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Dr. Fernando D. Saraví 
 
El control de la ventilación es una función vital, 
que debe ser capaz de producir una ventilación 
alveolar adecuada en reposo (eupnea) durante la 
vigilia y el sueño. También debe adaptarse a 
condiciones de mayor demanda (ejercicio) o de 
menor aporte ambiental de oxígeno (hipoxia). 
Además, la actividad de los músculos 
respiratorios debe coordinarse con la de otros 
grupos musculares en actos diversos como 
olfatear, deglutir, toser, estornudar, bostezar, 
defecar y vomitar. 
Finalmente, debe estar sujeta al control 
voluntario durante actividades como hablar, 
cantar, ejecutar un instrumento de viento o 
bucear. 
Aunque la eupnea es en un sentido una 
función vegetativa, se encuentra bajo el control 
directo del sistema nervioso central. Dado que los 
músculos que intervienen en la ventilación son de 
tipo esquelético, carecen de actividad automática. 
Su contracción es controlada directamente por 
motoneuronas espinales y de algunos pares 
craneales. 
En el siglo II, Claudio Galeno observó 
que animales y gladiadores con lesiones espinales 
por debajo del cuello podían continuar ventilando 
espontáneamente, pero los que sufrían lesiones 
espinales a nivel cervical se asfixiaban. En 1760, 
antes que se descubrieran el dióxido de carbono y 
el oxígeno, el médico francés Anne Charles Lorry 
demostró que los componentes imprescindibles 
para producir la ventilación se hallaban en el tallo 
cerebral y la parte alta de la médula espinal. Su 
trabajo pionero fue continuado por Julien 
Legallois (1812), Pierre Flourens (1827) y 
Santiago Ramón y Cajal (1909). 
A pesar de que desde el siglo XX se 
hicieron notables avances, la complejidad de la 
regulación de la ventilación aún conserva 
interrogantes no resueltos. La descripción que 
sigue es actual, pero necesariamente provisoria y 
sujeta a futuras revisiones. 
Génesis y regulación 
de la ventilación 
Posgrado-00
Sello
Regulación de la ventilación 
Dr. Fernando D. Saraví 
2 
Hoy se admite que 
en el tallo cerebral existe un 
generador central del ritmo 
respiratorio (GCR), cuya 
actividad es modificada por 
influencias reflejas y 
voluntarias. 
La ventilación es, al 
igual que la locomoción y la 
masticación, una actividad 
intrínsecamente rítmica. Si 
bien el ritmo respiratorio 
(como otros ritmos) puede 
ser modificado en amplitud y 
frecuencia, se admite que 
debe de existir un ritmo 
básico sobre el cual puedan 
actuar diversas influencias. 
Dicho ritmo es generado por 
los grupos de neuronas que, 
en conjunto, constituyen el 
GCR. 
 
EL RITMO RESPIRATORIO 
SE GENERA EN EL BULBO 
 
Clásicamente se suponía que 
la actividad rítmica basal de 
los músculos respiratorios es 
controlada por dos conjuntos 
de neuronas bulbares 
llamados grupo respiratorio 
dorsal (DRG) y grupo 
respiratorio ventral (VRG), 
que están próximos, respectivamente, al núcleo 
del tracto solitario y al núcleo ambiguo. 
Algunas de sus neuronas pertenecen a dichos 
núcleos y otras son parte de la formación 
reticular adyacente. 
Las neuronas de ambos grupos descargan 
de manera relacionada con la inspiración, la 
espiración o la transición entre inspiración y 
espiración. Los patrones de descarga registrados 
llevan a subdividir la fase espiratoria en una etapa 
temprana, breve, y otra tardía, más prolongada 
(Fig. 1). 
Algunas de las neuronas que descargan 
en relación con el ciclo respiratorio son 
interneuronas, otras son neuronas eferentes 
que inervan las motoneuronas de los músculos 
respiratorios y aún otras son motoneuronas de 
los pares IX al XII, que inervan las vías aéreas 
superiores. 
Según la concepción clásica, aún presente 
en muchos libros de texto, el DRG generaría el 
ritmo basal y sería responsable de la inspiración, 
mientras que el VRG participaría principalmente 
en la espiración. 
En la última década, este modelo se ha 
modificado. Actualmente se cree que el 
responsable de la generación del ritmo basal es 
una columna respiratoria ventral (VRC), de la 
cual el VRG forma parte. Por otro lado, hoy la 
función del DRG se considera importante para la 
regulación del ritmo respiratorio por aferentes 
que arriban al núcleo del tracto solitario. 
Antes de tratar la organización de las 
estructuras citadas, se describirá la forma de 
activación de los músculos respiratorios. 
 
EFECTORES MUSCULARES 
 
La ventilación involucra un gran número de 
músculos, que pueden clasificarse en tres grupos 
funcionales: 
1. El diafragma, como el músculo principal de 
la inspiración, responsable de la ventilación 
durante la eupnea. 
Regulación de la ventilación 
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2. Músculos intercostales externos e internos, 
escalenos, esternocleido-mastoideos y de la 
pared abdominal. Si bien estos músculos no 
se contraen ostensiblemente durante la 
eupnea, los cambios en su tono determinan 
cambios en la rigidez de la caja torácica que 
modifican la eficiencia de la bomba 
diafragmática. 
3. Músculos de las vías aéreas superiores, como 
los genioglosos, faríngeos y laríngeos, que 
controlan la resistencia al paso de aire en 
dicho sector, y por dicha razón se llaman 
también músculos valvulares. 
 
Las motoneuronas alfa que inervan estos 
tres grupos funcionales se encuentran en 
diferentes niveles del neuroeje. Las del tercer 
grupo mencionado tienen sus somas en los 
núcleos de los pares craneales. Las 
motoneuronas del segundo grupo se hallan en los 
niveles tóracolumbares de la médula espinal, 
mientras que las motoneuronas frénicas que 
inervan el diafragma están a nivel cervical (C3 a 
C5) (Fig. 2). 
A pesar de hallarse en diferentes niveles 
del neuroeje, todas estas motoneuronas son 
inervadas monosináptica u oligosinápticamente 
por el GCR, y excitadas rítmicamente, de manera 
que se activan con una secuencia precisa. 
 
