Regulation of Respiration Questions in Gujarati

(N/A) મગજના મેડ્યુલા પ્રદેશમાં આવેલું શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર (respiratory rhythm centre) મુખ્યત્વે શ્વસનના નિયમન માટે જવાબદાર છે.
મગજના પોન્સ પ્રદેશમાં આવેલું ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર (pneumotaxic centre) શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રના કાર્યોમાં ફેરફાર કરી શકે છે,જે શ્વાસ લેવાનો સમય ઘટાડીને શ્વસન દરને નિયંત્રિત કરે છે.
લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક આવેલું રસાયણસંવેદી ક્ષેત્ર (chemosensitive area) $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે. આ પદાર્થોમાં વધારો થવાથી આ કેન્દ્ર સક્રિય થાય છે,જે લયબદ્ધતા કેન્દ્રને આ પદાર્થોના નિકાલ માટે જરૂરી ફેરફારો કરવા માટે સંકેત આપે છે.
એઓર્ટિક આર્ચ (aortic arch) અને કેરોટિડ ધમની (carotid artery) સાથે જોડાયેલા ગ્રાહકો પણ રુધિરમાં $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનોના સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારોને ઓળખે છે અને શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રને સુધારાત્મક પગલાં લેવા માટે જરૂરી સંકેતો મોકલે છે.

(B) જેમ ઊંચાઈ વધે છે,તેમ વાતાવરણમાં ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ ઘટે છે.
પરિણામે,જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ ઊંચાઈ પર જાય છે,ત્યારે તેને દરેક શ્વાસ સાથે ઓછો ઓક્સિજન મળે છે.
આનાથી રક્તમાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ ઘટે છે.
રક્તમાં ઓક્સિજનના આ ઘટાડા (હાયપોક્સિયા) ના પ્રતિભાવમાં,મગજનું શ્વસન કેન્દ્ર ઓક્સિજનની ઓછી માત્રાને સરભર કરવા માટે શ્વસન દર વધારે છે.
સાથે સાથે,રક્તને ઝડપથી પરિભ્રમણ કરાવવા માટે હૃદયના ધબકારા પણ વધે છે,જેથી પેશીઓને પૂરતો ઓક્સિજન મળી રહે.

(N/A) શ્વસનનું નિયમન મુખ્યત્વે બે પદ્ધતિઓ દ્વારા થાય છે:
$(A)$ ચેતાકીય નિયમન: મનુષ્યોમાં શરીરના પેશીઓની જરૂરિયાત મુજબ શ્વસન લયને જાળવી રાખવાની અને તેને અનુકૂળ કરવાની નોંધપાત્ર ક્ષમતા હોય છે.
$1.$ મગજના મેડ્યુલા (લંબમજ્જા) વિસ્તારમાં આવેલું એક વિશિષ્ટ કેન્દ્ર,જેને શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર કહેવાય છે,તે મુખ્યત્વે આ નિયમન માટે જવાબદાર છે.
$2.$ મગજના પોન્સ (સેતુ) વિસ્તારમાં આવેલું બીજું કેન્દ્ર,જેને ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર કહેવાય છે,તે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રના કાર્યોનું નિયમન કરી શકે છે. આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો શ્વસનનો સમયગાળો ઘટાડી શકે છે અને આમ શ્વસન દરને બદલી શકે છે.
$3.$ લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક એક રસાયણસંવેદી વિસ્તાર આવેલો છે,જે $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. આ પદાર્થોમાં વધારો થવાથી આ કેન્દ્ર સક્રિય થાય છે,જે બદલામાં લયબદ્ધતા કેન્દ્રને શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરવા માટે સંકેત આપે છે જેથી આ પદાર્થોનો નિકાલ થઈ શકે.
$(B)$ રાસાયણિક નિયમન: શ્વસનનું નિયમન રુધિર અને મસ્તિષ્ક-મેરુજળ (cerebrospinal fluid) ના રાસાયણિક બંધારણ દ્વારા પણ થાય છે. મગજ,એઓર્ટિક આર્ચ (મહાધમની કમાન) અને કેરોટિડ ધમનીમાં આવેલા રસાયણગ્રાહીઓ રુધિરમાં $CO_2$,$pH$ અને $O_2$ ના પ્રમાણને ઓળખે છે. આ માહિતી સુધારાત્મક પગલાં લેવા માટે લયબદ્ધતા કેન્દ્રને મોકલવામાં આવે છે. શ્વસન લયના નિયમનમાં ઓક્સિજનની ભૂમિકા ઘણી ઓછી ગણવામાં આવે છે.

