Erregungsleitungssystem und Elektrokardiogramm
Selbst wenn ein Herz aus dem Körper entfernt wird, schlägt es noch einige Zeit weiter. Daran ist zu erkennen, dass es - im Gegensatz zu anderen Muskeln - keinen Nervenimpuls benötigt, um sich zusammenzuziehen. Diese Fähigkeit wird als Autonomie des Herzens bezeichnet. Die Muskelzellen des Herzens sind dafür ausgelegt, Impulse selbst zu bilden und diese auch weiterzuleiten. Das Herz verfügt also über ein eigenes Erregungsbildungs- und -leitungssystem.
Physiologischer Erregungsablauf
Die Erregung des Herzens, die letztlich zur Kontraktion der Kammern führt, geht vom Sinusknoten - dem Schrittmacher des Herzens - im rechten Vorhof aus. Er sendet beim Gesunden im Ruhezustand rund 70-mal pro Minute einen Impuls aus. Ein solcher Impuls wird als Aktionspotenzial bezeichnet, das entsteht, wenn die elektrische Ladung der Membran der Muskelfasern im Sinusknoten ohne äußere Einwirkung plötzlich abnimmt.Die Muskulatur des Herzvorhofs leitet die Erregung weiter zum Atrio-Ventrikular-Knoten (AV-Knoten) am Boden des rechten Vorhofs. Auch der AV-Knoten ist, genau wie die auf ihn folgenden Abschnitte des Erregungsleitungssystems, dazu fähig, eigene Impulse auszusenden und die Kontraktion zumindest der Herzkammern zu steuern. Von dort wird die Erregung weiter ans His-Bündel am Boden des Vorhofs nahe der Herzscheidewand geleitet. Das His-Bündel verzweigt sich in zwei Schenkel (Kammerschenkel oder Tawaro-Schenkel), welche die Erregung an die Purkinje-Fasern weitergeben, die die Enden der Schenkel bilden. Von dort gelangt die Erregung direkt zur Herzkammermuskulatur, sodass diese sich kontrahiert. Purkinje-Fasern können die Erregung bilden. Dieses komplizierte Erregungsleitungssystem dient dazu, die Erregung mit großer Geschwindigkeit in der Muskulatur des Herzens zu verbreiten, sodass sich die Muskelzellen fast gleichzeitig zusammenziehen. Die Fähigkeit der einzelnen Abschnitte, die Erregung selbst zu bilden, dient dazu, die Herztätigkeit (zumindest die Kontraktion der Kammern) aufrechtzuerhalten, wenn einer der vorgeschalteten Abschnitte (z. B. der Sinusknoten) ausfällt.
Besonderheiten der Herzmuskelerregung
Drei Besonderheiten fallen bei der Erregungsleitung des Herzens auf, die für dessen Funktionsfähigkeit eine große Rolle spielen. Erstens: Die Erregung wird vom AV-Knoten nicht ganz so rasch zu den Herzkammern weitergeleitet, damit die Kontraktion der Herzvorhöfe kurz vor der der Kammern erfolgt. Zweitens: Alle Muskelfasern des Herzens sind durch Kontaktstellen erregungsleitend miteinander verbunden, sodass sich stets die gesamte Muskulatur der Kammern und Vorhöfe zusammenzieht, um das Blut mit großem Druck weiterzugeben. Drittens: Die Erregung der Muskelfasern hält im Vergleich zur Erregung anderer Muskelfasern ungewöhnlich lange an. Während dieser Zeit (ca. 0,3 Sekunden) können keine weiteren Impulse das Herz zur Kontraktion bewegen: Es ist unerregbar (refraktär). Diese Zeit heißt Refraktärzeit. Deshalb können auch in kurzen Abständen weitergeleitete Impulse das Herz nicht zu einer Dauerkontraktion bewegen, es könnte sonst kein Blut in seine Hohlräume aufnehmen.
Elektrokardiogramm (EKG)
Die leichten Ströme, die bei der Erregungsbildung und -leitung fließen, können durch Elektroden an der Körperoberfläche gemessen werden. Durch diese Aufzeichnungen (EKG) gewinnt der Arzt Einblick in die Funktionsfähigkeit des Herzens; er kann u. a. feststellen, ob Herzrhythmusstörungen vorliegen oder wie hoch die Herzfrequenz ist. Unterschieden werden das Ruhe-EKG, das im Liegen aufgezeichnet wird, das Belastungs-EKG (Ergometrie), bei der die Herzströme unter körperlicher Belastung gemessen werden und das Langzeit-EKG, das über einen Zeitraum von 24 Stunden aufgezeichnet wird, um eventuelle Unregelmäßigkeiten der Herzfunktion aufzudecken.
Die einzelnen Wellen, die im EKG zu erkennen sind, geben Aufschluss über den Verlauf der Erregungsleitung. So zeigt die P-Welle die Vorhoferregung, der QRS-Komplex die Kammererregung und die T-Welle den Rückgang der Erregung in den Herzkammern, auf den wiederum eine Vorhoferregung und damit eine P-Welle folgt.
Herzschrittmacher
Gibt der Sinusknoten zu wenig Impulse pro Minute (etwa 40), besteht die Gefahr, dass der Körper nicht mehr ausreichend mit Blut versorgt wird. Es muss ein Herzschrittmacher implantiert werden, der die Aktionen des Sinusknotens registriert und bei Bedarf einen elektrischen Impuls aussendet (Bedarfs- oder Demand-Schrittmacher), der die Kontraktion der Herzmuskulatur anregt. Dazu werden Elektroden ins Herz eingeführt und dort verankert. Der Schrittmacher selbst wird nicht direkt ins Herz eingesetzt.
Siehe dazu auch: Herzrhythmusstörungen: Veränderungen des Herzschlages