [ cita requerida ]
Varios grupos de receptores en el cuerpo regulan la respiración metabólica. Estos receptores envían señales al centro respiratorio para iniciar la inhalación o la exhalación. Los quimiorreceptores periféricos se encuentran en la aorta y las arterias carótidas. Responden a los cambios en los niveles sanguíneos de oxígeno, dióxido de carbono e H + enviando señales a la protuberancia y al bulbo raquídeo. [10] Los receptores de irritación y estiramiento en los pulmones pueden causar directamente la exhalación. Ambos detectan partículas extrañas y promueven la tos espontánea. También se los conoce como mecanorreceptores porque reconocen cambios físicos, no químicos. [10] Los quimiorreceptores centrales en el bulbo raquídeo también reconocen variaciones químicas en H + . Específicamente, monitorean el cambio de pH dentro del líquido intersticial medular y el líquido cefalorraquídeo. [10]
Los yoguis como BKS Iyengar recomiendan inhalar y exhalar por la nariz en la práctica del yoga , en lugar de inhalar por la nariz y exhalar por la boca . [16] [17] [18] Les dicen a sus estudiantes que "la nariz es para respirar, la boca es para comer". [17] [19] [20] [16]
