I movimenti respiratori che espandono e contraggono il torace sono controllati dal midollo allungato, una parte del cervello situata nella parte posteriore del cranio, dove ha origine il midollo spinale. Il midollo spinale è costituito da cellule e fibre nervose che trasmettono comandi al diaframma e ai muscoli intercostali per far contrarre o rilassare le fibre muscolari.
Nel midollo allungato ci sono due centri di controllo respiratorio che lavorano in modo coordinato: uno determina se c'è un eccesso di anidride carbonica nel sangue e impartisce i comandi di espirazione; il secondo determina la quantità di ossigeno e regola la frequenza dei respiri.
Nel cervello si trova anche il cosiddetto “centro del singhiozzo”. Il singhiozzo è un'improvvisa contrazione del diaframma e delle corde vocali causata dall'inalazione di troppa aria o dal mangiare e bere troppo. Il suono caratteristico si verifica quando l'epiglottide si chiude o quando le corde vocali si aprono quando l'aria espirata le colpisce.
La risata è causata anche da una serie di scosse improvvise del diaframma, che fanno sì che l'aria risalga lungo la trachea e passi attraverso il risonatore. Pertanto, sia il singhiozzo che la risata sono controllati dal cervello attraverso i centri respiratori.