В разных условиях жизнедеятельности система управления дыханием использует различные из возможных сигналы о возмущении в сочетании с существующими сигналами об отклонениях. Для условий выполнения мышечной работы сигналы о возмущении обеспечивают увеличение минутного объема дыхания (МОД), а сигналы об отклонении уточняют размеры этого увеличения.
Существует и другой подход к изучению структуры дыхательной функции и принципам ее регулирования: путем анализа отдельных компонентов дыхательного цикла, объемно-временных параметров дыхания, посредством которых регуляторные механизмы реализуют адекватный объем легочной вентиляции [4,5]. В основе функционирования всей дыхательной системы лежит принцип минимизации. Регуляция направлена на выбор оптимальной частоты и глубины дыхания. Параметры дыхательного цикла "программируются" во время предшествующего цикла по его результатам.
Однако в возрастной физиологии вопросам совершенствования регуляции дыхания с этих позиций уделяется гораздо меньше внимания.
Целью данной работы явилось изучение особенностей регуляции внешнего дыхания у детей с точки зрения современной теории управления дыханием.
В исследовании участвовали мальчики 6,8 и 10 лет по 20 человек в каждой возрастной группе. В исходном состоянии, при выполнении физической нагрузки и в восстановительном периоде регистрировали спирограмму с помощью спирографа открытого типа "Спиро 2-25", определяли потребление кислорода (VO2) и выделение двуокиси углерода (VCO2) с использованием газоанализатора "Спиролит-2". Физическая нагрузка выполнялась в течение 5 минут на велоэргометре Ритм ВЭ-05" и задавалась с учетом массы тела испытуемых (2 Вт/кг массы тела). Частота педалирования составляла 60 об/мин.
Все обследованные были здоровы и относились к основной медицинской группе. Исследования проводились в утренние часы в середине недели.
Анализ абсолютных величин основных показателей функционирования дыхательной системы свидетельствует о том, что в изучаемом возрастном интервале происходят определенные качественные и количественные преобразования в дыхательном аппарате детей.
Прежде всего отметим, что у младших детей превалирует тахипноический тип дыхания, а к 10 годам дыхание становится более брадипноическое: частота дыхания (ЧД) урежается с 26±1,2 д. ц. в минуту до 20±1,0 д. ц. в минуту, а глубина возрастает со 180±12 мл до 270±14 мл. Объем дыхания (ДО) имеет наибольший прирост между 8 и 10 годами. Изменяется также структура дыхательного цикла, происходит увеличение его длительности и относительное укорочение фазы вдоха. От 6 к 10 годам время выдоха (Твыд.) возросло на 50%, а время вдоха (Твд.) лишь на 9%, тогда как у 6-летних детей обе фазы дыхательного цикла были уравновешенными. Увеличилась жизненная емкость легких (ЖЕЛ) и изменилась ее структура преимущественно за счет большего   увеличения резервного объема вдоха (РОвд.),   чем резервного объема выдоха
(РОвыд.).
О достигнутом к 10 годам значительном уровне развития системы дыхания можно судить и по некоторым относительным показателям. Так, например, несмотря на то, что у детей 6 лет по сравнению с 10-летними МОД имеет более низкие значения, количество выдыхаемого в минуту воздуха на 1 кг веса тела у них будет больше, чем у мальчиков 10 лет почти в 2 раза, то есть интенсивность вентиляции легких снижается, дыхание становится более экономичным. О большем уровне развития и о более совершенной регуляции системы дыхания к 10 годам можно судить и по отношению МОД к ЖЕЛ, так называемому вентиляционному индексу (ВИ), характеризующему степень использования организмом ЖЕЛ в спокойном состоянии. По нашим данным ВИ от 6 к 10 годам уменьшается от 3,36 до 2,57, что свидетельствует о больших функциональных возможностях аппарата внешнего дыхания у детей 10 лет по сравнению с 6-летними и 8-летними мальчиками.
Перестройка в системе внешнего дыхания у детей сопровождалась и изменением газообмена. Онтогенетические процессы роста и развития организма мальчиков сопряжены с увеличением как уровня потребления кислорода, так и выделения углекислого газа. В наших исследованиях опережающим было потребление кислорода, поэтому дыхательный коэффициент был всюду меньше единицы. От 6 к 10 годам он повышался от 0,93± 0,012 до 0,98±0,001.
