Was bestimmt den Atemrhythmus im Körper?

Der Atemrhythmus im Körper wird durch ein komplexes Zusammenspiel mehrerer Faktoren bestimmt, darunter:

1. Zentrale Atemmustergeneratoren:

Die primäre Kontrolle des Atemrhythmus wird von speziellen Gruppen von Neuronen im Hirnstamm ausgeübt, die als zentrale Atemmustergeneratoren (Central Respiratory Pattern Generators, CRPGs) bekannt sind. Diese Neuronen befinden sich in der Medulla oblongata und den Pons. Die CRPGs erzeugen und koordinieren den Grundrhythmus der Atmung.

2. Chemorezeptoren:

Chemorezeptoren sind sensorische Rezeptoren, die empfindlich auf Veränderungen in der chemischen Zusammensetzung des Blutes und der Gehirn-Rückenmarks-Flüssigkeit reagieren. Es gibt zwei Arten von Chemorezeptoren, die an der Atemkontrolle beteiligt sind:

a. Periphere Chemorezeptoren:

Periphere Chemorezeptoren befinden sich in den Karotiskörpern, kleinen Zellansammlungen in der Nähe der Halsschlagadern, und in den Aortenkörpern, die sich in der Nähe des Aortenbogens in der Brust befinden. Diese Chemorezeptoren erfassen Veränderungen des Sauerstoffpartialdrucks (PaO2), des Kohlendioxidpartialdrucks (PaCO2) und des pH-Werts des Blutes. Wenn PaO2 sinkt, PaCO2 steigt oder der pH-Wert sinkt, senden die peripheren Chemorezeptoren Signale an die Atmungszentren im Hirnstamm, was zu einer Erhöhung der Atemfrequenz und -tiefe führt.

b. Zentrale Chemorezeptoren:

Zentrale Chemorezeptoren befinden sich in der Medulla oblongata, in der Nähe der CRPGs. Sie reagieren hauptsächlich auf Veränderungen des PaCO2 und des pH-Werts der Liquor cerebrospinalis. Wenn der PaCO2 ansteigt oder der pH-Wert sinkt, stimulieren die zentralen Chemorezeptoren die Atemzentren, was zu einer erhöhten Atemaktivität führt.

3. Mechanorezeptoren:

Lungendehnungsrezeptoren sind Mechanorezeptoren, die sich in den Atemwegen und im Lungengewebe befinden. Sie spüren Veränderungen des Lungenvolumens und des Atemwegswiderstands. Wenn sich die Lunge beim Einatmen aufbläht, senden die Dehnungsrezeptoren Signale an den Hirnstamm, die die Atemzentren hemmen und zum Ausatmen führen. Dieser Reflex ist als Hering-Breuer-Reflex bekannt.

4. Höhere Gehirnzentren:

Auch höhere Gehirnzentren, darunter die Großhirnrinde und das limbische System, können den Atemrhythmus beeinflussen. Die freiwillige Kontrolle der Atmung, wie etwa das Anhalten des Atems oder ein tiefer Seufzer, wird über diese höheren Gehirnregionen vermittelt. Auch Emotionen und Stress können die Atmungsmuster beeinflussen.

Der Atemrhythmus ist ein dynamischer Prozess, der aus der Integration von Signalen von Chemorezeptoren, Mechanorezeptoren und höheren Gehirnzentren unter der Kontrolle der zentralen Atemmustergeneratoren resultiert. Dieses komplexe Zusammenspiel stellt sicher, dass der Körper eine angemessene Belüftung aufrechterhält, um den Stoffwechselbedarf und die Sauerstoffversorgung des Gewebes zu decken und gleichzeitig Kohlendioxid zu eliminieren.