Secuencia de activación de las motoneuronas 
Los músculos de las vías aéreas superiores, que 
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regulan la resistencia al flujo de aire en dicho 
sector, se activan primero. Esto permite el 
aumento del diámetro faríngeo y la apertura de la 
glotis antes de que el diafragma inicie su 
actividad. Los abductores de la glotis 
(cricoaritenoides posteriores) mantienen una 
descarga en meseta, que alcanza rápidamente su 
máximo y se mantiene así por el resto de la 
inspiración. Esto minimiza la resistencia laríngea 
al paso de aire durante toda la fase inspiratoria. 
Por su parte, en el nervio frénico se 
genera una descarga en rampa ascendente, que 
refleja el reclutamiento progresivo de unidades 
motoras. Este tipo de actividad resulta en una 
contracción creciente del diafragma. Cuando el 
diafragma se contrae, también lo hacen los 
músculos accesorios de la inspiración, como los 
intercostales externos. 
Aunque durante la eupnea los citados 
músculos accesorios no contribuyen 
directamente a la entrada de aire, el aumento 
cíclico de su tono mientras se contrae el 
diafragma evita la retracción de la caja costal. Por 
tanto, contribuyen a aumentar la eficacia de la 
acción del diafragma. Desde luego, durante una 
inspiración forzada, los músculos accesorios se 
contraen de manera obvia y contribuyen 
directamente a aumentar el volumen corriente. 
La espiración eupneica se inicia en forma 
totalmente pasiva, debido a la energía elástica 
almacenada durante la expansión 
tóracopulmonar. En la fase E1, la descarga 
frénica no cesa abruptamente, sino que decrece 
de manera gradual, produciendo una relajación 
controlada del diafragma. La relajación de los 
cricoaritenoides posteriores y la contracción de 
aductores de la glotis – como los músculos 
tiroaritenoides – aumentan la resistencia laríngea 
y contribuyen a enlentecer la espiración durante 
la eupnea. 
La fase final (E2) de la espiración se 
produce de manera pasiva durante laeupnea. 
Cuando aumenta la frecuencia respiratoria, la 
espiración es acelerada en la fase E2 por la 
contracción activa de los músculos espiratorios, 
como los intercostales internos y abdominales. 
 
Otros factores 
El GCR determina la frecuencia y la profundidad 
de la ventilación. Debe notarse, sin embargo, que 
la fuerza y el grado de acortamiento de los 
músculos clasificados como respiratorios 
dependerán también de otros factores. 
En primer lugar, en la médula espinal los 
aferentes proprioceptivos de los músculos 
respiratorios generan interacciones de tipo 
inervación recíproca (inhibición de antagonistas y 
facilitación de agonistas) tanto a nivel 
segmentario como intersegmentario. Desde 
luego, la citada información aferente también 
alcanza el GCR y niveles superiores del neuroeje, 
contribuyendo a la percepción consciente del 
esfuerzo respiratorio. 
En segundo lugar, los músculos 
respiratorios también cumplen funciones no 
respiratorias y por tanto participan también en 
diversos reflejos somáticos y movimientos 
voluntarios no respiratorios, algunos de los cuales 
(como la fonación) están bajo el control directo 
de la corteza cerebral. 
 
LA COLUMNA RESPIRATORIA VENTRAL 
 
La columna respiratoria ventral incluye varios 
compartimientos que forman microcircuitos que 
permiten interacciones locales y con otros 
microcircuitos. Estos compartimientos son, en 
sentido rostral-caudal (Fig. 3): 
 
Grupo respiratorio protuberancial 
Grupo del núcleo trapezoide/parafacial 
Complejo de Bötzinger (núcleo retrofacial) 
Complejo pre-Bötzinger 
Grupo respiratorio ventral (porciones rostral y 
caudal) 
 
Grupo respiratorio protuberancial 
Comprende el núcleo de Kölliker-Fuse y el 
complejo parabraquial (núcleos parabraquiales 
lateral y medial), además de otras áreas en la 
protuberancia ventral. Esta región corresponde 
aproximadamente a lo que antes se llamaba 
“centro pneumotáxico”. El grupo respiratorio 
protuberancial está conectado con los grupos 
bulbares e influye sobre la transición entre 
inspiración y espiración. También contribuye a la 
coordinación de la actividad de músculos de las 
vías aéreas superiores y músculos espiratorios. 
Finalmente, el grupo protuberancial recibe 
aferencias periféricas y participa en la 
integración entre la ritmogénesis central y su 
modulación refleja. 
 
Grupo del núcleo trapezoide/parafacial 
Este grupo se encuentra en la vecindad del núcleo 
motor del nervio facial (VII par). Muchas de sus 
neuronas son sensibles al nivel local de dióxido 
de carbono y reciben aferencias de los 
quimiorreceptores periféricos, de modo que es 
una de las principales regiones quimiosensibles. 
Este aspecto se detalla más adelante a propósito 
de los quimiorreceptores centrales. 
Este grupo genera señales excitatorias a 
los demás componentes bulbares y se considera 
Regulación de la ventilación 
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importante en adaptar la actividad neuronal 
respiratoria al estado metabólico del organismo. 
Es posible que también contribuya a facilitar la 
actividad de marcapaso del complejo pre-
Bötzinger, que se describe luego. 
En resumen, el grupo del núcleo 
trapezoide/parafacial proporciona una influencia 
excitatoria tónica estimulante de la ventilación 
que depende de los quimiorreceptores centrales 
(sensibles a la pCO2) y una influencia cíclica que 
contribuye a sostener la actividad de marcapaso 
del complejo pre-Bötzinger. 
 
