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2025-01-29T15:11:25Z

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Als '''Atemzentrum''' werden vereinfachend mehrere verschiedene Gruppen [[Zentrales Nervensystem|zentraler]] Neuronen funktionell zusammengefasst, die überwiegend im [[Medulla oblongata|verlängerten Mark]] (''Medulla oblongata'') liegen und gemeinsam den rhythmischen Wechsel von [[Atmung|Ein- und Ausatmung]] unbewusst regeln.

''Nodus vitalis'' oder ''Lebensknoten'' sind frühere Bezeichnungen für den nicht scharf abgrenzbaren Verband respiratorisch wirksamer Nervenzellen im unteren Hirnstamm.

== Respiratorische Neuronengruppen ==
Die Atmung wird zentral gesteuert im Wechselspiel verschiedener miteinander verschalteter Neuronengruppen. Dabei hemmen sich einige auch wechselseitig, sodass es durch abwechselnde Aktivität von [[Inspiration (Medizin)|inspiratorisch]] oder von [[Exspiration|exspiratorisch]] wirksamen Neuronen zur alternierenden Tätigkeit von Atemmuskeln kommt, für die Phase der Einatmung oder die der Ausatmung. Denn von den gegenseitig verbundenen Neuronen(gruppen) gehen auch Faserzüge aus, die im Rückenmark absteigen und Einfluss nehmen auf jene Motoneuronen in Hals- und Brustmark, welche die unterschiedlichen Atemmuskeln innervieren.

Die meisten dieser Nervenzellen liegen eingebettet in die [[Formatio reticularis]] des [[Hirnstamm]]s, teilweise in räumlich abgrenzbaren Kerngebieten. Unterschieden wird im [[Markhirn]] eine ''dorsale respiratorische Gruppe'' (DRG) im Bereich des ''[[Nucleus tractus solitarii]]'' mit (primär) inspiratorischen Neuronen und eine ''ventrale respiratorische Gruppe'' (VRG) in der Umgebung des ''[[Nucleus ambiguus]]'' mit exspiratorischen und (sekundär) inspiratorischen Neuronen.<ref name="Neuroanatomie">Martin Trepel: ''Neuroanatomie.'' Elsevier, München 2012, ISBN 978-3-437-41299-8, S. 145.</ref> Neben diesen finden sich weitere respiratorische Neuronen im verlängerten Mark (kaudal vom Austritt des IX. Hirnnerven ''[[Nervus glossopharyngeus]]''), sowie exspiratorische in den beiden oberen Rückenmarkssegmenten (C1 und C2 des Halsmarks).

Morphologisch sind die einzelnen Gebiete oft nicht eindeutig abgrenzbar, sie stellen vielmehr funktionelle Einheiten dar. Ein Teil der Nervenzellen fördert die Einatmung (inspiratorisch), ein anderer die Ausatmung (exspiratorisch), ein weiterer die Pause nach dem Einatmen (postinspiratorisch). Ihr wechselseitiges Zusammenspiel erst generiert den Rhythmus der Atmung.

== Funktion ==
Die Aufgabe des Atemzentrums besteht darin, für eine regelmäßige, geordnet ablaufende Ein- und Ausatmung zu sorgen und die [[Atemfrequenz]] und -tiefe dem aktuellen Bedarf des Organismus anzupassen.

Obwohl die Atmung ein rhythmischer Vorgang ist, gibt es im Atemzentrum keine Nervenzellen, die zu einer autonomen Rhythmusbildung in der Lage sind. Stattdessen werden zunächst durch [[Afferenz]]en aus der Formatio reticularis die inspiratorischen Neurone aktiviert, die über [[Efferenz]]en zur inspiratorischen [[Atemmuskulatur]] für die Einatmung sorgen. Gleichzeitig werden die exspiratorischen Neurone gehemmt, sodass über deren Efferenzen nicht gleichzeitig die exspiratorische Atemmuskulatur aktiviert wird.<ref name="Physiologie">Speckmann u. a.: ''Physiologie.'' Elsevier, München 2008. ISBN 978-3-437-41318-6, S. 470 ff.</ref>

Über einen noch nicht abschließend geklärten Mechanismus, an dem vermutlich auch Afferenzen aus Dehnungsrezeptoren der Lunge beteiligt sind,<ref name="Taschenatlas Physiologie">Ch. Fahlke u. a.: ''Taschenatlas Physiologie.'' Elsevier, München 2008, ISBN 978-3-437-41917-1, S. 258 ff.</ref> wird anschließend die Aktivierung der inspiratorischen Zellen zurückgefahren und die exspiratorischen Zellen zunehmend aktiviert. In der Ruheatmung kommt es zunächst zu einer Postinspirationsphase, in der die Atemmuskulatur inaktiv ist und durch passive Rückstellkräfte der gefüllten Lunge und des Thorax die Ausatmung erfolgt. Bei vertiefter Atmung wird zusätzlich über die exspiratorischen Neurone die exspiratorischen Atemmuskulatur aktiv ausgeatmet.