(N/A) $(1)$ સ્થાન: તે એક ગુંબજ આકારનો સ્નાયુબદ્ધ પડદો છે જે ઉરસગુહાને ઉદરગુહાથી અલગ કરે છે. તે આગળના ભાગે ઉરોસ્થિ (sternum) સાથે અને પાછળના ભાગે કરોડસ્તંભ સાથે જોડાયેલું હોય છે.
કાર્ય: તે શ્વસનમાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે. તે સંકોચાઈને સપાટ બને છે,જેનાથી ઉરસગુહાનું કદ વધે છે અને શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયા સરળ બને છે.
$(2)$ સ્થાન: તે પશ્ચ મગજના પોન્સ (pons) વિસ્તારમાં આવેલું છે.
કાર્ય: તે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રનું નિયમન કરે છે. આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો શ્વાસ લેવાનો સમય ઘટાડી શકે છે અને આમ શ્વસન દરને બદલી શકે છે.

(N/A) ચેતાકીય નિયમન: મનુષ્યોમાં શરીરના પેશીઓની જરૂરિયાત મુજબ શ્વસન લયને જાળવી રાખવાની અને તેને અનુકૂળ બનાવવાની નોંધપાત્ર ક્ષમતા હોય છે.
મગજના મેડ્યુલા (લંબમજ્જા) પ્રદેશમાં આવેલું એક વિશિષ્ટ કેન્દ્ર જેને શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર (respiratory rhythm centre) કહેવામાં આવે છે,તે મુખ્યત્વે આ નિયમન માટે જવાબદાર છે.
મગજના પોન્સ (સેતુ) પ્રદેશમાં આવેલું બીજું કેન્દ્ર જેને ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર (pneumotaxic centre) કહેવામાં આવે છે,તે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રના કાર્યોનું નિયમન કરી શકે છે. આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો પ્રેરણ (inspiration) ના સમયગાળાને ઘટાડી શકે છે અને તેના દ્વારા શ્વસન દરને બદલી શકે છે.
લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક એક રસાયણસંવેદી વિસ્તાર (chemosensitive area) આવેલો છે,જે $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. આ પદાર્થોમાં વધારો થવાથી આ કેન્દ્ર સક્રિય થાય છે,જે બદલામાં લયબદ્ધતા કેન્દ્રને શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરવા માટે સંકેત આપે છે,જેના દ્વારા આ પદાર્થોને દૂર કરી શકાય છે.

(B) શ્વસનનું નિયમન મુખ્યત્વે બે પદ્ધતિઓ દ્વારા કરવામાં આવે છે:
$(A)$ ચેતાકીય નિયમન: આમાં લંબમજ્જા (medulla oblongata) માં આવેલ શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર અને સેતુ (pons) માં આવેલ ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્રનો સમાવેશ થાય છે,જે શ્વસનનો દર અને ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરે છે.
$(B)$ રાસાયણિક નિયમન: આમાં રસાયણગ્રાહીઓ (chemoreceptors) નો સમાવેશ થાય છે જે રુધિર અને મસ્તિષ્ક-મેરુજળમાં $CO_2$ અને $H^+$ આયનોના સ્તરનું નિરીક્ષણ કરે છે અને હોમિયોસ્ટેસિસ જાળવવા માટે શ્વસન દરમાં ફેરફાર કરે છે.

(N/A) ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર મગજના પોન્સ (pons) વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે. તેનું મુખ્ય કાર્ય શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર (respiratory rhythm centre) ની કામગીરીનું નિયમન કરવાનું છે. આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો દ્વારા તે શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયા (inspiration) ના સમયગાળાને ઘટાડી શકે છે,જેનાથી શ્વસન દર (respiratory rate) માં ફેરફાર થાય છે.

(A) જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ શ્વાસ રોકી રાખે છે,ત્યારે વાયુ વિનિમય અટકી જાય છે,જેના પરિણામે રુધિર અને પેશીઓમાં $CO_{2}$ નું પ્રમાણ વધે છે. મગજમાં આવેલું શ્વસન કેન્દ્ર $CO_{2}$ ના આંશિક દબાણ $(PCO_{2})$ પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે. જેમ $CO_{2}$ નું સ્તર વધે છે,તેમ રુધિરની pH ઘટે છે (કાર્બોનિક એસિડના નિર્માણને કારણે),જે રસાયણગ્રાહીઓને ઉત્તેજિત કરે છે. પરિણામે,જ્યારે વ્યક્તિ નાક ખોલે છે,ત્યારે શરીર વધારાના $CO_{2}$ ને બહાર કાઢવા અને એસિડ-બેઝ સંતુલન જાળવવા માટે શ્વાસોચ્છવાસની ગતિ વધારે છે.

