Atemregulierung

Der Sauerstoffbedarf des Körpers in Ruhe und bei der Arbeit ist unterschiedlich; Daher müssen sich Frequenz und Tiefe der Atmung automatisch ändern, um sich an veränderte Bedingungen anzupassen. Während der Muskelarbeit kann der Sauerstoffverbrauch von Muskeln und anderen Geweben um das Vier- bis Fünffache ansteigen. Die Atmung erfordert eine koordinierte Kontraktion vieler einzelner Muskeln; Diese Koordination erfolgt durch das Atmungszentrum – eine spezielle Gruppe von Zellen, die sich in einem Teil des Gehirns befindet, der Medulla oblongata genannt wird.

Von diesem Zentrum aus werden Impulssalven rhythmisch an das Zwerchfell und die Zwischenrippenmuskeln gesendet, die alle 4–5 Sekunden eine regelmäßige und koordinierte Kontraktion der entsprechenden Muskeln bewirken. Unter normalen Bedingungen erfolgen Atembewegungen automatisch, ohne Kontrolle durch unseren Willen. Wenn jedoch die Nerven, die zum Zwerchfell (Zwerchfellnerv) und den Interkostalmuskeln führen, durchtrennt oder beschädigt werden (z. B. bei einer Kinderlähmung), kommt es zu einem sofortigen Stillstand der Atembewegungen.

Natürlich kann eine Person die Häufigkeit und Tiefe ihrer Atmung beliebig ändern; Es kann sogar sein, dass er für einige Zeit überhaupt nicht atmet, aber er schafft es nicht, den Atem so lange anzuhalten, dass es zu erheblichen Schäden führen würde: Der automatische Mechanismus tritt in Aktion und löst die Inhalation aus. Es stellt sich natürlich die Frage: Warum sendet das Atemzentrum regelmäßig Impulssalven? Durch eine Reihe von Experimenten wurde festgestellt, dass das Atmungszentrum sendet, wenn die Verbindungen des Atmungszentrums mit allen anderen Teilen des Gehirns unterbrochen werden, das heißt, wenn die sensorischen Nerven und Bahnen, die von den höheren Gehirnzentren ausgehen, unterbrochen werden ein kontinuierlicher Strom von Impulsen und die an der Atmung beteiligten Muskeln bleiben nach der Kontraktion in einem kontrahierten Zustand.

Somit bewirkt das sich selbst überlassene Atemzentrum eine vollständige Kontraktion der an der Atmung beteiligten Muskeln. Wenn jedoch entweder die sensorischen Nerven oder die von den höheren Gehirnzentren ausgehenden Bahnen intakt bleiben, laufen die Atembewegungen weiterhin normal ab. Das bedeutet, dass eine normale Atmung eine periodische Hemmung des Atemzentrums erfordert, damit es keine Impulse mehr sendet, die eine Muskelkontraktion verursachen.

Weitere Experimente zeigten, dass das im Mittelhirn gelegene pneumotaktische Zentrum (Abb. :, 268) zusammen mit dem Atemzentrum eine „nachhallende Kreisbahn“ bildet, die als Grundlage für die Regulierung der Atemfrequenz dient.

Darüber hinaus werden durch die Dehnung der Alveolenwände beim Einatmen die in diesen Wänden befindlichen druckempfindlichen Nervenzellen stimuliert, die Impulse an das Gehirn senden, die das Atemzentrum hemmen, was zur Ausatmung führt. Das Atemzentrum wird auch durch Impulse stimuliert oder gehemmt, die über viele andere Nervenbahnen dorthin gelangen. Starke Schmerzen in irgendeinem Körperteil führen zu einer reflektorischen Steigerung der Atmung.

Darüber hinaus befinden sich in der Schleimhaut des Kehlkopfes und des Rachens Rezeptoren, die bei Reizung Impulse an das Atemzentrum senden, die die Atmung hemmen. Dies sind wichtige Sicherheitsvorrichtungen. Wenn ein reizendes Gas wie Ammoniak oder starke Säuredämpfe in die Atemwege gelangt, stimuliert es die Rezeptoren im Kehlkopf, die hemmende Impulse an das Atemzentrum senden, und wir nehmen unwillkürlich „den Atem an“; Dadurch gelangt der Schadstoff nicht in die Lunge.

Wenn Nahrung versehentlich in den Kehlkopf gelangt, reizt sie auf die gleiche Weise die Rezeptoren in der Schleimhaut dieses Organs und veranlasst sie, hemmende Impulse an das Atemzentrum zu senden. Die Atmung stoppt sofort und die Nahrung gelangt nicht in die Lunge, wo sie das empfindliche Epithel schädigen könnte. Bei der Muskelarbeit müssen Frequenz und Tiefe der Atmung erhöht werden, um den erhöhten Sauerstoffbedarf des Körpers zu decken und die Ansammlung von Kohlendioxid zu verhindern.

Die Konzentration von Kohlendioxid im Blut ist der Hauptfaktor für die Atmung. Erhöhter Kohlegehalt