Die Atmung dient hauptsächlich dazu, den Körper mit Sauerstoff (O2) zu versorgen und Kohlendioxid (CO2), ein Stoffwechselabfallprodukt, auszuscheiden. Die Atmung wird hauptsächlich durch den Partialdruck von CO2 und O2 beeinflusst. Verschiedene Faktoren, wie z. B. die Gaskonzentrationen im Blut, beeinflussen unser Atemzentrum.
Der rückgekoppelte Atemantrieb
Die Rückmeldung der Chemorezeptoren wird auch als "rückgekoppelter Atemantrieb" bezeichnet. Dies ist der Atemantrieb, der durch die Blutgaskontrolle "rückgekoppelt" gesteuert wird. Die Rückmeldung an das Atemzentrum erfolgt über die Hirnnerven IX (N. glossopharyngeus) und X (N. vagus).
Die Rolle des Nervus Glossopharyngeus (IX)
Der IX. Hirnnerv (N. glossopharyngeus) ist hauptsächlich ein sensibler und sensorischer Nerv, der seinen Ursprung an der seitlichen Oberfläche der Medulla oblongata dorsal der unteren Olive aus mehreren kurzen Wurzeln direkt oberhalb der Wurzeln des N. vagus hat. Die Hirnnerven IX, X und XI verlassen den Schädel gemeinsam durch das Foramen jugulare.
Die Ganglien des IX. Hirnnervs liegen in Höhe des Foramen jugulare (Ganglion petrosus superior) bzw. unterhalb des Felsenbeinanteils des Schläfenlappens (Ganglion petrosus inferior). Im oberen Halsbereich verläuft der IX. Hirnnerv in anatomischer Nähe zur A. carotis interna, zur Pharynxmuskulatur und zum M. hypoglossus.
Er versorgt sensibel das hintere Drittel der Zunge, die Mandeln, den Nasopharynx, Teile des weichen Gaumens, die Tuba eustachii und Teile des Ohres. Über den N. glossopharyngeus erfolgt die Geschmacksleitung des ipsilateralen hinteren Zungendrittels.
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Die autonomen Anteile des N. glossopharyngeus enthalten die Afferenzen der Barorezeptoren des Karotissinus und der Chemorezeptoren des Karotiskörpers, welche für die Regulation von Blutdruck bzw. Atmung zuständig sind, sowie parasympathische sekretomotorische Fasern für die Ohrspeicheldrüse. Der IX. Hirnnerv innerviert den M. stylopharyngeus (Pharynxelevator) motorisch.
Klinisch lässt sich die Funktion des N. glossopharyngeus am besten über eine Geschmacksprüfung des hinteren Zungendrittels untersuchen. Für die Überprüfung der Barorezeptorfunktion stehen der Tilt-table-Test, das Valsava-Manöver sowie der Karotisdruckversuch zur Verfügung. Die Chemorezeptorfunktion wird über die Atemantwort auf milde Hypoxie kontrolliert. Die sekretomotorische Funktion kann nach intravenöser Gabe von Pilocarpin bilateral gemessen werden.
Die Rolle des Nervus Vagus (X)
Der X. Hirnnerv (N. vagus) versorgt sensibel die Haut der Concha des äußeren Ohres, die Hirnhäute der hinteren Schädelgrube und des Foramen magnum. Viszerale Afferenzen leiten die Impulse von Pharynx, Larynx, Trachea, Ösophagus und den thorakalen und abdominellen Eingeweiden, viszerale Efferenzen innervieren die quer gestreifte Muskulatur des Gaumensegels von Pharynx, Larynx und oberem Ösophagus. Autonome Fasern versorgen vornehmlich das Herz und den Verdauungstrakt.
Der Nerv wird gebildet aus medullären Wurzeln zwischen den Nn. IX und XI (kranialer Anteil). Gemeinsam mit diesen beiden Nerven verlässt der N. vagus die Schädelbasis durch das Foramen jugulare. In Höhe des Foramen jugulare liegt das Ganglion jugulare, welches für die sensible Innervation zuständig ist, unterhalb des Foramens das Ganglion nodosa mit den Afferenzen von Pharynx, Magen-Darm-Trakt und Eingeweiden. Die motorischen Fasern des X. Hirnnervs entstammen dem Nucleus ambiguus und dem motorischen Vaguskern in der Medulla.
Klinisch führt die Vagusläsion zu einer unilateralen Gaumensegelparese: Auf der betroffenen Seite hängt der weiche Gaumen herab, der Würgereflex fehlt. Bei Auslösen des Würgereflexes und Phonation kommt es zu einem Abweichen nicht nur der Uvula, sondern des gesamten weichen Gaumens zur gesunden Seite (Kulissenphänomen). Durch Ausfall des N. recurrens resultiert eine Stimmbandlähmung mit heiserer Sprechweise. Laryngoskopisch zeigt sich, dass die Abduktion mehr als die Adduktion betroffen ist (Semon-Gesetz).
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Die Chemorezeptoren und ihre Funktion
Die Chemorezeptoren des Nervus vagus spielen eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Homöostase, indem sie Veränderungen der chemischen Zusammensetzung des Blutes erkennen und entsprechende Reaktionen auslösen. Diese Rezeptoren sind besonders empfindlich für Veränderungen des Sauerstoffpartialdrucks (pO2), des Kohlendioxidpartialdrucks (pCO2) und des pH-Werts im Blut.
