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Herzzyklus – Druck, Herzklappen, EKG und Regulation der Herzfrequenz

BiologieHuman- und TierphysiologieAlter 16–17

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Ein Herz mit vier Kammern schlägt in Zeitlupe: Der Sinusknoten feuert, die Erregung breitet sich über die Vorhöfe aus, wird im AV-Knoten verzögert und läuft über das His-Bündel zu den Purkinje-Fasern. Druck-Zeit-Diagramme für linken Vorhof, linke Kammer und Aorta zeigen, wie Segel- und Taschenklappen genau dann öffnen und schließen, wenn sich das Druckgefälle umkehrt; darunter stehen Kammervolumen und EKG (P, QRS, T) auf derselben Zeitachse. Ändern Sie das CO₂ im Blut (Chemorezeptoren), den Widerstand der Arteriolen und das Blutvolumen (Barorezeptoren) und sehen Sie, wie das verlängerte Mark die Herzfrequenz über Sympathikus und Vagus einstellt; lesen Sie Schlagvolumen und Herzzeitvolumen = Schlagvolumen × Herzfrequenz ab.

Lektion: Herzzyklus, myogene Erregung, EKG und nervöse Regulation der Herzfrequenz

Was sie zeigt

Das Herz ist myogen: Der Sinusknoten gibt den Takt vor, der AV-Knoten verzögert die Erregung, damit sich die Vorhöfe zuerst entleeren, und His-Bündel und Purkinje-Fasern lassen die Kammern von der Herzspitze aus kontrahieren. Die Klappen öffnen und schließen passiv, sobald der Druck auf einer Seite höher wird als auf der anderen, wie das Druck-Zeit-Diagramm für linken Vorhof, linke Kammer und Aorta zeigt. Chemo- und Barorezeptoren melden an das verlängerte Mark, das die Herzfrequenz über Sympathikus und Parasympathikus (Vagus) verändert; das Herzzeitvolumen ist Schlagvolumen mal Herzfrequenz.

So funktioniert es

Beobachten Sie einen Zyklus mit langsamer Wiedergabegeschwindigkeit, klicken Sie dann auf Pause oder Schritt 0,02 s und ordnen Sie die nummerierten Klappenereignisse den Schnittpunkten der Druckkurven und dem EKG zu. Erhöhen Sie anschließend CO₂ im Blut, senken Sie Widerstand der Arteriolen oder Blutvolumen, oder klicken Sie auf Belastung oder Blutverlust, und notieren Sie Herzfrequenz, Schlagvolumen und Herzzeitvolumen in einer Tabelle. Aktivieren Sie Nerven zum Herzen durchtrennen, um den Eigenrhythmus des Sinusknotens zu zeigen.

Einstellbare Parameter

  • CO₂ im Blut (Chemorezeptoren) 4–8 kPa
  • Widerstand der Arteriolen (Barorezeptoren) 50–200 %
  • Blutvolumen 70–120 %
  • Nerven zum Herzen durchtrennen (transplantiertes Herz)
  • Wiedergabegeschwindigkeit 0,1–1 × Echtzeit
  • Druckeinheit kPa, mmHg

Fragen zum Erkunden

  1. Warum schließt sich die Segelklappe zu Beginn der Kammersystole, bevor Blut die Kammer verlässt?
  2. Warum wird die Erregung im AV-Knoten verzögert, und wo zeigt sich diese Verzögerung im EKG?
  3. Wie verändert ein sinkendes Blutvolumen Herzfrequenz, Schlagvolumen und Herzzeitvolumen, und warum?

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