Physiologie Mensch –
Atemregulation

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Atemregulation, Steuerung der Atmung des Menschen

Die Atemregulation passt Lungenventilation und alveolären Gasaustausch an die aktuellen Bedürfnisse des Stoffwechsels an. Damit werden die inneren Bedingungen von O2-Zufuhr CO2-Abgabe gesichert. Zugleich wird die Einstellung mit dem gringsten Energieaufwand gesucht, der sich aus den äußeren Bedingungen der Atmung ergibt.
Diese zwei Aufgaben erfüllen zwei miteinander verbundene Regelsysteme:
(a) Den notwendigen Transport stellt mit maximalem O2-Angebot durch hohen arteriellen pO2 und größter CO2-Kapazität durch minimalen pCO2 die chemische Atemregulation ein.
(b) Die optimale Förderung im Atemrhythmus durch durch die jeweils frei beweglichen Atemmuskeln sichert die physikalische Atemregulation.



Regelzentrale der Atemregulation

Die Regelzentrale sind Nervenzellgruppen der Medulla oblongata (Verlängertes Mark, am weitesten kaudal gelegene Teil des Gehirns zwischen Mittelhirn (Mesencephalon) und Rückenmark), wirksam als Einatemzentrum oder Ausatemzentrum. Sie integrieren Einflüsse der Atemkontrolle mit Führungsgrößen für Stoffwechsel, Kreislauf, Affekte und Emotionen (z.B. Seufzer), Motorik (z.B. Laufrhythmen), Willkür und Bewusstsein. Die efferente Aktivität steuert die Motoneurone von Zwerchfell und Zwischenrippenmuskeln.

Physiologie Regulation Atmung, chemische Atemregulation des Menschen

Regelkreis chemische Atemregulation. Die Atemregulation passt Ventilation der Lunge und alveolären Gasaustausch an die aktuellen Bedürfnisse des Stoffwechsels an. Die chemischen Atemregulation überwacht das arterielle Blut durch Chemorezeptoren in Aorta, Karotissinus und Hirnhäuten. Die Informationen verarbeitet das Atemzentrum, Nervenzellgruppen des ZNS in der Formatio reticularis der Medulla oblongata, mit Führungsgrößen zur Stellwirkung. Stellglieder sind die Atemmuskeln, sie stellen über das Atemminutenvolumen normale Blutgaswerte ein.

Chemische Atemregulation

Die chemische Atemregulation überwacht das arterielle Blut durch Chemorezeptoren in Aorta (Hauptschlagader), Karotissinus (Carotissinus, Carotis-Sinus, Gefäßaufweitung am Anfangsteil der Arteria carotis intern) und Hirnhäute (Meningen). CO2-Anstieg, O2-Magel oder pH-Abfall aktiviert sie. Die Information verarbeitet das Atemzentrum mit Führungsgrößen zur Stellwirkung. Stellglieder sind die Atemmuskeln, sie stellen über das Atemminutenvolumen normale Blutgase ein. Arbeit, O2-Magel oder CO2-Anstieg steigern so die Ventilation.

Physiologie Regulation Atmung, physikalische Atemregulation des Menschen

Regelkreis physikalische Atemregulation. Die Atemregulation passt Ventilation der Lunge und alveolären Gasaustausch an die aktuellen Bedürfnisse des Stoffwechsels an. Das Atemzentrum besteht aus Nervenzellgruppen des ZNS, in der Formatio reticularis der Medulla oblongata, die die Atmung steuert. Bei der physikalischen Atemregulation messen Dehnungsrezeptoren der Lunge, Muskelspindeln und Sehnenspindeln der Atemmuskeln den Atemwiderstand. Das Zentrum erzeugt den Atemrhythmus für die Atemmuskeln, sowie Rippenatmung und Zwerchfellatmung, nach den Bedingungen für Thoraxbewegungen.

Physikalische Atemregulation

Zur physikalischen Atemregulation messen Dehnungsrezeptoren der Lunge, Muskelspindeln und Sehnenspindeln der Atemmuskeln den Atemwiderstand. Das Zentrum erzeugt den Atemrhythmus und wählt für die Atemmuskeln tiefe oder häufige sowie Rippenatmung oder Zwerchfellatmung nach den Bedingungen für Thoraxbewegungen. So wechseln regelmäßig Einatmen und Ausatmen bei geringer Arbeit der Muskeln.



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Hirnstamm mit Medulla oblongata (Verlängertes Mark, Bulbus cerebri, Bulbus medullae spinales) und angeschnittenes Kleinhirn (Cerebellum) (rechts).

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Schnitt durch das verlängerte Mark (Medulla oblongata, Bulbus cerebri, Bulbus medullae spinalis). Die Medulla oblongata ist der am weitesten kaudal gelegene Teil des Gehirns, der sich zwischen dem Mittelhirn (Mesencephalon) und dem Rückenmark befindet. Er bildet zusammen mit der Brücke (Pons) und dem Kleinhirn das Rhombencephalon und ist ein wichtiges Reflexzentrum.

Bilder: © Frank Geisler 2018

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Links zum Thema Atmung:

Kehlkopf, Luftröhre und untere Luftwege

Bronchien und Lungen

Hustenreflex, Schutzmechanismus der Atemwege

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Asthma bronchiale, Erkrankung der Atemwege

Lungenentzündung des Lungengewebes