Zentrale und periphere Chemorezeptoren
Man unterscheidet zwischen zentralen und peripheren Chemorezeptoren. Zentrale Chemorezeptoren befinden sich in der Medulla oblongata und reagieren hauptsächlich auf Veränderungen des pH-Werts und des pCO2 im Liquor cerebrospinalis. Periphere Chemorezeptoren befinden sich in den Glomus caroticum und aorticum und sind empfindlich für Veränderungen des pO2, pCO2 und pH-Werts im arteriellen Blut.
Funktion der Chemorezeptoren
Die Chemorezeptoren des Nervus vagus tragen zur Regulation der Atmung bei, indem sie Informationen über den Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im Blut an das Atemzentrum im Gehirn senden. Wenn der Sauerstoffgehalt im Blut sinkt oder der Kohlendioxidgehalt steigt, stimulieren die Chemorezeptoren das Atemzentrum, was zu einer Erhöhung der Atemfrequenz und des Atemzugvolumens führt. Dies führt zu einer vermehrten Aufnahme von Sauerstoff und einer vermehrten Abgabe von Kohlendioxid, wodurch der Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt im Blut wieder normalisiert wird.
Darüber hinaus spielen die Chemorezeptoren des Nervus vagus eine Rolle bei der Regulation des Blutdrucks. Wenn der Sauerstoffgehalt im Blut sinkt, stimulieren die Chemorezeptoren das Vasomotorzentrum im Gehirn, was zu einer Erhöhung des Blutdrucks führt. Dies trägt dazu bei, die Sauerstoffversorgung der Gewebe aufrechtzuerhalten.
Klinische Bedeutung
Die Chemorezeptoren des Nervus vagus können durch verschiedene Erkrankungen beeinträchtigt werden. Beispielsweise können chronisch obstruktive Lungenerkrankungen (COPD) zu einer chronischen Erhöhung des Kohlendioxidgehalts im Blut führen, was dazu führen kann, dass die Chemorezeptoren unempfindlich werden. Dies kann zu einer verminderten Reaktion auf Sauerstoffmangel und einer erhöhten Anfälligkeit für Atemversagen führen.
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Erkrankungen der Hirnnerven und des Hirnstamms können ebenfalls die Funktion der Chemorezeptoren beeinträchtigen. Umso wichtiger ist eine schnelle und exakte topografische Zuordnung der klinischen Syndrome. Die auf den Befunden der klinisch-neurologischen Untersuchung basierenden Zusatzuntersuchungen helfen bei der ätiologischen Zuordnung und bestimmen das weitere therapeutische Prozedere.
Der Vagusnerv und seine umfassenden Funktionen
Der Nervus vagus, auch bekannt als Vagusnerv, ist der zehnte Hirnnerv und spielt eine entscheidende Rolle bei der Steuerung verschiedener Körperfunktionen. Er ist der längste Hirnnerv im Körper und erstreckt sich vom Gehirnstamm bis in den Bauchraum. Seine Funktionen sind vielfältig und umfassen sowohl sensorische als auch motorische Aspekte.
Anatomie und Verlauf
Der Vagusnerv entspringt im Gehirnstamm und verläuft durch den Hals, die Brust und den Bauchraum. Er verzweigt sich und innerviert zahlreiche Organe und Gewebe, darunter Herz, Lunge, Magen, Darm, Leber und Nieren.
Funktionen des Vagusnervs
Der Vagusnerv ist an einer Vielzahl von Körperfunktionen beteiligt, darunter:
- Regulation der Herzfrequenz: Der Vagusnerv sendet Signale an das Herz, die die Herzfrequenz verlangsamen können.
- Steuerung der Atmung: Der Vagusnerv beeinflusst die Muskeln, die für die Atmung verantwortlich sind.
- Verdauung: Der Vagusnerv stimuliert die Produktion von Magensäure und die Bewegung des Darms, was die Verdauung fördert.
- Sprache und Schlucken: Der Vagusnerv steuert die Muskeln im Rachen und Kehlkopf, die für das Sprechen und Schlucken notwendig sind.
- Geschmack: Der Vagusnerv trägt zur Wahrnehmung von Geschmack bei.
- Entzündungshemmung: Der Vagusnerv kann Entzündungen im Körper reduzieren.
- Stressabbau: Der Vagusnerv hilft, Stress abzubauen und Entspannung zu fördern.
- Darm-Hirn-Achse: Der Vagusnerv verbindet den Darm mit dem Gehirn und spielt eine Rolle bei der Kommunikation zwischen diesen beiden Organen.
Vagusstimulation
Die Stimulation des Vagusnervs kann verschiedene positive Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Vagusnerv zu stimulieren, darunter:
- Tiefe Atmung: Langsames, tiefes Atmen kann den Vagusnerv stimulieren und Entspannung fördern.
- Meditation: Meditation kann den Vagusnerv stimulieren und Stress reduzieren.
- Kaltwasseranwendungen: Das Eintauchen des Gesichts in kaltes Wasser kann den Vagusnerv stimulieren und die Herzfrequenz verlangsamen.
- Singen und Summen: Singen und Summen können den Vagusnerv stimulieren und die Stimmung verbessern.
- Probiotika: Die Einnahme von Probiotika kann die Darmflora verbessern und indirekt den Vagusnerv stimulieren.
Erkrankungen des Vagusnervs
Erkrankungen des Vagusnervs können verschiedene Symptome verursachen, darunter:
- Herzprobleme: Herzrasen, niedriger Blutdruck
- Verdauungsprobleme: Übelkeit, Erbrechen, Verstopfung, Durchfall
- Schluckbeschwerden: Schwierigkeiten beim Schlucken, Husten beim Essen
- Stimmprobleme: Heiserkeit, Stimmverlust
- Angst und Depression: Angstzustände, Depressionen
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