Complejo de Bötzinger 
Esta área posee principalmente neuronas que 
descargan durante la espiración y justo antes de la 
inspiración. Es una fuente importante de 
actividad neuronal vinculada con la espiración. 
Además participa en determinar la transición 
entre las fases inspiratoria y espiratoria del ciclo. 
 
Complejo pre-Bötzinger 
Estudios in vitro demuestran que el complejo pre-
Bötzinger contiene el circuito esencial para la 
generación de actividad inspiratoria. Se cree que 
funciona como un marcapaso capaz de generar 
por sí mismo un ritmo respiratorio básico, que 
proporciona una activación cíclica de los 
circuitos que controlan las motoneuronas 
inspiratorias. 
Desde luego, en el individuo intacto 
existen complejas interacciones entre las 
neuronas del complejo pre-Bötzinger y otras 
áreas. Algunas de estas interacciones se describen 
más abajo. 
 No está aún claro el mecanismo íntimo de 
la actividad de marcapaso (automatismo) de las 
neuronas del complejo pre-Bötzinger. Existen dos 
mecanismos principales de ritmicidad, que 
operan en neuronas diferentes presentes en el 
complejo pre-Bötzinger. 
Un grupo de neuronas descarga en forma 
rítmica debido a canales catiónicos inespecíficos, 
sensibles al cadmio (Cd
2+
) cuyo cierre cíclico 
despolariza la membrana. En el otro, el ritmo de 
descarga es causado por una corriente de Na
+
 
llamada INaP (“P” por “persistente”) y no es 
afectado por Cd
2+
. Estos canales de Na
+
 son 
sensibles al bloqueo por tetrodotoxina pero 
muestran una inactivación muy lenta comparada 
con los canales de Na
+
 típicos (ver POTENCIAL DE 
ACCIÓN). La INaP permite la actividad 
automática cuando las corrientes de salida de K
+
 
no son grandes. El automatismo es suprimido por 
el riluzole, un antagonista de receptores de 
serotonina 5HT2A. 
 Las dos clases de neuronas marcapasos 
tienen probablemente diferentes roles 
funcionales. Por ejemplo, las neuronas sensibles 
al Cd
2+
 reducen su actividad durante la hipoxia, a 
diferencia de las que dependen de INaP. 
 Además de las neuronas con automatismo 
intrínseco que activan las neuronas del grupo 
respiratorio ventral rostral, el complejo pre-
Bötzinger posee otras dos clases: 1) interneuronas 
inhibitorias rítmicamente activas y 2) eferentes 
excitatorios (pre-motoneuronas) que inervan las 
motoneuronas de los pares craneales. 
 Por lo expuesto, se considera que el 
complejo pre-Bötzinger cumple dos funciones 
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básicas: 
1. La generación de la influencia inspiratoria 
rítmica que inicia la fase inspiratoria del ciclo 
respiratorio. 
2. La coordinación del patrón de actividad 
cíclica y coordinada de inspiración e 
inspiración mediante las interneuronas 
inhibitorias. 
 
Grupo respiratorio ventral, región rostral 
Posee neuronas bulboespinales que activan 
motoneuronas del nervio frénico y los 
intercostales externos. Estas pre-motoneuronas 
inspiratorias tienen típicamente una frecuencia de 
descarga creciente durante la inspiración (en 
rampa). Las neuronas del esta porción carecen de 
actividad automática, pero son estimuladas por 
el complejo pre-Bötzinger e inhibidas por el 
complejo de Bötzinger. 
 
Grupo respiratorio ventral, región caudal 
Se encuentra en el núcleo ambiguo y en la 
formación reticular adyacente. Sus neuronas 
descienden a la médula e inervan las 
motoneuronas que controlan los músculos 
espiratorios. Son activadas principalmente por 
neuronas del complejo de Bötzinger. 
 
LOS NÚCLEOS DEL RAFE BULBAR 
 
Existen conexiones recíprocas entre los núcleos 
del rafe y las neuronas del grupo respiratorio 
ventral, en particular el complejo pre-Bötzinger. 
Los núcleos del rafe, en particular el 
núcleo oscuro, proporcionan una influencia 
excitatoria tónica sobre el complejo pre-
Bötzinger y las motoneuronas de los pares 
craneales. Dicha influencia es necesaria para 
mantener la actividad respiratoria normal en la 
rata (aún no hay datos en otras especies). 
Los mediadores químicos son la 
serotonina y el péptido substancia P. Ambos 
neurotransmisores poseen un efecto estimulante 
tónico sobre la ventilación. Facilitan la 
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despolarización de neuronas respiratorias por 
inhibición de corrientes catiónicas 
(principalmente de K
+
) que mantienen el 
potencial de reposo. Además, la serotonina 
inducela aparición de actividad de marcapaso en 
algunas células del complejo pre-Bötzinger, 
mediada principalmente por receptores 
serotonérgicos 5HT2A. 
 
MODELO HÍBRIDO DE LA RITMOGÉNESIS 
 
Durante mucho tiempo se discutió si la ciclicidad 
respiratoria era el resultado de la actividad de 
neuronas que funcionan como marcapasos o 
bien era una propiedad distribuida de circuitos 
bulbares de inhibición recíproca. Actualmente se 
admite un modelo híbrido, en el cual tienen un 
papel tanto neuronas que actúan como 
marcapasos, como las interacciones recíprocas 
de las redes neuronales participantes. 
En la Fig. 4 se esquematiza un modelo 
actual de la generación del ciclo respiratorio. El 
circuito básico ritmogénico está formado por las 
neuronas marcapasos de la inspiración en el 
complejo pre-Bötzinger y una red de inhibición 
reciproca (anillo inhibitorio) entre el complejo 
de Bötzinger y el complejo pre-Bötzinger. La 
actividad de este circuito es influenciada por 
estímulos tónicos de la protuberancia y el rafe, 
mientras que el grupo del núcleo 
retrotrapezoide/parabraquial contribuye con 
influencias tónicas y fásicas (cíclicas). Las 
sinapsis excitatorias emplean glutamato como 
neurotransmisor, con excepción de las 
provenientes del rafe, que son serotonérgicas. Las 
sinapsis inhibitorias liberan GABA y glicina. 
 
