Wissenschaftlicher Inhalt: Atmung, Physiologie und Naturwissenschaften

 

1. Gesundes Atmen über 24 Stunden

  • Physiologie der Spontanatmung
  • Atemfrequenz, Atemzugvolumen und Minutenventilation
  • Zirkadiane Einflüsse auf die Atmung
  • Regulation durch das autonome Nervensystem

 

2. Atemmechaniken und Atemformen

2.1 Stoßatmung

 

  • Kurzzeitige Erhöhung des intrathorakalen Drucks
  • Auswirkungen auf Gasverteilung und Atemmuskulatur                                    

2.2 Apnoe (Luftanhalten)2.2 Apnoe (Luftanhalten)

2.2 Apnoe (Luftanhalten)

  • Hypoxische und hyperkapnische Reaktionen
  • Chemorezeptor-Aktivierung (CO₂-Anstieg, pH-Verschiebung)

2.3 Ausatmungsmechanismen

  • Passive vs. aktive Exspiration
  • Elastische Rückstellkräfte der Lunge

2.4 Pressatmung (Valsalva-Manöver)

  • Hämodynamische Effekte
  • Einfluss auf venösen Rückstrom und Blutdruck

2.5 Schluckatmung

  • Koordination von Atem- und Schluckreflex
  • Schutzmechanismen der oberen Atemwege

2.6 Widerstandsatmung

  • Erhöhter Atemwegswiderstand

  • Trainingseffekte der Atemmuskulatur

2.7 Wahrnehmung von Luftströmen

  • Mechanorezeptoren der Atemwege

  • Propriozeption und somatosensorische Integration

3. Physikalische Grundlagen der Atmung

  • Druck-Volumen-Beziehungen
  • Strömungsmechanik der Atemluft
  • Diffusion nach Fick
  • Partialdruckprinzipien

4. Chemische Grundlagen und Reaktionen

  • Zusammensetzung der Atemluft
  • Sauerstoff- und Kohlendioxidtransport
  • Säure-Basen-Haushalt (pH-Regulation)
  • Chemische Puffermechanismen (Bicarbonat-System)

5. Naturgesetze und mathematische Modelle

  • Boyle-Mariotte-Gesetz
  • Dalton-Gesetz der Partialdrücke
  • Henry-Gesetz
  • Gasgleichungen im biologischen Kontext
  • 6. Stoffliche Bestandteile
  • Gase (O₂, CO₂, N₂)
  • Aerosole und Partikel
  • Löslichkeit und Reaktivität im Blut

7. Biochemische Reaktionen

  • Zelluläre Atmung (oxidative Phosphorylierung)
  • ATP-Synthese
  • Zusammenhang zwischen Atmung und Energiehaushalt
  • 8. Vorteile und Risiken verschiedener Atemmuster
  • Optimierung der Sauerstoffaufnahme
  • Auswirkungen auf Herz-Kreislauf-System
  • Pathophysiologische Konsequenzen fehlerhafter Atmung

9. Anatomie des respiratorischen Systems

  • Obere und untere Atemwege
  • Lungenlappen und Alveolarstruktur
  • Atemmuskulatur (Zwerchfell, Interkostalmuskeln)

10. Stoffwechselphysiologie

  • Aerober vs. anaerober Stoffwechsel
  • Sauerstoffverbrauch (VO₂)
  • Zusammenhang zwischen Atmung und metabolischer Leistung

11. Herz-Lungen-Interaktion

  • Pulmonaler Kreislauf
  • Einfluss der Atmung auf Herzfrequenzvariabilität
  • Atemabhängige Blutdruckschwankungen

12. Blutkreislauf und Gastransport

  • Hämoglobinbindung
  • Sauerstoffdissoziationskurve
  • CO₂-Transportformen im Blut