Atemzentrum

1 Definition

Als Atemzentrum bezeichnet man einen nicht scharf abgrenzbaren Nervenzellverband des ZNS, der die Atmung steuert. Die Kerne des Atemzentrums befinden sich in der Formatio reticularis der Medulla oblongata. Man unterscheidet inspiratorisch und exspiratorisch aktive Neuronen, sowie postinspiratorische Neurone. In der Postinspiration wird das Atemvolumen kurz gehalten, bevor die Exspiration eingeleitet wird.

2 Hintergrund

Das von diesen Zellverbänden generierte Atemmuster kann in gewissem Maß bewusst verändert werden, da die Atemmuskulatur willkürlich gesteuert werden kann. Bei stärkeren Schwankungen der Konzentrationen von Kohlendioxid, Sauerstoff oder einer Änderung des pH-Wertes ist die willkürliche Kontrolle limitiert.

Auch der Hustenreflex und das Husten werden wahrscheinlich durch multifunktionale Neuronen des Atemzentrums gesteuert ("Hustenzentrum").

3 Unterteilung

Das Atemzentrum lässt sich in verschiedene Abschnitte gliedern, die unterschiedliche Eigenschaften und Aufgaben haben.

3.1 Dorsale respiratorische Gruppe

Die dorsale respiratorische Gruppe (DRG) ist ein loses Netz im dorsalen Anteil der Medulla oblongata und zieht sich fast durch die gesamte Länge der Medulla. Die meisten Neurone der DRG liegen im Nucleus tractus solitarii.

Aufgabe der DRG ist die Erstellung eines rhythmischen Atemmusters. Sie generiert für eine Dauer von ca. zwei Sekunden Aktionspotentiale zur Inspiration, um dann für drei Sekunden zu ruhen und die passive Exspiration zu erlauben. Die Aktionspotentiale werden hierbei in ansteigender Natur generiert, um eine abrupte Einatmung zu verhindern. Die generierten Signale werden zur Atemmuskulatur geleitet.

3.2 Ventrale respiratorische Gruppe

Die ventrale respiratorische Gruppe (VRG) liegt lateral und ventral zur DRG. Sie wird vor allem unter Belastung aktiv und hat die Aufgabe, eine forcierte Atmung zu ermöglichen. Sie ist sowohl inspiratorisch als auch exspiratorisch aktiv.

3.3 Pneumotaktisches Zentrum

Das pneumotaktische Zentrum liegt im oberen Anteil des Pons und kontrolliert den Punkt, an dem die Inspiration gestoppt wird. Dadurch beeinflusst das Zentrum indirekt die Atemfrequenz, da diese von der Länge der Inspiration beeinflusst wird.

3.4 Apneustisches Zentrum

Das apneustische Zentrum ist im unteren Teil des Pons lokalisiert. "Apneusis" bezieht sich ursprünglich auf ein krankhaftes Atemmuster, genauer gesagt "nach Luft japsen". Die Funktion dieses Zentrums ist es, die Inspiration bei gesteigertem Sauerstoffbedarf zu verstärken, also beispielsweise bei Anstrengung.

Würde man den Hirnstamm genau über dem apneustischen Atemzentrum durchtrennen, so würde ein kontinuierliches apneustisches Atemmuster eintreten (japsen, gefolgt von abrupten und kurzen Exhalationen).