EL GRUPO RESPIRATORIO DORSAL 
 
Este conjunto de neuronas, estrechamente 
asociado con el núcleo del tracto solitario, no es 
indispensable para la generación del ritmo 
respiratorio. No obstante, dado que recibe 
aferencias de los pares IX y X por vía del núcleo 
del tracto solitario (entre otras, de los cuerpos 
carotídeos) es importante en regular la respuesta 
ventilatoria a estímulos periféricos. 
El grupo respiratorio dorsal posee 
neuronas que proyectan al grupo respiratorio 
ventral y pre-motoneuronas cuyos axones 
descendentes inervan las motoneuronas del asta 
anterior que activan los músculos respiratorios. 
 
 
 
 
Regulación de la ventilación 
 
Si bien los centros bulboprotuberanciales 
descritos generan el ritmo respiratorio, diversas 
influencias pueden modificar su actividad cíclica, 
causando un aumento o una reducción de la 
ventilación a través de cambios en la frecuencia 
respiratoria y el volumen corriente. Dichas 
influencias incluyen factores químicos, aferentes 
pulmonares y propioceptivos y la actividad de 
niveles superiores del neuroeje, en particular el 
hipotálamo y la corteza cerebral (Fig. 5). 
 
LA REGULACIÓN QUÍMICA DEPENDE DE LA 
PCO2, LA PO2 Y EL pH ARTERIALES 
 
Durante el reposo, el principal factor químico 
regulador de la ventilación es la presión arterial 
de CO2 (PaCO2), pero los quimiorreceptores 
responsables se encuentran en la cara anterior del 
bulbo (Fig. 6) bañados por líquido 
cefalorraquídeo (LCR). 
 
Quimiorreceptores centrales 
La razón de la relación entre PaCO2 y 
estimulación de los quimiorreceptores centrales 
es que el único sistema amortiguador del LCR es 
bicarbonato/ácido carbónico. Como el CO2 es 
muy difusible, los cambios de la PCO2 arterial 
alteran la concentración de CO2 disuelto en el 
LCR. 
De este modo, un aumento de CO2 reduce 
el pH del LCR, y es un poderoso estímulo para la 
ventilación, que puede aumentar 10 veces o más 
por aumento de la PCO2. Los quimiorreceptores 
centrales son muy sensibles a los cambios de 
PCO2 y son los principales responsables de esta 
respuesta a la hipercapnia aguda. 
Regulación de la ventilación 
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8 
No obstante, cuando el cambio de PaCO2 
se torna crónico, el pH del LCR se normaliza 
por retención o eliminación de HCO3
-
 en los 
plexos coroideos, por lo cual los 
quimiorreceptores centrales dejan de estimular la 
ventilación por encima de lo normal. 
El mecanismo de estimulación de los 
quimiorreceptores centrales es complejo (Fig. 7). 
Se han identificado neuronas sensibles al pH en 
el grupo del núcleo retrotrapezoide/parafacial, 
cuya descarga es estimulada por aumentos de la 
concentración de H
+
 en el LCR. Además de 
estimular directamente estas neuronas, el bajo pH 
causa liberación de ATP por parte de células de la 
glía. El ATP también estimula las neuronas 
quimiosensibles, actuando sobre receptores 
purinérgicos P2Y. 
Las células quimiosensibles del núcleo 
retrotrapezoide estimulan la actividad del GCR 
bulboprotuberancial. Actualmente se considera 
que, si bien el pH del LCR es el principal 
estímulo para estas células, en realidad ellas 
funcionan como integradoras de una serie de 
influencias centrales (núcleos del rafe) y de 
señales periféricas que arriban a diferentes áreas 
en el núcleo del tracto solitario, provenientes de 
los quimiorreceptores periféricos y de receptores 
pulmonares. 
La influencia conjunta de los diferentes 
factores citados determina la magnitud de la 
estimulación de las neuronas quimiosensibles 
centrales y por tanto de su 
efecto activador sobre el GCR. 
De todos modos, el 
dióxido de carbono es el más 
poderoso estímulo químico 
para la ventilación, aunque 
existe considerable 
variabilidad individual (Fig. 
8). En general, los sujetos que 
tienen menor PCO2 en reposo 
muestran una respuesta 
ventilatoria mayor al CO2. 
Si bien los 
quimiorreceptores centrales 
contribuyen a la respuesta 
ventilatoria en diferentes 
situaciones, se tornan 
realmente imprescindibles 
para mantener la ventilación 
cuando otras influencias sobre 
el GCR decrecen, como ocurre 
durante el sueño no REM y 
durante la anestesia general. 
En estas situaciones, si falta la 
estimulación proporcionada 
por los quimiorreceptores centrales se produce 
una profunda depresión de la ventilación. 
Este hecho es clínicamente evidente en 
una enfermedad rara, llamada “síndrome de 
Ondina”, donde está mutado un factor de 
transcripción llamado Phox2b.
1
 El nombre 
científico de la condición es síndrome de 
hipoventilación congénita, y se caracteriza por 
quimiorreflejos muy débiles y pérdida de la 
automaticidad respiratoria durante el sueño. 
 
