115年:職治-解剖生理
控制自發性呼吸(automatic breathing)頻率的節律性細胞(pacemaker cell)位於下列何處?
A延腦腹側呼吸群的pre-Bötzinger complex
B呼吸調節中樞(pneumotaxic center)
C長吸氣中樞(apneustic center)
D大腦皮質(cerebral cortex)
詳細解析
本題觀念
自發性呼吸不需要大腦皮質逐次下達每一次吸氣指令,基本節律來自腦幹內的呼吸神經網路。延腦腹外側的腹側呼吸群包含 pre-Bötzinger complex,是產生吸氣節律與自動呼吸基本頻率的關鍵區域。題目稱其中的節律性細胞為起搏細胞(pacemaker cell),可用來考這個區域的位置;較精確地說,呼吸節律是由一群彼此連結的節律生成神經元與網路共同形成,不是由單一細胞孤立決定。橋腦與大腦皮質可以調整呼吸模式,但不是本題所問的主要節律起始區。
選項分析
- A 延腦腹側呼吸群的 pre-Bötzinger complex:正確。 它位於延腦腹外側,是吸氣節律生成網路的重要核心,能產生週期性的神經活動,驅動正常自發性呼吸。
- B 呼吸調節中樞(pneumotaxic center):錯誤。 這個中樞位於橋腦,主要作用是限制吸氣、調整吸氣時間與呼吸模式,會間接影響頻率,但不是延腦內產生基本節律的起搏區。
- C 長吸氣中樞(apneustic center):錯誤。 它位於橋腦下部,與延長或促進吸氣的調節作用有關。若失去上位抑制可能出現長吸氣傾向,但它不等於主要的呼吸節律生成中心。
- D 大腦皮質:錯誤。 皮質可讓人暫時屏氣、說話或自主改變呼吸深度與速度,但意識控制停止後,基本自發性呼吸仍由腦幹網路維持,皮質不是主要起搏位置。
答案解析
題目問的是「控制自發性呼吸頻率」的節律來源,應先找產生基本呼吸週期的腦幹區域,而不是找負責調節吸氣時間或自主控制的結構。pre-Bötzinger complex 位在延腦腹側呼吸群,具有節律生成與起搏樣活動,是正常吸氣節奏的重要來源,因此選 A。呼吸調節中樞與長吸氣中樞都位於橋腦,主要是調整吸氣長度、呼吸模式或頻率;大腦皮質則負責短時間的意志性控制。這些區域彼此協作,但功能層次不同,不能因為它們都會影響呼吸就把位置混為一談。
核心知識點
- pre-Bötzinger complex 位於延腦腹外側,是吸氣節律生成的關鍵區域。
- 延腦呼吸網路產生自發性呼吸的基本週期;橋腦結構負責調整吸氣時間與模式。
- pneumotaxic center 主要限制吸氣、幫助調節呼吸頻率;apneustic center 會促進或延長吸氣。
- 大腦皮質可暫時改變呼吸,但不能取代腦幹對基本自發性呼吸的控制。
- 「起搏細胞」是考試上的簡化稱呼;更完整的生理觀點是由節律生成神經網路共同產生呼吸節律。