Возрастные особенности регулирования показателей внешнего дыхания особенно четко проявились в период адаптации к физической нагрузке.    В перестройку уровня вентиляции вовлекались все объемно-временные компоненты дыхательного цикла с целью установления более эффективной, чем в покое альвеолярной вентиляции, при этом увеличивались как частота, так и глубина дыхания. Однако, сравнительный вклад этих сдвигов и последовательность их проявления в процессе развития вентиляторного ответа на мышечную деятельность весьма разнообразно. В момент "включения" краткосрочной физической нагрузки химизм внутренней среды еще не успевает измениться. Поэтому можно считать, что наступающие в момент начала работы перестройки дыхательного цикла обусловлены влиянием нейрогенных факторов.
В начальный период работы (за первые 15 секунд нагрузки) наибольшие сдвиги МОД (в процентах к исходному уровню) были отмечены у детей 6 лет, затем у 8-летних и наименьшей амплитуда МОД оказалась у мальчиков 10 лет, у которых она была на 17% ниже от уровня 6-летних. Однако у детей 10 лет МОД возрастал в большей мере за счет увеличения глубины дыхания (по брадипноическом типу), а у 8-и и особенно у 6-летних необходимый уровень вентиляции обеспечивался преимущественным нарастанием частотного параметра, то есть по тахипноическому типу, а значит менее экономичным образом.
Анализируя дальнейшую динамику частоты и глубины дыхания на протяжении всего периода физической нагрузки удалось выявить, что уже через 15 секунд после "включения" нагрузки начинает лидировать тот параметр, который будет определяющим в поддержании необходимого уровня легочной вентиляции в устойчивом режиме работы.
Во всех группах испытуемых во время мышечной нагрузки отмечался переходный период и устойчивый рабочий период (steady state). Переходный период продолжался 2-3 минуты, в это время наблюдалось возрастание МОД за счет однонаправленных сдвигов ДО и ЧД в каждой возрастной группе. У мальчиков 10 лет устойчивое состояние МОД начиналось уже со второй минуты мышечной нагрузки, хотя его составляющие ЧД и ДО пришли к steady state только к третьей минуте работы, на второй минуте ЧД имела несколько завышенный уровень а ДО более низкие значения по отношению к устойчивому состоянию. У мальчиков 8 лет устойчивый рабочий уровень для показателей легочной вентиляции начинался с третьей минуты нагрузки, а у 6-летних испытуемых к этому моменту устанавливался равновесный уровень только для ДО и МОД, а ЧД его достигала уже ко второй минуте работы.
Наибольшая частота дыхания в период выполнения нагрузочного теста была свойственна представителям самой младшей возрастной группы, ее значения достигали 58,2±3,3 д.ц. в минуту; для детей 8 лет - 38,2±4,7 д.ц. в минуту а для 10-летних - 31±3,4 д.ц. в минуту. Анализируя динамику ДО во время нагрузки от 6 к 10 годам становится очевидным, что в изучаемом возрастном интервале происходит переход от тахипноического типа дыхания к брадипноическому. По-видимому, "включение" физической нагрузки активизируя в первую очередь нейрогенные механизмы регуляции легочной вентиляции обусловливает быстрый поиск ведущего компонента, обеспечивающего легочную вентиляцию на протяжении всего периода мышечной деятельности.
ВЫВОДЫ
1.    Онтогенетическое развитие дыхательной функции от 6 к 10 годам характеризовалось довольно существенными изменениями параметров легочной вентиляции и показателей газообмена. Происходила стабилизация дыхания как по частотной, так и по амплитудной характеристике его паттерна. Уравновешенность фаз вдоха и выдоха сменялась преобладанием фазы вдоха. Тахипноический тип спокойного и форсированного дыхания сменялся на брадипноический.
2.    От 6 к 10 годам происходило нарастание экономичности и эффективности в деятельности регуляторных механизмов респираторной системы как в исходном состоянии, так и во время мышечной деятельности, о чем свидетельствует уменьшение относительной величины МОД приведенной к массе тела и мощности нагрузки. Выражением экономичности также является улучшение качественных характеристик регулирования легочной вентиляции во время мышечной деятельности: укорочение переходных периодов, стабилизация устойчивого уровня.