(C) મનુષ્યમાં ચેતાતંત્ર શ્વસન લયને નિયંત્રિત અને મોડ્યુલેટ કરે છે.
મુખ્ય શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર મગજના લંબમજ્જા (medulla oblongata) પ્રદેશમાં આવેલું છે.
આ કેન્દ્ર ડાયાફ્રામ અને અન્ય શ્વસન સ્નાયુઓના સંકોચનને નિયંત્રિત કરીને શ્વાસ લેવાની ગતિ અને ઊંડાઈનું નિયમન કરે છે.
વધુમાં,મગજસ્તંભના પોન્સ (pons) પ્રદેશમાં ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર આવેલું હોય છે,જે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રના કાર્યોમાં ફેરફાર કરી શકે છે.

(C) મનુષ્યોમાં શ્વસન લયને નિયંત્રિત અને મોડ્યુલેટ કરવાનું કાર્ય $\text{ચેતાતંત્ર}$ ($Neural$ $system$) દ્વારા કરવામાં આવે છે.
મગજના $\text{લંબમજ્જા}$ ($medulla$ $oblongata$) અને $\text{સેતુ}$ ($pons$ $varolii$) ભાગમાં વિશિષ્ટ શ્વસન કેન્દ્રો આવેલા હોય છે.
આ કેન્દ્રો $\text{ઉરોદરપટલ}$ $(diaphragm)$ અને અન્ય શ્વસન સ્નાયુઓના સંકોચનને નિયંત્રિત કરીને શ્વાસ લેવાનો દર અને ઊંડાઈ નક્કી કરે છે.
$\text{લંબમજ્જા}$ માં પ્રાથમિક શ્વસન લય કેન્દ્ર આવેલું હોય છે, જે રુધિરમાં $CO_2$ અને $H^+$ ના સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારોને પ્રતિસાદ આપીને શ્વસન દરને સમાયોજિત કરે છે.

(D) જ્યારે રુધિરમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ $(CO_2)$ નું પ્રમાણ વધે છે, ત્યારે મગજમાં આવેલું શ્વસન કેન્દ્ર ઉત્તેજિત થાય છે। આના પરિણામે શરીરમાંથી વધારાનો $CO_2$ બહાર કાઢવા માટે શ્વસનનો દર અને ઊંડાઈ વધે છે। આ પ્રક્રિયા બોહર અસર $(Bohr \text{ effect})$ સાથે પણ સંકળાયેલી છે, જ્યાં $CO_2$ નું ઊંચું સ્તર હિમોગ્લોબિનની ઓક્સિજન સાથે જોડાવાની ક્ષમતા ઘટાડે છે, જેનાથી શ્વસન દરમાં વધારો થવાથી પેશીઓને ઓક્સિજનનો પુરવઠો ઝડપથી મળે છે।

(C) ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર મગજના $pons$ (સેતુ) વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે.
તે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રના કાર્યોનું નિયમન કરે છે.
આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો શ્વસન (inspiration) ના સમયગાળાને ઘટાડી શકે છે.
શ્વસનનો સમયગાળો ઘટાડીને,તે અસરકારક રીતે શ્વસન દરમાં વધારો કરે છે.

(C) શ્વસન લયબદ્ધતાનું કેન્દ્ર મુખ્યત્વે પશ્ચમગજના લંબમજ્જા (Medulla oblongata) વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે. આ કેન્દ્ર શ્વસનના નિયમન માટે જવાબદાર છે. મગજના અન્ય ભાગોના કાર્યો નીચે મુજબ છે:

મગજનો ભાગ	કાર્ય
અનુમસ્તિષ્ક	સ્નાયુબદ્ધ હલનચલનનું સંકલન
બૃહદ મસ્તિષ્ક	ઐચ્છિક કાર્યો અને બુદ્ધિ
લંબમજ્જા	શ્વસન,હૃદયના ધબકારા અને જઠરના સ્ત્રાવનું નિયમન
હાયપોથેલેમસ	શરીરના તાપમાનનું નિયમન,ભૂખ અને તરસ

(C) શ્વસનનું નિયમન મગજના મેડ્યુલા પ્રદેશમાં આવેલા શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર દ્વારા થાય છે.
લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક રસાયણ-સંવેદનશીલ વિસ્તારો આવેલા હોય છે, જે $CO_{2}$ અને $H^{+}$ આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
એઓર્ટિક આર્ચ અને કેરોટિડ ધમની સાથે સંકળાયેલા રીસેપ્ટર્સ પણ $CO_{2}$ અને $H^{+}$ સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારોને ઓળખે છે અને હોમિયોસ્ટેસિસ જાળવવા માટે લયબદ્ધતા કેન્દ્રને જરૂરી સંકેતો મોકલે છે.