Quimiorreceptores periféricos 
Los quimiorreceptores periféricos (arteriales) se 
localizan en los corpúsculos carotídeos y aórticos. 
En el ser humano, la influencia de los 
corpúsculos carotídeos es dominante. Los 
corpúsculos aórticos tienen escaso efecto sobre la 
ventilación, excepto si se desnervan los 
corpúsculos carotídeos. 
El corpúsculo o glomus carotídeo está 
inervado por el nervio del seno carotídeo, la 
misma rama del nervio glosofaríngeo (IX par) 
que inerva los barorreceptores carotídeos. La 
inervación es principalmente aferente, pero 
existen algunas fibras eferentes cuya activación 
modula la respuesta del corpúsculo carotídeo a 
diversos estímulos. También recibe fibras 
postganglionares simpáticas del ganglio cervical 
 
1
 En la mitología germana Ondina era una ninfa del 
agua que maldijo a su esposo infiel, de manera que él 
sólo podía respirar mientras estaba despierto. 
Regulación de la ventilación 
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superior, que inervan los vasos sanguíneos de la 
estructura. 
 El corpúsculo carotídeo tiene unos pocos 
mm de diámetro, pero recibe un enorme caudal 
sanguíneo en proporción a su masa (aprox. 20 
mL/g/min, es decir 25 veces más que el caudal 
coronario por gramo de tejido). Posee dos tipos 
de células, llamadas células glómicas tipo I y tipo 
II (Fig. 9). Estas últimas se consideran células de 
sostén, análogas a la glía. Las células tipo I se 
disponen en acúmulos rodeados por células tipo 
II e inervados por terminales aferentes y eferentes 
del nervio glosofaríngeo. 
Las células de tipo I producen diversos 
neurotransmisores, entre ellos dopamina,
2
 
actetilcolina, serotonina, histamina y GABA. 
Además pueden liberar ATP y adenosina, que 
actúan sobre receptores purinérgicos. Las células 
tipoI son sensibles a la PO2, la PCO2, el pH y la 
glucemia de la sangre que irriga el corpúsculo. 
El mecanismo íntimo de la estimulación 
de las células tipo I por la hipoxia no es claro. La 
hipoxia podría actuar mediante cambios en la 
actividad de las enzimas hemo oxigenasa 2, 
NADPH oxidasa, sintasa de óxido nítrico y 
 
2
 Las células glómicas tipo I se tiñen intensamente con 
anticuerpos fluorescentes contra tirosina hidroxilasa, 
la enzima que sintetiza dopamina. 
enzimas mitocondriales. Una 
molécula que probablemente actúa 
como transductora es la proteína 
kinasa activada por AMP 
(AMPK). Esta kinasa es muy 
sensible a cambios en la relación 
de concentración entre AMP y 
ATP, y su activación 
farmacológica en el cuerpo 
carotídeo simula el efecto de la 
hipoxia. 
Desde el punto de vista 
electrofisiológico, la hipoxia 
reduce la permeabilidad al K
+
 de 
la célula glómica tipo I, causando 
su despolarización. Esto activa 
canales de Ca
2+
 regulados por 
potencial, lo que a su vez inicia la 
exocitosis de neurotransmisores. 
De los varios canales de 
K
+ 
que tienen estas células, el 
denominado TASK-1, que 
también es sensible al pH, es el 
candidato más probable. Un 
segundo canal de K
+
 que puede 
participar es el llamado BK, cuya 
conductancia se reduce cuando 
aumenta el Ca
2+
 intracelular. 
La hipercapnia también 
causa despolarización por inhibición de canales 
de K
+
, en este caso debido a acidificación 
intracelular. No está claro el mecanismo de 
acción de la hipoglucemia, pero se postula que, a 
diferencia de la hipoxia e hipercapnia, causaría 
despolarización por aumento de la conductancia 
al Na
+
. 
Cuando las células tipo I son 
despolarizadas por hipoxia, hipercapnia o 
hipoglucemia, provocan un aumento de la 
frecuencia de descarga de los nervios aferentes 
(Fig. 10). La activación de los eferentes 
nerviosos se debe a liberación de mediadores 
químicos, de los cuales los más importantes 
parecen ser el ATP y la acetilcolina. El ATP 
estimula receptores purinérgicos P2X, mientras 
que la acetilcolina actúa sobre receptores 
nicotínicos. 
Se desconoce el papel fisiológico de las 
fibras eferentes del sistema nervioso que inervan 
las celulas glómicas, pero se sabe que pueden 
causar una inhibición de éstas mediada por óxido 
nítrico. 
Tampoco es clara la importancia de otros 
neurotransmisores o autacoides producidos por 
las células tipo I. La serotonina y la adenosina 
facilitan su despolarización, mientras que la 
dopamina, la histamina y el GABA la inhiben. 
Regulación de la ventilación 
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10 
La respuesta ventilatoria a la hipoxia es 
gradual, pero se torna evidente cuando la PO2 
arterial desciende por debajo de 60 mmHg. 
Las aferencias de los quimiorreceptores 
periféricos alcanzan el núcleo del tracto solitario 
y estimulan la actividad del GCR a través del 
grupo respiratorio dorsal. Además contribuyen a 
modular la actividad de las neuronas del núcleo 
retrotrapezoide (quimiorreceptores centrales). 
Si bien las respuestas ventilatorias 
mediadas por los quimiorreceptores arteriales son 
menos intensas que las originadas en los 
quimiorreceptores centrales, tienen mucha 
importancia porque: 
1. Los quimiorreceptores periféricos son 
virtualmente los únicos responsables de la 
hiperventilación causada por hipoxia y por 
acidosis metabólica y 
2. Su respuesta es persistente mientras dure el 
estímulo. Los aferentes quimiorreceptores 
continúan descargando incluso en condiciones 
donde el resto del sistema nervioso está 
deprimido. Por esta razón se dice que son “los 
últimos en morir” (ultimum moriens). 
Además, los corpúsculos carotídeos 
contribuyen a la hiperventilación causada por la 
hipercapnia. La hipoxia y la hipercapnia (o 
acidosis) combinadas producen respuestas 
sinérgicas, como puede verse en la respuesta 
ventilatoria a la hipoxia con dos diferentes PCO2 
arteriales (Fig. 11). 
 Con PO2, PCO2 y pH arteriales normales, 
los quimiorreceptores estimulan tónicamente la 
ventilación. En otras palabras, en estas 
condiciones poseen una frecuencia basal de 
descarga que contribuye a la excitabilidad del 
GCR. En caso de hipoxia y sobre todo de 
hipercapnia, la descarga más intensa se hace por 
salvas que aumentan la frecuencia y profundidad 
de la ventilación. 
 Los efectos cardiovasculares de la 
activación de los quimiorreceptores se tratan en el 
capítulo sobre REGULACIÓN DE LA PRESIÓN 
ARTERIAL. 
 
