Das Gehirn ist der primäre Regler der Atemfrequenz. Es empfängt Eingaben von Sensoren, die Sauerstoff- und Kohlendioxidspiegel im Blut erkennen. Der Blut-pH-Wert - ein Spiegel seiner relativen Säure oder Alkalinität - beeinflusst ebenfalls die Atemfrequenz. Aktivitätsniveau und das Vorhandensein von Drogen oder Alkohol sind weitere wichtige Faktoren, die die Atemfrequenz beeinflussen.
Brainstem Rhythmikzentrum
Das Atmen findet normalerweise außerhalb deines bewussten Bewusstseins statt. Das Rhythmitätszentrum im Hirnstamm steuert diese Funktion. In diesem Zentrum befinden sich sogenannte I-Nervenzellen, die die Inspiration steuern und E-Nervenzellen, die die Ausatmung steuern. Die I- und E-Nervenzellen wechseln sich ab, um das rhythmische Muster der Ein- und Ausatmung zu koordinieren. Bedingungen, die das Zentrum der Rhythmik schädigen, wie zum Beispiel ein Schlaganfall im Hirnstamm, sind oft katastrophal und verursachen einen Atemstillstand - die Beendigung der Atmung.
Zerebrale kortikale Eingabe
Wie jeder weiß, der jemals eine Kerze ausgeblasen oder Yoga praktiziert hat, können Sie freiwillig Ihre Atmung kontrollieren. Die bewusste Kontrolle der Atmung wird von einem Bereich des Gehirns gesteuert, der als Hirnrinde bekannt ist und alle willkürlichen Muskelbewegungen kontrolliert. Schläge in bestimmten Bereichen der Großhirnrinde und Zustände, die den Bewusstseinszustand einer Person beeinträchtigen, können die freiwillige Kontrolle der Atmung stören.
Blut Kohlendioxid
Die Menge an Kohlendioxid im Blut übt einen starken Einfluss auf die Atemfrequenz aus. Mit zunehmendem Aktivitätsniveau produzieren Ihre Zellen - insbesondere die Muskelzellen - erhöhte Mengen an Kohlendioxid. Das Rhythmizitätszentrum im Hirnstamm erkennt vermehrt Kohlendioxid und erhöht die Atemfrequenz, um den Überschuss zu eliminieren. Die Lungen setzen beim Ausatmen Kohlendioxid in die Luft frei. Das Blut-Kohlendioxid-Niveau ist ein kritischer Faktor bei der Kontrolle der Atmung während des Schlafes.
Blutsauerstoff
Der Blutsauerstoffgehalt übt einen sekundären Einfluss auf die Atemfrequenz aus. Normalerweise ist der Blutsauerstoffspiegel 80 bis 100 mmHg. Die Atemfrequenz wird stimuliert, wenn sie unter 50 fällt. Ein Blutsauerstoffspiegel unter 50 ist extrem niedrig, weshalb diese Atemkontrolle im Vergleich zu anderen Mechanismen der Atemfrequenzregulation von untergeordneter Bedeutung ist.
Blut pH
Sensoren, die Aorta- und Karotiskörper genannt werden, detektieren Veränderungen des Blut-pH-Wertes. Die Lungen und Nieren steuern gemeinsam den Blut-pH-Wert. Ein abnorm niedriger Blut-pH-Wert erhöht die Atemfrequenz. Schnelles Atmen setzt erhöhte Mengen an Kohlendioxid frei, eine wichtige Determinante für den Blut-pH-Wert. Wenn überschüssiges Kohlendioxid durch schnelles Atmen - wie es bei Hyperventilation der Fall ist - ausgestoßen wird, können Sie sich schwindlig oder ohnmächtig fühlen. Das Einatmen einer Papiertüte mildert dieses Gefühl, weil Sie Kohlendioxid wieder einatmen und den Blutspiegel wieder normalisieren. Wie schnell Sie durch Hyperventilation schwindlig werden, zeigt die exquisite Empfindlichkeit des Körpers gegenüber plötzlichen Veränderungen des Blut-pH-Werts und des Kohlendioxidgehalts.
Drogen und Alkohol
Bestimmte verschreibungspflichtige Medikamente, wie zum Beispiel narkotische Schmerzmittel und Sedativa, und das Drogen Heroin können die Aktivität des Atemrhythmuszentrums im Hirnstamm beeinträchtigen. Ein hoher Blutalkoholspiegel hat den gleichen Effekt. Personen mit akuter Alkoholvergiftung müssen häufig stationär aufgenommen werden, um ihre Atmung mechanisch zu unterstützen. Eine drogen- und alkoholbedingte Depression der Atemfrequenz kann Atemstillstand verursachen, die häufigste Todesursache bei Alkoholvergiftung und Überdosierung von Betäubungsmitteln.