(C) મગજના મેડ્યુલા પ્રદેશમાં આવેલું શ્વસન લયબદ્ધ કેન્દ્ર શ્વસનના નિયમન માટે મુખ્યત્વે જવાબદાર છે.
તે ધમનીના રુધિરમાં નીચે મુજબના રાસાયણિક ઉત્તેજનાના પ્રતિભાવમાં વેન્ટિલેશન શરૂ કરે છે:
$(i)$ $CO_{2}$ ની સાંદ્રતામાં વધારો (હાયપરકેપનિયા).
$(ii)$ $pH$ સ્તરમાં ઘટાડો (એસિડિટીમાં વધારો).
$(iii)$ $H^{+}$ આયનની સાંદ્રતામાં વધારો.
લયબદ્ધ કેન્દ્રની નજીક આવેલા રસાયણસંવેદનાત્મક વિસ્તારો $CO_{2}$ અને $H^{+}$ આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે,જે વધારાના $CO_{2}$ ને દૂર કરવા માટે શ્વસન દર વધારવા માટે શ્વસન કેન્દ્રને ઉત્તેજિત કરે છે.

(A) જ્યારે કોઈ વ્યક્તિ ઊંચાઈવાળા સ્થળોએ જાય છે,ત્યારે ઓક્સિજનનું આંશિક દબાણ $(pO_2)$ અને કુલ વાતાવરણીય દબાણ ઘટે છે.
આ સ્થિતિ,જેને હાયપોક્સિયા કહેવાય છે,તે કિડનીના જક્ષ્ટા-ગ્લોમેર્યુલર કોષોને એરિથ્રોપોએટિન હોર્મોન મુક્ત કરવા માટે ઉત્તેજિત કરે છે.
એરિથ્રોપોએટિન અસ્થિમજ્જામાં એરિથ્રોપોએસીસ (રક્તકણોનું ઉત્પાદન) ને ઉત્તેજિત કરે છે,જેના પરિણામે પોલીસીથેમિયા ($RBC$ ની સંખ્યામાં વધારો) થાય છે.
વધુમાં,શરીર ઓક્સિજનની ઓછી ઉપલબ્ધતાને પહોંચી વળવા માટે વધુ ઓક્સિજન લેવા માટે શ્વસન દરમાં વધારો કરે છે.
તેથી,શ્વસન દરમાં વધારો $(I)$ અને $RBC$ ઉત્પાદનમાં વધારો $(II)$ બંને જોવા મળે છે.

(B) મગજના મજ્જા (medulla) પ્રદેશમાં આવેલું શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર મુખ્યત્વે રસાયણસંવેદી વિસ્તારો દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.
આ વિસ્તારો $CO_{2}$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
ધમનીના રુધિરમાં $CO_{2}$ ની સાંદ્રતામાં વધારો થવાથી આ રસાયણગ્રાહીઓ ઉત્તેજિત થાય છે,જે બદલામાં શ્વસન કેન્દ્રને શ્વસન દર વધારવા માટે સંકેત આપે છે જેથી શરીરમાંથી વધારાનો $CO_{2}$ દૂર કરી શકાય.

(D) રસાયણ-સંવેદનશીલ વિસ્તાર મગજના મેડ્યુલા ઓબ્લોન્ગાટામાં આવેલા શ્વસન લય કેન્દ્રની બાજુમાં સ્થિત છે.
આ વિસ્તાર રુધિરમાં $CO_{2}$ અને $H^{+}$ આયનોની સાંદ્રતામાં થતા ફેરફારો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે.
$CO_{2}$ અને $H^{+}$ ની સાંદ્રતામાં વધારો આ રસાયણ-સંવેદનશીલ વિસ્તારને સક્રિય કરે છે,જે બદલામાં લય કેન્દ્રને આ પદાર્થોને દૂર કરવા માટે શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરવા માટે સંકેત આપે છે.
કારણ કે $CO_{2}$ ની સાંદ્રતા કાર્બોનિક એનહાઇડ્રેઝ ઉત્સેચકની મદદથી $HCO_{3}^{-}$ અને $H^{+}$ આયનો બનાવીને રુધિરના $pH$ ને અસર કરે છે,તેથી આ નિયમન માટે $CO_{2}$ અને $H^{+}$ બંને નિર્ણાયક પરિબળો છે.