RECEPTORES PULMONARES Y 
PROPIOCEPTORES MUSCULARES Y 
ARTICULARES 
 
Existen tres clases principales de receptores 
sensoriales pulmonares (un cuarto tipo se 
describe en relación con la tos). Sus aferentes 
cursan por los nervios vagos; los somas de estas 
fibras aferentes se encuentran en los ganglios 
yugular o superior y nodoso o inferior. 
Los receptores pulmonares de adaptación 
lenta y de adaptación rápida son básicamente 
mecanorreceptores. Los receptores C son 
Regulación de la ventilación 
Dr. Fernando D. Saraví 
11 
sensibles a diversos agentes químicos y poseen 
un umbral elevado para estímulos mecánicos. 
 
Receptores de adaptación lenta 
Los receptores de adaptación lenta se localizan 
en las vías aéreas, principalmente las más 
pequeñas. Sus fibras aferentes son mielínicas 
(velocidad de conducción de 15 a 32 m/s). Están 
activos durante la eupnea, con una frecuencia de 
descarga de 10 a 40 Hz, que aumenta durante la 
inspiración y llega a su máximo justo antes de 
iniciarse la espiración. 
En general, estos receptores no son 
sensibles a estímulos químicos, pero su descarga 
puede ser inhibida por el dióxido de carbono. No 
son afectados por el edema pulmonar. 
Los receptores de adaptación lenta 
descargan con máxima frecuencia y de manera 
sostenida frente a la inflación de los pulmones. 
Su activación durante la inflación pulmonar 
inhibe la inspiración y aumenta la frecuencia 
respiratoria (reflejo de inflación pulmonar de 
Hering y Breuer). 
Sus efectos centrales incluyen 
inhibición del complejo pre-Bötzinger y 
estimulación de las neuronas del núcleo 
retrotrapezoide que facilitan la espiración. 
También reducen la descarga eferente vagal 
(parasimpática). 
La deflación pulmonar tiene efectos 
opuestos, aunque no tan marcados, que también 
son mediados por los receptores de adaptación 
lenta (reflejo de deflación). 
Se cree que el reflejo de Hering-Breuer 
contribuye a regular el volumen corriente en 
lactantes. Su papel en adultos es menos claro. 
 
Regulación de la ventilación 
Dr. Fernando D. Saraví 
12 
Receptores de adaptación rápida 
Se encuentran en el epitelio o subepitelio 
de las vías aéreas extrapulmonares e 
intrapulmonares. Sus fibras aferentes son 
mielínicas (velocidad de conducción de 
14 a 23 m/s). 
Pueden descargar durante la 
eupnea (hasta 20 Hz), pero se adaptan en 
1 a 2 s frente a la insuflación pulmonar 
sostenida. Por ello, responden a la 
inflación con un aumento transitorio de 
la frecuencia de descarga. 
Su frecuencia de descarga 
también aumenta transitoriamente con 
cuando se desinflan los pulmones. 
No responden al dióxido de carbono, pero 
son estimulados por ácidos, sustancias 
irritantes, como éter, humo, capsaicina y los 
autacoides histamina, bradikinina y 
prostaglandinas. También son estimulados por el 
edema pulmonar. 
La activación de los receptores de 
adaptación rápida produce hiperpnea y aumento 
de la descarga vagal eferente (parasimpática). 
Los receptores de adaptación rápida 
también median el reflejo paradójico de Head. 
Este reflejo consiste en una respuesta 
inspiratoria relativamente prolongada ante la 
insuflación pulmonar (al contrario que el reflejo 
de inflación de Hering-Breuer). El reflejo 
paradójico es mediado por activación de neuronas 
del complejo pre-Bötzinger y es un ejemplode 
retroalimentación positiva. 
El reflejo paradójico tiene un papel en 
producir la primera inspiración del recién nacido. 
Además, es responsable de producir suspiros. El 
suspiro consiste en una inspiración profunda 
que interrumpe el ritmo eupneico normal y es 
seguido una espiración rápida, tras la cual se 
produce una breve apnea, tras la cual se retoma 
el ritmo eupneico (Fig. 12). Los suspiros se 
producen periódicamente y cumplen la función 
de prevenir la atelectasia por colapso de las 
pequeñas vías aéreas que tiende a ocurrir 
espontáneamente con bajos volúmenes 
pulmonares. Como es sabido, los suspiros 
también pueden ser inducidos por estados 
emocionales. 
 
Receptores de fibras C 
Son los más abundantes. Sus fibras aferentes son 
amielínicas (C), con velocidades de conducción 
de 0.3 a 1.5 m/s. Su actividad durante la eupnea 
es escasa (no mayor de 2 Hz). Son de dos clases, 
los yuxtacapilares (J) en los alvéolos, sensibles 
sobre todo al estiramiento, y los bronquiales, que 
se localizan en las vías aéreas grandes y pequeñas 
y responden a irritantes químicos (como 
capsaicina), autacoides, ozono, dióxido de 
carbono y H
+
. 
Ambas clases, al ser estimuladas, causan 
taquipnea superficial, broncoconstricción y 
aumento de la secreción bronquial. Las 
yuxtacapilares también producen 
vasoconstricción. 
Los receptores de fibras C producen 
neuropéptidos como sustancia P y péptido 
relacionado con el gen de calcitonina (CRGP), 
que pueden ser liberados en los pulmones por un 
reflejo axónico. No obstante, las fibras con 
neuropéptidos son escasas en las vías aéreas 
humanas. 
Los receptores de fibras C tienen 
presumiblemente un papel protector contra 
sustancias irritantes. Su activación causa apnea 
transitoria seguida de taquipnea, con aumento de 
la descarga vagal a las vías aéreas y al corazón. 
pero la estimulación excesiva puede provocar 
apnea persistente e hipotensión arterial. 
 
