Neurale Steuerung
Die Atmung wird von den Atemzentren im Hirnstamm (Medulla und Pons) angetrieben. Sie erzeugen den Grundrhythmus und integrieren Eingaben von:
- Chemorezeptoren: Zentral (Medulla) und peripher (Karotis/Aortenkörper) detektieren CO₂, H⁺, O₂.
- Lungenrezeptoren: Dehnungsrezeptoren (Hering-Breuer-Reflex), Reizrezeptoren, J-Rezeptoren.
- Höhere Gehirnzentren: Willkürliche Kontrolle (Cortex), emotionaler Einfluss (Limbisches System).
- Reflexe: Tauchreflex, Würgereflex, Niesen, Husten.
Mechanik eines Atemzugs
- Inspiration (aktiv): Zwerchfell kontrahiert → senkt sich; äußere Zwischenrippenmuskeln heben Rippen → Thoraxvolumen ↑ → intrapulmonaler Druck ↓ → Luft strömt ein.
- Expiration (passiv in Ruhe): Zwerchfell entspannt sich; elastischer Rückzug der Lunge/Brustwand → Volumen ↓ → Druck ↑ → Luft strömt aus. Forcierte Expiration nutzt innere Zwischenrippenmuskeln und Bauchmuskeln.
Wichtige Einflüsse auf Frequenz und Tiefe
- CO₂ (primärer Treiber): ↑PaCO₂ → ↑Ventilation (Hyperkapnie). ↓PaCO₂ (Hypokapnie) → ↓Ventilation.
- O₂ (sekundär): Signifikante Hypoxämie (PaO₂ <60 mmHg) regt die Atmung über periphere Chemorezeptoren an.
- pH: Azidose ↑ Ventilation; Alkalose ↓ Ventilation.
- Bewegung: ↑CO₂-Produktion, ↑Temperatur, neuronale Feedforward → ↑Ventilation.
- Schlaf: Reduzierte Chemosensitivität, Verlust des willkürlichen Antriebs → leichte Hypoventilation.
Diese integrierte Steuerung hält die Blutgas-Homöostase unter verschiedenen Bedingungen aufrecht.