(B) શ્વાસોચ્છવાસ મુખ્યત્વે ચેતાતંત્રના નિયંત્રણ હેઠળ હોય છે. મગજના મેડુલા ઓબ્લોન્ગાટા અને પોન્સમાં આવેલું 'શ્વસન કેન્દ્ર' સામાન્ય શ્વાસોચ્છવાસનું નિયમન કરે છે.
તે રક્તના રાસાયણિક બંધારણ,ખાસ કરીને કાર્બન ડાયોક્સાઇડનું આંશિક દબાણ $(pCO_2)$ અને હાઇડ્રોજન આયન સાંદ્રતાના આધારે શ્વાસોચ્છવાસના દરને આપમેળે ગોઠવે છે.
જોકે ઓક્સિજન $(pO_2)$ નું સ્તર પણ ભૂમિકા ભજવે છે,પરંતુ શ્વસન લય કેન્દ્ર માટે પ્રાથમિક ઉત્તેજક રક્તમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડની સાંદ્રતા છે.
તેથી,આપેલા વિકલ્પોમાંથી,કાર્બન ડાયોક્સાઇડ એ મુખ્ય રાસાયણિક પરિબળ છે જે શ્વાસોચ્છવાસના દરને નિયંત્રિત કરે છે.

(D) શ્વસન લયનું નિયમન મુખ્યત્વે રુધિર અને મગજ-મેરુજળમાં રહેલા $CO_{2}$ અને $H^{+}$ આયનોની સાંદ્રતા દ્વારા થાય છે.
રસાયણગ્રાહીઓ (Chemoreceptors) $CO_{2}$ અને $H^{+}$ ના સ્તરમાં થતા ફેરફારો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
જોકે $O_{2}$ કોષીય શ્વસન માટે આવશ્યક છે,પરંતુ સામાન્ય શારીરિક સ્થિતિમાં શ્વસન લયના નિયમનમાં તેની ભૂમિકા ખૂબ જ નગણ્ય છે કારણ કે શ્વસન કેન્દ્ર $O_{2}$ ના સ્તરમાં થતા સામાન્ય ફેરફારો પ્રત્યે સંવેદનશીલ હોતું નથી.

(B) શ્વસન લય કેન્દ્ર મુખ્યત્વે શ્વસનના નિયમન માટે જવાબદાર છે.
આ કેન્દ્ર મગજના લંબમજ્જા (Medulla oblongata) વિસ્તારમાં આવેલું છે.
તે શ્વસનનો દર અને ઊંડાઈને નિયંત્રિત કરીને શ્વાસ લેવાની સામાન્ય લય જાળવી રાખવા માટે જવાબદાર છે.

(C) રસાયણસંવેદી વિસ્તાર એટલે કે જે રસાયણો માટે સંવેદનશીલ છે અને તે લય કેન્દ્રની નજીક આવેલો હોય છે,જેમાં રસાયણગ્રાહીઓ (chemoreceptors) આવેલા હોય છે જે $CO_2$ અને $H^+$ આયનો માટે સંવેદનશીલ હોય છે.
શ્વસન કેન્દ્ર રુધિર અને શરીરના પ્રવાહીમાં $CO_2$ અને $H^+$ આયનોની સાંદ્રતા અથવા આંશિક દબાણ દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે.
જ્યારે રુધિરમાં $CO_2$ અને $H^+$ આયનોનું પ્રમાણ વધે છે,ત્યારે તે આ રસાયણસંવેદી વિસ્તારને ઉત્તેજિત કરે છે,જે શ્વસન પ્રક્રિયામાં ફેરફાર કરીને આ વધારાના પદાર્થોને દૂર કરવામાં મદદ કરે છે.

(A) ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર પશ્ચ મગજના પોન્સ પ્રદેશમાં આવેલું હોય છે. તેને "શ્વાસ લેવાનો સ્વિચ-ઓફ પોઈન્ટ" તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. તે શ્વાસ લેવાની અવધિ ઘટાડીને કાર્ય કરે છે, જે પરિણામે શ્વસન દર અને શ્વાસની ઊંડાઈમાં ફેરફાર કરે છે.

(A) ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર મગજના પોન્સ (pons) વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે.
તે મુખ્યત્વે પ્રેરણ (inspiration) ના સ્વિચ-ઓફ બિંદુને નિયંત્રિત કરવાનું કાર્ય કરે છે.
પ્રેરણના સમયગાળાને નિયંત્રિત કરીને,તે પરોક્ષ રીતે શ્વસન દરને બદલે છે.
તેથી,ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર પ્રેરણના સમયગાળાને મર્યાદિત કરીને શ્વસન દરને નિયંત્રિત કરે છે.
આમ,વિધાન અને કારણ બંને સાચા છે અને કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી છે.