 Los receptores de adaptación lenta, de 
adaptación rápida y de fibras C cursan por los 
nervios vagos y terminan en áreas diferentes de 
la parte caudal del núcleo del tracto solitario. 
Las neuronas de segundo orden que 
parten de dicho núcleo inervan las regiones 
bulboprotuberanciales relacionadas con el GCR. 
Un subgrupo de neuronas del núcleo del 
tracto solitario, llamadas células P (de pump, 
bomba) reciben aferencias de los receptores de 
adaptación lenta. 
Las células P median a nivel central el 
reflejo de Hering-Breuer e inhiben a neuronas 
vecinas que reciben aferencias de receptores de 
adaptación rápida. 
 
Propioceptores de la pared torácica 
Los propioceptores de la pared torácica incluyen 
los husos musculares y órganos tendinosos de 
Regulación de la ventilación 
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13 
Golgi de los músculos respiratorios, 
además de receptores articulares. 
Estas aferencias contribuyen a: 
 
1. Regular por realimentación la 
actividad de los músculos 
respiratorios. 
2. Informar al GCR de la eficacia 
de la actividad ventilatoria y 
3. En condiciones anormales, a la 
percepción consciente del esfuerzo 
respiratorio, lo que causa disnea. 
 
EL CONTROL SUPERIOR 
PROPORCIONA VERSATILIDAD A 
LA VENTILACIÓN 
 
El control superior influencia tanto 
la actividad del GCR como 
directamente la de las 
motoneuronas respiratorias. La 
regulación básica de la ventilación 
es química (primariamente por la 
PCO2 arterial). No obstante, la 
ventilación puede ser influenciada 
transitoriamente de manera 
voluntaria, tanto para 
interrumpirla (apnea) como para 
aumentarla (hiperventilación). La 
hiperventilación voluntaria puede 
alcanzar durante lapsos breves 
valores que superan los 100 L/min. La hipocapnia 
resultante limita la duración de este esfuerzo 
voluntario. 
Además, el control cortical permite 
emplear la espiración para funciones no 
respiratorias como la fonación o la ejecución de 
un instrumento de viento. La ventilación también 
es modificada de manera característica por las 
emociones (miedo, ira, alegría, excitación sexual, 
etc.) por influencias del sistema límbico sobre el 
control básico del CGR. 
 
REGULACIÓN DURANTE EL SUEÑO 
 
En el sueño no REM se reduce la 
sensibilidad a la PCO2 arterial y ésta aumenta 3 
mmHg. La actividad respiratoria se mantiene 
gracias a la actividad de los quimiorreceptores 
centrales, como se indicó previamente. 
En el sueño REM alternan períodos de 
hipoventilación con otros de hiperventilación. 
La sensibilidad a la PCO2 es baja, y la ventilación 
parece controlada por influencias superiores 
(como durante el habla). La sensibilidad a la 
hipoxia es menor en ambas clases de sueño. 
Tanto la hipercapnia como la hipoxia 
estimulan el despertar en sujetos normales. El 
umbral es menor para la hipercapnia (aumento de 
15 mmHg) que para la hipoxia (disminución de 
60 mmHg). 
Durante el sueño se relajan los músculos 
que dilatan glotis, faringe y fauces, lo cual causa 
el ronquido, y en casos más severos, apnea 
periódica del sueño, que tiene serias 
repercusiones fisiopatológicas 
Una diferencia fundamental entre el 
sueño y la vigilia es que estímulos irritantes que 
en el sujeto despierto causarían tos, tienden a 
producir apnea durante el sueño normal o 
inducido con hipnóticos o anestésicos (en este 
caso, la hipercapnia y la hipoxia son peligrosas, 
pues no despertarán al individuo). 
 
REFLEJO DE LA TOS 
 
Cuando es persistente, la tos se asocia con 
diversas enfermedades y es también un frecuente 
motivo de consulta. La tos es, asimismo, un 
mecanismo de transmisión de enfermedades 
infecciosas como tos convulsa, tuberculosis e 
influenza, entre muchas otras. 
Regulación de la ventilación 
Dr. Fernando D. Saraví 
14 
Además de alertar 
sobre la presencia de 
enfermedad, la tos persistente 
puede tornarse un problema en 
sí misma, por su interferencia 
con la ventilación, la 
deglución, la fonación y el 
sueño. 
 Puede asimismo 
causar insomnio, fatiga, 
mialgias, incontinencia 
urinaria, síncope y 
neumotórax. La tos persistente 
deteriora la calidad de vida y la 
interacción social de quien la 
sufre. 
De todos modos, dada 
la naturaleza de esta obra, en 
este capítulo no se tratará la tos 
como síntoma de enfermedad, 
sino desde el punto de vista de 
la fisiología normal. 
 
