Il tratto respiratorio superiore è costituito da naso, bocca, gola (faringe), glottide (apertura tra le corde vocali) e trachea. Nella respirazione, la funzione primaria di questi componenti è di servire come passaggi per l'aria che entra ed esce dai polmoni.
La cavità toracica comprende la gabbia toracica, i muscoli costali e i polmoni. La gabbia toracica contiene un totale di ventiquattro costole, dodici per ogni lato dello sterno. Questa non può avviare alcuna azione o movimento da sola. È totalmente passiva. Gli agenti principali che la fanno muovere sono i muscoli delle costole, che occupano lo spazio tra ognuna delle coppie di costole.
Tutti sanno cosa sono i polmoni, a quale funzione servono e il fatto che ogni persona ne ha due. I polmoni non possono né espandersi né contrarsi da soli e si muovono grazie all’azione di vari muscoli, che aumentano e diminuiscono le dimensioni del torace. Queste azioni muscolari forniscono ai polmoni uno spazio supplementare per riempirsi d'aria durante l'inspirazione e per essere compressi ed espellere l'aria durante l'espirazione.
Nella sezione addominale gli organi pertinenti alla respirazione sono, insieme ai muscoli delle costole, i muscoli utilizzati per iniziare l'inspirazione e l'espirazione: i principali sono il diaframma e quelli della parete addominale.
I muscoli scheletrici possono fare essenzialmente due tipi di azione: contrarsi o rilassarsi.
Durante la contrazione esercitano una forza e producono movimento. Durante il rilassamento la loro funzione è fondamentalmente passiva e non possono esercitare forza o pressione.
I singoli muscoli scheletrici non funzionano da soli, ma operano in gruppi di muscoli che si oppongono l'uno all'altro. Per iniziare un movimento, un gruppo (agonista) viene attivato attraverso la contrazione, mentre l'altro gruppo (antagonista) viene inibito attraverso il rilassamento. Per fermare un movimento la funzione di questi due gruppi muscolari viene semplicemente invertita.
La funzione dei polmoni è fondamentalmente passiva, poiché non possono né espandersi né contrarsi da soli. Dipendono quasi interamente dall'azione di vari muscoli che aumentano e diminuiscono le dimensioni del torace.
Quando le dimensioni della cavità toracica aumentano durante l'inalazione, si crea un vuoto parziale all'interno dei polmoni in relazione alla pressione atmosferica esterna.
Per compensare questa pressione, l'aria entra automaticamente nei polmoni. Durante l'espirazione, l'aria all'interno dei polmoni viene espulsa, principalmente come risultato del rilassamento muscolare, che diminuisce automaticamente le dimensioni della cavità toracica.
L'aria può anche essere espulsa più rapidamente attraverso la contrazione di vari muscoli espiratori, come è necessario nella performance musicale, ma anche in questo caso i polmoni stessi non sono direttamente coinvolti e la loro funzione è essenzialmente passiva.
All'inizio l'aria viene espulsa rapidamente e in grande quantità, seguita da una graduale diminuzione del volume e della velocità, fino a quando tutta l'aria non scompare. Poi i polmoni devono essere "gonfiati" di nuovo in preparazione della fase successiva.
Movimento gabbia toracica
Il diaframma è il muscolo primario dell'inalazione o inspirazione, ma è fondamentalmente passivo e non funzionale durante l'espirazione.
Come tutti gli altri muscoli scheletrici, produce movimento attraverso la contrazione e può contrarsi solo in una direzione, verso il basso. È incapace di esercitare una forza diretta verso l'alto, contro la base dei polmoni. Pertanto, per provocare l'inalazione, il diaframma si contrae verso il basso. Per consentire l'espirazione, deve rilassarsi verso l'alto.
I muscoli addominali utilizzati nella respirazione sono quelli della parete addominale. Essi fungono da muscoli opposti (antagonisti e agonisti) al diaframma, il che significa che quando il diaframma è contratto sono rilassati, e viceversa.
Durante l'espirazione, per i cantanti e i suonatori di strumenti a fiato, ad esempio, i muscoli addominali si contraggono verso l'interno. Questo crea una pressione contro gli organi addominali interni che, muovendosi verso l’alto, provocano una pressione contro la parte inferiore del diaframma rilassato. Il diaframma esercita quindi una pressione indiretta sui polmoni durante l'espirazione in risposta alla contrazione dei muscoli addominali, che sono quindi i veri responsabili per il suono musicale.
Questi muscoli svolgono una funzione importante nella respirazione, regolando la dimensione della gabbia toracica.
Ci sono due serie di muscoli intercostali: gli intercostali esterni che, contraendosi, allargano la gabbia toracica e aiutano il diaframma durante l'inalazione; gli intercostali interni che, all’opposto, contraendosi, fanno stringere la gabbia toracica e aiutano i muscoli addominali durante l'espirazione. Essi, come i muscoli diaframmatici e addominali, operano come gruppi opposti (agonisti e antagonisti).
Ci sono undici muscoli intercostali su ogni lato della gabbia toracica, che occupano lo spazio esterno e interno tra ciascuna delle dodici costole.
Muscoli intercostali esterni
Muscoli intercostali interni
L'inalazione normale si ottiene principalmente attraverso la contrazione del diaframma e di alcuni dei muscoli intercostali esterni inferiori. L'inalazione forzata, invece, comporta l'uso di un numero maggiore di muscoli intercostali, oltre ad altri muscoli inspiratori. La respirazione forzata è semplicemente un'amplificazione del normale processo di respirazione, il cui risultato è che i polmoni sono in grado di accettare fino a tre o più litri d'aria in più.
Come tale, la normale espirazione è in gran parte di natura passiva e generalmente non richiede alcuna partecipazione attiva dei muscoli espiratori.
L'espirazione forzata, invece, avviene principalmente attraverso la contrazione dei muscoli addominali che diminuisce le dimensioni della cavità addominale, facendo sì che gli organi addominali si muovano verso l'alto ed esercitino una pressione contro il diaframma. Questo costringe il diaframma a stare più in alto nel torace. Allo stesso tempo anche gli intercostali interni e gli altri muscoli espiratori si contraggono e diminuiscono le dimensioni della cavità toracica ai lati e in alto. Insieme queste due azioni portano alla massima compressione dei polmoni.
La respirazione
Capacità polmonare maschile
Capacità polmonare femminile