(A) ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર પશ્ચ મગજના $Pons$ $varolii$ માં આવેલું હોય છે.
તે શ્વાસોચ્છવાસની પ્રક્રિયામાં અંતઃશ્વસન (inspiration) માટે સ્વિચ-ઓફ બિંદુ તરીકે કાર્ય કરે છે.
આ કેન્દ્રમાંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો અંતઃશ્વસનનો સમયગાળો ઘટાડી શકે છે અને તેના દ્વારા શ્વસન દરને અસર કરે છે.

(A) $Medulla$ $\text{oblongata}$ (લંબમજ્જા) મગજમાં શ્વસન નિયંત્રણના મુખ્ય કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે. તે વિવિધ વિશિષ્ટ કેન્દ્રો દ્વારા શરીરના અનૈચ્છિક કાર્યોનું નિયમન કરે છે, જેમાં શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર, હૃદય કેન્દ્ર અને વાસોમોટર કેન્દ્રો (જે રક્તવાહિનીઓના સંકોચનનું નિયંત્રણ કરે છે) નો સમાવેશ થાય છે.

(C) શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર મુખ્યત્વે શ્વસનના નિયમન માટે જવાબદાર છે અને તે મગજના લંબમજ્જા (Medulla oblongata) વિસ્તારમાં આવેલું છે.
શ્વાસ અનુચલન કેન્દ્ર (Pneumotaxic center) મગજના પોન્સ (Pons) વિસ્તારમાં આવેલું છે અને તે શ્વાસોચ્છવાસની પ્રક્રિયામાં શ્વાસ લેવાની ક્રિયાને અટકાવવાનું કાર્ય કરે છે,જેનાથી શ્વસન લયનું નિયમન થાય છે.
તેથી,શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર લંબમજ્જામાં અને શ્વાસ અનુચલન કેન્દ્ર પોન્સમાં આવેલું છે.

(D) મહાધમની કમાન અને ગ્રીવા ધમની સાથે જોડાયેલી સંવેદી રચનાઓને રસાયણગ્રાહીઓ (chemoreceptors) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ ગ્રાહીઓ વિશિષ્ટ સંવેદી કોષો છે જે રુધિરના રાસાયણિક બંધારણમાં થતા ફેરફારો,ખાસ કરીને $CO_2$ અને $H^+$ આયનોના સ્તરને પારખે છે. સંકેત આપવા અને બંધારણીય અખંડિતતામાં સામેલ મોટાભાગના ગ્રાહીઓ અને કોષીય રચનાઓની જેમ,આ સંવેદી રચનાઓ મુખ્યત્વે પ્રોટીનની બનેલી હોય છે. પ્રોટીન આ કોષોને કાર્ય કરવા માટે જરૂરી ગ્રાહીઓ,આયન ચેનલો અને બંધારણીય માળખું બનાવે છે.

(B) મગજના લંબમજ્જા (medulla) વિસ્તારમાં આવેલું શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્ર શ્વસનના નિયમન માટે મુખ્યત્વે જવાબદાર છે.
લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક આવેલ રસાયણસંવેદી (chemosensitive) વિસ્તારો $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
રુધિરમાં $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનોની સાંદ્રતામાં વધારો થવાથી આ રસાયણગ્રાહીઓ સક્રિય થાય છે,જે લયબદ્ધતા કેન્દ્રને શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરવા માટે સંકેત આપે છે જેથી આ પદાર્થોનો નિકાલ થઈ શકે.
તેથી,ધમનીના રુધિરમાં $CO_2$ ની સાંદ્રતામાં વધારો એ શ્વસનકેન્દ્રો માટેનું પ્રાથમિક ઉત્તેજક છે.

(D) રસાયણસંવેદી વિસ્તાર લંબમજ્જામાં શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક આવેલો હોય છે.
આ વિસ્તાર $CO_2$ અને હાઈડ્રોજન આયનો માટે અતિ સંવેદી હોય છે.
જ્યારે રુધિરમાં આ પદાર્થોનું પ્રમાણ વધે છે,ત્યારે આ કેન્દ્ર સક્રિય થાય છે,જે શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રને સંકેત આપે છે જેથી શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરીને આ પદાર્થોનો નિકાલ કરી શકાય.

(A) રસાયણ સંવેદી વિસ્તાર લંબમજ્જામાં આવેલા શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રની નજીક સ્થિત હોય છે. આ વિસ્તાર $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. જ્યારે $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનોનું પ્રમાણ વધે છે,ત્યારે આ વિસ્તાર સક્રિય થાય છે અને શ્વસન લયબદ્ધતા કેન્દ્રને સંકેત મોકલે છે,જેથી આ પદાર્થોને દૂર કરવા માટે શ્વસન પ્રક્રિયામાં જરૂરી ફેરફારો કરી શકાય.

