Physiologische Bedeutsamkeit der Herzfrequenz und ihre Steuerung
Die Herztätigkeit wird durch automatische, vom Sinusknoten gesendete Signale erregt. Die Herztätigkeit verändert sich je nach den Umständen (bei einer Veränderung der Körperlage, bei physischer Anstrengung, bei Müdigkeit oder bei Emotionen), denn es wirken auch unterschiedliche innere und äußere Einflüsse auf die Erzeugung der Reize. Die Veränderungen der Herztätigkeit sind oft zweckmäßig und passen sie somit den Anforderungen des Organismus an.
Das Herz selbst erzeugt sich rhythmisch wiederholende Reize. Unter normalen Bedingungen werden diese Reize durch spezialisierte Zellen des Erregungsleitungssystems generiert. Ein Reiz entsteht in dem Sinusknoten, woher er in den Atrioventrikularknoten, His-Bündel, die Tawara-Schenkel und danach bis in die Purkinje Fasern geleitet wird. Sie führen den Reiz bis zum Myokard im Bereich der Herzkammern. Alle Zellen des Erregungsleitungssystems können Reize erzeugen, doch unter normalen Bedingungen ist der vom Sinusknoten angegebene Rhythmus am schnellsten. Deswegen beeinflusst er die hierarchisch untergeordneten Strukturen, deren Rhythmus somit nicht zur Geltung kommt. Unter bestimmten Bedingungen können die niedrigeren Teile des Erregungsleitungssystems die Rolle der Reizquelle übernehmen. Ihre spontane diastolische Depolarisation verläuft aber langsamer, als im Sinusknoten. Somit ist auch die Frequenz der Reizerzeugung niedriger. Die durch Sinusknoten angegebene Frequenz, ist rund 70 Impulse pro Minute, die Frequenz des Atrioventrikularknotens ist 40-60 Impulse pro Minute und das His-Bündel - sog. Tertiärpacemaker - hat eine Frequenz von 30-40 Impulsen pro Minute.
Autonome Steuerung der Herzfrequenz
Das Herz ist efferent durch parasympathische Fasern von N. Vagus und durch sympathische Nervenfasern von Nn. Cardiaci innerviert. Durch die sympathische Stimulation kann die Ausgabe des Herzens um mehr als 100% erhöht werden. Dagegen die Vagusnervstimulation kann die Ausgabe des Herzens fast auf Null reduzieren. Durch eine maximale Stimulation des Vagusnervs kommt es zu einem Herzstillstand und es tritt der sog. Vagustod ein.
Einfluss von Parasympathikus auf die Steuerung der Herzfrequenz
Das Hauptziel der Innervation vom rechten Nervus Vagus ist der Sinusknoten, auf den er einen negativ chronotropen Einfluss hat. Das bedeutet, dass er die Herzfrequenz reduziert. Die efferenten Fasern vom linken Vagus wirken präferenziell auf den Atrioventrikularknoten, wo sie die Leitung verlangsamen. Das heißt, sie sind negativ dromotrop. Die Vagusfasern beeinflussen vor allem Vorhöfe, aber nicht die Kammern, in denen die Intensität der Herzkontraktion gebildet wird. Deswegen reduziert die Stimulation von Vagus eher die Herzfrequenz, als die Intensität der Herzkontraktion.
Einfluss von Sympathikus auf die Steuerung der Herzfrequenz
Sympathikus wirkt sich auf das ganze Herz aus. Auf den Sinusknoten wirkt er positiv chronotrop (steigert die Herzfrequenz). Außerhalb des Erregungsleitungssystems wirkt er positiv inotrop auf das Myokard (erhöht die Herzkontraktion).
Beide efferenten Systeme sind auch im Ruhezustand aktiv, allgemein überwiegt aber eine Vagotomie. Laut Schmidt (1993) erhöht eine Blockade beider Systeme die Herzfrequenz bei einem jungen Erwachsenen ungefähr von 70 auf 105 Herzschläge pro Minute. Das ist also eine Frequenz ohne Einfluss von Sympathikus und Parasympathikus. Bei einer physischen Aktivität erhöht sich der Sympathikustonus und gleichzeitig kommt es zur Abnahme des Vagustonus und umgekehrt.