Tos fisiológica 
Aunque puede ser producida de manera 
voluntaria, la tos es ante todo un reflejo 
protector fisiológico que tiende a eliminar 
secreciones, cuerpos extraños o sustancias 
irritantes presentes en las vías aéreas. 
 La secreción diaria de mucus en el tracto 
respiratorio se estima en 20 a 30 mL. Los adultos 
normales tosen menos de 16 veces por día. Los 
niños de 6 a 12 años tienen una mediana de 
11/día (rango 1 a 34). 
 El reflejo de la tos preserva la función 
pulmonar de intercambio gaseoso porque facilita 
la eliminación de las vías aéreas de secreciones, 
material aspirado, partículas inhaladas y otros 
irritantes. 
Mecánica de la tos 
Frente a un estímulo tusígeno, se produce una 
inspiración profunda y rápida, seguido del cierre 
de la hendidura glótica durante ~ 200 ms. 
Con la glotis aún cerrada, se inicia un 
movimiento espiratorio forzado que aumenta la 
presión intrapulmonar en ausencia de flujo de aire 
(fase compresiva). El aumento de presión 
subglótica es generalmente de 40 a 100 mmHg, 
pero puede alcanzar hasta 300 mmHg (~ 0.4 
atm). 
La glotis se abre abruptamente, de modo 
que se alcanza una elevada tasa inicial de flujo, 
que facilita la expulsión de secreciones o 
partículas inhaladas (Fig. 13). 
La velocidad que alcanzan las partículas 
expulsadas es de hasta 280 m/s (Mach 0.85, u 85 
% de la velocidad del sonido en el aire). 
 Una variante de este fenómeno ocurre 
cuando existen varios cierres glóticos 
intermitentes durante una misma espiración 
forzada. Otra variante es una sucesiónde ciclos 
de tos con espiración completa o incompleta entre 
uno y otro ciclo. 
Una tercera variante es la tos laríngea o 
reflejo de espiración que se produce cuando se 
estimulan mecánicamente las cuerdas vocales o la 
tráquea. En este caso, se produce el cierre de la 
glotis sin inspiración previa y la espiración 
forzada se inicia con el volumen que había 
previamente en los pulmones. La falta de 
inspiración profunda en la tos laríngea evita la 
aspiración accidental de un cuerpo extraño que 
pudiera haber iniciado el reflejo. 
Un acto voluntario relacionado con la tos 
(aunque no es tos propiamente dicha) es el de 
carraspear o “aclararse la garganta” cuando se 
percibe la presencia de secreciones en la vía 
aérea. En este caso, el esfuerzo espiratorio es 
breve e incompleto y se realiza con la hendidura 
glótica parcialmente cerrada. 
 
Receptores 
De los tres tipos de receptores pulmonares antes 
mencionados, el único tipo que puede iniciar el 
reflejo tusígeno es el de fibras C. La estimulación 
de los mecanorreceptores de adaptación lenta y 
de adaptación rápida no causa tos, pero ambos 
tipos pueden modular indirectamente el reflejo 
de la tos a través de sus efectos sobre el volumen 
corriente, la frecuencia respiratoria y la descarga 
parasimpática. 
 Existe un cuarto tipo de receptor, llamado 
receptor tusígeno, que sería el responsable de 
Regulación de la ventilación 
Dr. Fernando D. Saraví 
15 
iniciar el reflejo de la tos causado por estímulos 
mecánicos (Fig. 14). También muestra 
sensibilidad a los H
+
, pero no a autacoides ni 
irritantes como capsaicina. 
 Los receptores tusígenos poseen 
terminales ampliamente ramificadas que se 
disponen circunferencialmente en las vías aéreas 
extrapulmonares (laringe, tránquea y bronquios 
fuentes). Se localizan en la lámina propia, entre el 
epitelio y el músculo liso bronquial. 
 Sus fibras aferentes son mielínicas, 
probablemente de tipo A, ya que su velocidad de 
conducción es de 5 m/s, superior a la de las fibras 
C pero inferior a las de los mecanorrecptores de 
adaptación rápida o lenta. Estas fibras emplean 
glutamato como neurotransmisor. 
 
Vías aferentes 
El reflejo de la tos requiere la integridad de los 
nervios vagos y es exclusivamente mediado por 
éstos. No obstante, otras aferencias pueden 
modular el reflejo. 
Por ejemplo, la hipoxia tiende a suprimir 
la tos. Por otra parte, la inflamación nasal o 
faríngea puede promoverla. El efecto calmante 
que tiene el mentol y el eucalipto se debe a su 
acción sobre receptores faríngeos de tipo 
TRPM8, cuya activación inhibe el reflejo de la 
tos. 
 
Procesamiento central 
Los aferentes vagales llegan al núcleo del 
tracto solitario. La red neuronal 
responsable del reflejo se encuentra 
principalmente en la región ventrolateral 
del bulbo raquídeo y se superpone con la 
red responsable de la ventilación normal. 
No obstante, esta superposición no es 
completa. De hecho, hay fármacos, como 
el dextrometorfano, que reducen o 
suprimen la tos sin afectar ostensiblemente 
la ventilación. 
 La tos también está hasta cierto 
punto sujeta a regulación por centros 
superiores. Por una parte, es posible toser 
voluntariamente, y por otra, el reflejo 
tusígeno puede ser voluntariamente 
inhibido o al menos postergado. 
 
COORDINACIÓN DE LA VENTILACIÓN 
CON OTROS REFLEJOS BULBARES 
 
La actividad ventilatoria debe coordinarse 
con las actividades originadas por otros 
reflejos que, al igual que la ventilación, 
requieren la contracción conjunta, en una 
secuencia precisa, de diversos grupos 
musculares. Algunos de estos reflejos son la tos, 
la deglución y el vómito. 
Los generadores del patrón motor (GPM) 
propios de estos reflejos, como el respiratorio, se 
localizan en el bulbo y se superponen 
parcialmente (Fig. 15). Durante cada uno de estos 
reflejos es necesaria una modificación sustancial 
de los patrones de descarga que el GCR tiene 
durante la eupnea. 
Por ejemplo, la tos requiere una 
inspiración profunda, seguida de un cierre de la 
glotis y una espiración forzada muy intensa, 
explosiva, al abrirse abruptamente la glotis (ver 
más abajo). Durante la deglución se cierra la 
glotis y se interrumpe la contracción del 
diafragma. Durante el vómito, se produce cierre 
de la glotis con contracción simultánea del 
diafragma (músculo inspiratorio) y los 
abdominales (músculos espiratorios). 
Las conexiones bulbares entre los 
diferentes generadores de patrones reflejos 
permiten que la actividad de los músculos 
respiratorios se adapte de manera reversible y 
transitoria para el acto reflejo correspondiente.