(B) ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર એ માનવ મગજના $Pons$ (સેતુ) માં આવેલો એક વિશિષ્ટ ભાગ છે.
તેનું મુખ્ય કાર્ય શ્વસન લય કેન્દ્રના કાર્યોનું નિયમન કરવાનું છે.
તે શ્વાસ લેવાના સમયગાળાને ઘટાડીને શ્વસન દરને બદલે છે,જેના પરિણામે શ્વસન દર વધે છે.

(D) $Pneumotaxic$ $centre$ (ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર) મગજના $pons$ (સેતુ) વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે.
તે શ્વસન માટે 'સ્વીચ-ઓફ' બિંદુ તરીકે કાર્ય કરે છે.
$Pneumotaxic$ $centre$ માંથી આવતા ચેતાકીય સંકેતો શ્વસનનો સમયગાળો ઘટાડી શકે છે અને તેના દ્વારા શ્વસન દરને બદલી શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(D) $Pons$ $varoli$ એ મગજના સ્ટેમનો એક ભાગ છે જે મેડુલા ઓબ્લોન્ગાટાની ઉપર આવેલો છે.
તેમાં $Pneumotaxic$ $centre$ (ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર) આવેલું હોય છે,જે શ્વસન દર અને શ્વસનની રીતને નિયંત્રિત કરવા માટે જવાબદાર છે.
આ કેન્દ્ર મેડુલામાં આવેલા શ્વસન લયબદ્ધ કેન્દ્રના કાર્યોને મુખ્યત્વે શ્વાસ લેવાની અવધિને મર્યાદિત કરીને નિયંત્રિત કરી શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $D$ છે.

(B) Hering-Breuer રિફ્લેક્સ એ એક રક્ષણાત્મક પદ્ધતિ છે જે ફેફસાંને વધુ પડતા ફૂલતા અટકાવે છે.
શ્વાસ લેતી વખતે,જ્યારે ફેફસાં એક નિર્ણાયક બિંદુ સુધી વિસ્તરે છે,ત્યારે શ્વાસનળી અને શ્વાસવાહિકાઓની દીવાલોમાં આવેલા સ્ટ્રેચ રિસેપ્ટર્સ ઉત્તેજિત થાય છે.
આ રિસેપ્ટર્સ વેગસ ચેતાઓ દ્વારા મેડુલા ઓબ્લોન્ગાટામાં આવેલા ઉચ્છવાસ કેન્દ્રને અવરોધક આવેગ મોકલે છે.
આ ક્રિયા વધુ શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયાને અટકાવે છે અને ઉચ્છવાસને પ્રોત્સાહન આપે છે,જેનાથી ફેફસાંને ફાટી જવાના બિંદુ સુધી ફૂલતા અટકાવવામાં આવે છે.
આમ,વિધાનો $ii, iii$ અને $iv$ સાચા છે. વિધાન $i$ ખોટું છે કારણ કે સ્ટ્રેચ રિસેપ્ટર્સ શ્વાસ લેતી વખતે ઉત્તેજિત થાય છે,બળપૂર્વકના ઉચ્છવાસ દરમિયાન નહીં. વિધાન $v$ ખોટું છે કારણ કે આ રિફ્લેક્સ મહત્તમ ફૂલવાને પ્રોત્સાહન આપવાને બદલે તેને અટકાવે છે.

(A) શ્વસન લય કેન્દ્રો મગજના સ્ટેમમાં આવેલા હોય છે.
$1$. શ્વસન લય કેન્દ્ર લંબમજ્જા (medulla oblongata) માં આવેલું છે અને તે મુખ્યત્વે શ્વસનના નિયમન માટે જવાબદાર છે.
$2$. ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર મગજના પોન્સ વિસ્તારમાં આવેલું છે અને તે શ્વસન લય કેન્દ્રના કાર્યોનું નિયંત્રણ કરે છે.
$3$. એપન્યુસ્ટિક કેન્દ્ર પણ નીચલા પોન્સમાં આવેલું છે અને તે ઊંડા શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયાને પ્રોત્સાહન આપે છે.
$4$. ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર,એપન્યુસ્ટિક કેન્દ્રની વિરુદ્ધ કાર્ય કરીને શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયાને મર્યાદિત કરે છે અને શ્વસન દરનું નિયમન કરે છે.
તેથી,એપન્યુસ્ટિક કેન્દ્ર અને ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર એકબીજાના વિરોધી (antagonistic) છે.

