Das Gehirn ist der primäre Controller der Atemfrequenz. Es erhält Eingaben von Sensoren, die den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im Blut erfassen. Der pH-Wert des Blutes - ein Spiegelbild seiner relativen Säure oder Alkalität - beeinflusst auch die Atemfrequenz. Das Aktivitätsniveau und das Vorhandensein von Drogen oder Alkohol sind weitere wichtige Faktoren, die die Atemfrequenz beeinflussen.
Gehirnstamm-Rhythmizitätszentrum
Das Atmen findet normalerweise außerhalb Ihres Bewusstseins statt. Das Rhythmuszentrum im Hirnstamm steuert diese Funktion. Innerhalb dieses Zentrums befinden sich sogenannte I-Nervenzellen, die die Inspiration steuern, und E-Nervenzellen, die die Ausatmung steuern. Die Nervenzellen I und E wechseln sich ab, um das rhythmische Muster des Ein- und Ausatmens zu koordinieren. Erkrankungen, die das Rhythmuszentrum schädigen, wie z. B. ein Hirnstammschlag, sind häufig katastrophal und verursachen Atemstillstand - Atemstillstand.
Zerebraler kortikaler Input
Wie jeder weiß, der jemals eine Kerze ausgeblasen oder Yoga praktiziert hat, können Sie freiwillig Ihre Atmung kontrollieren. Die bewusste Steuerung der Atmung erfolgt unter der Leitung eines Bereichs des Gehirns, der als Großhirnrinde bekannt ist und alle willkürlichen Muskelbewegungen steuert. Schlaganfälle in bestimmten Bereichen der Großhirnrinde und Zustände, die das Bewusstsein einer Person beeinträchtigen, können die freiwillige Kontrolle der Atmung beeinträchtigen.
Blutkohlendioxid
Die Menge an Kohlendioxid im Blut übt einen starken Einfluss auf die Atemfrequenz aus. Mit zunehmender Aktivität produzieren Ihre Zellen - insbesondere die Muskelzellen - vermehrt Kohlendioxid. Das Rhythmuszentrum im Hirnstamm erkennt erhöhtes Kohlendioxid und erhöht die Atemfrequenz, um den Überschuss zu beseitigen. Die Lunge gibt beim Ausatmen Kohlendioxid an die Luft ab. Der Kohlendioxidspiegel im Blut ist ein kritischer Faktor für die Kontrolle der Atmung während des Schlafs.
Blutsauerstoff
Der Blutsauerstoffgehalt übt einen sekundären Einfluss auf die Atemfrequenz aus. Normalerweise beträgt der Blutsauerstoffgehalt 80 bis 100 mmHg. Die Atemfrequenz wird stimuliert, wenn sie unter 50 fällt. Ein Blutsauerstoffgehalt unter 50 ist extrem niedrig, weshalb diese Atemfrequenzregelung im Vergleich zu anderen Mechanismen der Atemfrequenzregelung von untergeordneter Bedeutung ist.
Blut pH
Sensoren, die als Aorten- und Karotiskörper bezeichnet werden, erfassen Änderungen des Blut-pH-Werts. Die Lungen und Nieren steuern gemeinsam den pH-Wert des Blutes. Ein ungewöhnlich niedriger Blut-pH-Wert erhöht die Atemfrequenz. Schnelles Atmen setzt erhöhte Mengen an Kohlendioxid frei, eine wichtige Determinante des Blut-pH. Wenn übermäßiges Kohlendioxid durch schnelles Atmen ausgestoßen wird - wie es beispielsweise beim Hyperventilieren der Fall ist - können Sie sich schwindelig oder ohnmächtig fühlen. Das Einatmen einer Papiertüte lindert dieses Gefühl, da Sie Kohlendioxid wieder einatmen und den Blutspiegel wieder auf den Normalwert bringen. Wie schnell Ihnen durch Hyperventilation schwindelig wird, zeigt die außergewöhnliche Empfindlichkeit des Körpers gegenüber plötzlichen Änderungen des Blut-pH-Werts und des Kohlendioxidgehalts.
Drogen und Alkohol
Bestimmte verschreibungspflichtige Medikamente, wie betäubende Schmerzmittel und Beruhigungsmittel, sowie das Straßendrogen Heroin können die Aktivität des Atmungsrhythmizitätszentrums im Hirnstamm beeinträchtigen. Ein hoher Blutalkoholspiegel hat den gleichen Effekt. Menschen mit akuter Alkoholvergiftung müssen häufig ins Krankenhaus eingeliefert werden, um ihre Atmung mechanisch zu unterstützen. Drogen- und alkoholbedingte Depressionen der Atemfrequenz können Atemstillstand verursachen, die häufigste Todesursache bei Alkoholvergiftungen und Überdosierungen von Betäubungsmitteln.