Die den Rhythmus generierenden Zellen des Atemzentrums werden auch als ''Prä-Bötzinger-Komplex'' bezeichnet. Eine weitere Besonderheit sind chemosensible Nervenzellen, die sogenannten ''zentralen Chemorezeptoren'', die auf einen Abfall des [[Liquor cerebrospinalis|Liquor]]-pH-Wertes reagieren, der durch einen Anstieg der Kohlenstoffdioxidkonzentration im Blut hervorgerufen wird.<ref name="Taschenatlas Physiologie" />

=== Nervale und hormonelle Anpassung der Atmungstätigkeit ===
Eine Form der Atemanpassung ist der sogenannte [[Hering-Breuer-Reflex]], bei dem über Afferenzen von Dehnungsrezeptoren der Lunge eine übermäßige Dehnung verhindert wird. Ein ähnlicher Reflex ist der [[Head-Reflex]]: Bei einer übermäßigen Volumenabnahme der Lunge werden die ''Irritant''-Rezeptoren des Bronchialbaumes aktiv und sorgen im Atemzentrum für eine Aktivierung der inspiratorischen Neurone.<ref name="Physiologie" />

Der einfachste Mechanismus zur Atemsteigerung an Belastung ist die nervale Aktivierung des Atemantriebs im Atemzentrum durch Stimulation aus der [[Großhirnrinde]], des [[Limbisches System|limbischen Systems]] und des [[Hypothalamus]], also aus Zentren des [[Zentralnervensystem]]s, die bei Belastung aktiv werden. Auch über die [[Peripherie]] kann eine Aktivierung erfolgen, nämlich über [[Propriozeptor]]en der Muskulatur und durch [[Schmerzrezeptor]]en. Hormonell erfolgt eine Aktivierung des Atemantriebs durch [[Adrenalin]], [[Schilddrüsenhormone]] und [[Steroidhormone]]. Hemmend auf die Atmung wirkt eine Aktivierung der [[Pressorezeptor]]en.<ref name="Taschenatlas Physiologie" />

=== Steuerung der Atmung über Chemorezeptoren ===
Eine wichtige Afferenz zum Atemzentrum stellen die [[Chemorezeptor]]en dar, die Informationen über die [[Partialdruck|Partialdrücke]] von [[Sauerstoff]] und [[Kohlenstoffdioxid]] sowie über den [[pH-Wert]] des Blutes liefern. Den stärksten [[Atemantrieb]] liefert dabei der Anstieg des Blutgehaltes von Kohlenstoffdioxid, schwächere Antriebseffekte haben ein Abfall des Sauerstoffgehalts und ein Abfall des pH-Wertes.<ref name="Taschenatlas Physiologie" />

== Pathologische Zustände des Atemzentrums ==
Bei Störungen oder Schädigungen des Atemzentrums und damit der zentralen Atmungsregulation, etwa durch [[Vergiftung]]en oder [[Schlaganfall|Schlaganfälle]], kann es zu [[Pathologische Atmungsform|pathologischen Atmungsformen]] kommen.<ref name="Physiologie" />

== Geschichte ==
Entdeckt wurde das Atemzentrum im Jahr 1811 von [[César Julien-Jean Le Gallois|Julien Jean Legallois]]<ref>[[Wolfgang Seeger (Mediziner)|Wolfgang Seeger]], Carl Ludwig Geletneky: ''Chirurgie des Nervensystems.'' In: Franz Xaver Sailer, Friedrich Wilhelm Gierhake (Hrsg.): ''Chirurgie historisch gesehen. Anfang – Entwicklung – Differenzierung.'' Dustri-Verlag, Deisenhofen bei München 1973, ISBN 3-87185-021-7, S. 229–262, hier: S. 240.</ref> (1770–1840).<ref>{{Internetquelle | url=http://www.encyclopedia.com/doc/1G2-2830902534.html | titel=Legallois, Julien Jean César |zugriff=2014-02-01 | sprache=Englisch}}</ref><ref>C. J.-J. Le Gallois: ''Expériences sur le principe de la vie, notamment sur celui des mouvements du coeur, et sur le siège de ce principe.'' D’Hautel, Paris 1812.</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Gesundheitshinweis}}

[[Kategorie:Zentralnervensystem]]
[[Kategorie:Atmung]]

Atemzentrum - Versionsgeschichte

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