(C) ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર મગજના સ્ટેમના $PONS$ વિસ્તારના પૃષ્ઠ ભાગમાં આવેલું હોય છે.
તેનું મુખ્ય કાર્ય શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયા (inspiration) ના સમયગાળાને મર્યાદિત કરવાનું છે,જેના દ્વારા તે શ્વસન દર અને લયને નિયંત્રિત કરે છે.
તે ઊંઘ-જાગવાની ચક્રના નિયમનમાં પણ સામેલ છે,ખાસ કરીને જાગૃત અવસ્થા અને ધીમા તરંગોવાળી ઊંઘને પ્રોત્સાહન આપે છે.
જોકે,ન્યુમોટેક્સિક સેન્ટર ઝડપી આંખની હલનચલન $(REM)$ વાળી ઊંઘ માટે જવાબદાર નથી,જે મુખ્યત્વે મગજના સ્ટેમના અન્ય ભાગો જેમ કે પોન્ટાઇન રેટિક્યુલર ફોર્મેશન દ્વારા નિયંત્રિત થાય છે.

(D) $Hering-Breuer$ રીફ્લેક્સ એ ફેફસાંના અતિશય ફૂલવાને રોકવા માટેની એક રક્ષણાત્મક પદ્ધતિ છે.
$1$. શ્વાસ દરમિયાન,જ્યારે ફેફસાં એક નિર્ણાયક બિંદુ સુધી વિસ્તરે છે,ત્યારે શ્વાસનળી અને શ્વાસવાહિકાઓની દીવાલમાં રહેલા સ્ટ્રેચ રીસેપ્ટર્સ ઉત્તેજિત થાય છે.
$2$. આ રીસેપ્ટર્સ વેગસ ચેતા દ્વારા મેડુલા ઓબ્લોન્ગાટામાં આવેલા શ્વાસ કેન્દ્રને અવરોધક આવેગો મોકલે છે.
$3$. આ શ્વાસ કેન્દ્રને અવરોધે છે,જેનાથી શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયા અટકે છે અને ઉચ્છવાસની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે.
$4$. જ્યારે ફેફસાં સંકોચાય છે,ત્યારે સ્ટ્રેચ રીસેપ્ટર્સ ઉત્તેજિત થતા નથી,અવરોધ દૂર થાય છે અને શ્વાસ કેન્દ્ર ફરીથી નવા શ્વસન ચક્ર માટે ઉત્તેજિત થાય છે.
તેથી,વિકલ્પ $D$ સાચું વિધાન છે.

(D) હેરિંગ-બ્રુઅર રિફ્લેક્સ (Hering-Breuer reflex) એ એક એવી પ્રક્રિયા છે જે ફેફસાંને વધુ પડતા ફૂલતા અટકાવે છે.
જ્યારે ફેફસાં એક નિર્ણાયક સ્તર સુધી ફૂલે છે,ત્યારે શ્વાસનળી અને શ્વાસવાહિકાઓની દીવાલોમાં આવેલા સ્ટ્રેચ રિસેપ્ટર્સ ઉત્તેજિત થાય છે.
આ રિસેપ્ટર્સ વેગસ ચેતા (ક્રેનિયલ ચેતા $X$) દ્વારા મેડ્યુલા ઓબ્લોન્ગાટામાં આવેલા એક્સપાયરેટરી સેન્ટર સુધી અવરોધક આવેગો મોકલે છે.
આ સંકેત ઇન્સ્પાયરેટરી સેન્ટરને અવરોધે છે,જેનાથી શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયા બંધ થાય છે અને ઉચ્છવાસની પ્રક્રિયા શરૂ થાય છે.

(C) શ્વસન લય કેન્દ્ર મુખ્યત્વે મગજના મેડ્યુલા ઓબ્લોન્ગાટા વિસ્તારમાં આવેલું હોય છે.
જોકે,મગજના પોન્સ વિસ્તારમાં ન્યુમોટેક્સિક કેન્દ્ર નામનું એક વિશિષ્ટ કેન્દ્ર આવેલું હોય છે.
આ કેન્દ્ર શ્વાસ લેવાની પ્રક્રિયાના સમયગાળાને ઘટાડીને શ્વસન લય કેન્દ્રના કાર્યોમાં ફેરફાર કરી શકે છે અને આમ શ્વસન દરને બદલી શકે છે.
તેથી,સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(B) $Medulla$ $\text{oblongata}$ (લંબમજ્જા) એ પશ્ચમગજનો એક ભાગ છે જે શ્વસન લય કેન્દ્ર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તેમાં વિશિષ્ટ રસાયણસંવેદી વિસ્તારો હોય છે જે $CO_2$ અને હાઇડ્રોજન આયનો પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ હોય છે.
આ પદાર્થોમાં વધારો થવાથી આ કેન્દ્ર સક્રિય થાય છે, જે બદલામાં શ્વસન સ્નાયુઓને સંકેત મોકલે છે જેથી વધારાના $CO_2$ ને દૂર કરવા માટે શ્વસનનો દર વધારી શકાય.