Atemzentrum

Atemzentrum, auch als zentraler Atemantrieb bezeichnet, bezeichnet die im Hirnstamm liegenden Strukturen, die die automatische Steuerung der Atmung koordinieren. Hauptsächlich im verlängerten Mark (Medulla oblongata) lokalisiert, umfasst es funktionell den Atemrhythmusgenerator sowie Bahnen, die Inspiration und Exspiration steuern. Zusätzlich modulieren pontine Strukturen, insbesondere das Pneumotaxische Zentrum im Pons und das Apneustische Zentrum, den Atemrhythmus und die Atemanpassung.

Zu den Kerngebieten gehören der dorsale Atemnervenkern (Dorsal respiratory group, DRG) und der ventrale Atemnervenkern (Ventral respiratory group, VRG), wobei der DRG die Inspiration dominiert und der VRG auch Exspiration bei Anstrengung umfasst. Das Pre-Bötzinger-Komplex wird als zentrale Rhythmusgeneratorfunktion beschrieben. Die Atmung entsteht durch rekursive Aktivität dieser Netze, die Zwerchfell und Zwischenrippenmuskulatur stimulieren und so Rhythmus und Tiefe der Atmung bestimmen.

Die Atmungsregulation wird maßgeblich durch chemische Reize gesteuert. Zentralrezeptoren in der Formatio medulla registrieren pH-Veränderungen des Cerebrospinalwassers als Indikator für CO2-Spiegel. Periphere Chemorezeptoren in den Karotiskörperchen und in den Aortenkörperchen melden Sauerstoffmangel, erhöhte CO2-Konzentrationen und veränderte pH-Werte und beeinflussen Atemfrequenz und Atemtiefe.

Neben den chemischen Reizen modulieren auch höhere Zentren des Gehirns (Hypothalamus, limbisches System) sowie Lungenreflexe die Atmung. Schäden am Atemzentrum oder dessen Verbindungen können zu Atemstörungen führen, etwa zentrale Schlafapnoe oder Atemdepressionen durch Opioide, da die automatische Atemkontrolle beeinträchtigt wird.