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Die Steuerung der Atmung geschieht zentral und wird durch sich selbst regelnde Atemreize an die jeweiligen Bedürfnisse des Körpers angepasst. Die Aufgabe der Atmungsregulation liegt darin, in Ruhe und Belastung die Atmung optimal an die Situation anzupassen.
Dabei sollten Atemtiefe und Atemhäufigkeit aufeinander abgestimmt sein, um möglichst effektiv zu sein.
Über Nerven aus dem verlängerten Mark (Medulla oblongata), aus der Brücke (Pons) sowie dem oberen Halsmark kommt es zur Erregung der Atemmuskulatur. Die in diesem Bereich liegende Anhäufung von Nervenzellen wird als Atemzentrum bezeichnet. Von dort aus wirken rhythmische Erregungen vor allem auf die Einatmungsmuskeln.
Die Tiefe der Einatmung sowie die Häufigkeit (Atemfrequenz) vollziehen sich durch Erregungen des Atemzentrums unterschiedlicher Stärke und Häufigkeit.
Innerhalb des Atemzentrums im verlängerten Mark (Medulla oblongata) führen die rhythmischen Erregungen seiner Nervenzellen (Neuronen) die Koordination zur Hebung und Senkung von Zwerchfell (Diaphragma) und Brustkorb (Thorax) durch.
Durch sogenannte Chemorezeptoren werden der Sauerstoff- und Kohlendioxidpartialdruck im Zentralen Nervensystem und auch im übrigen Körper gemessen.
Diese Werte gelangen zum Atemzentrum. Bei erhöhtem Kohlendioxidgehalt oder vermindertem Sauerstoffgehalt im Blut wird eine zusätzliche Atemtätigkeit ausgelöst. Dadurch kommt es zur verstärkten Sauerstoffaufnahme über die Lungen, gleichzeitig zur vermehrten Kohlendioxidabgabe, bis schließlich das innere Milieu wieder im Gleichgewicht ist.
Bei starker körperlicher Arbeit erregen nicht nur die Chemorezeptoren das Atemzentrum, sondern darüber hinaus kommt es zur Miterregung durch die motorischen Rindenfelder des Großhirns.
