휴식 중과 작업 중 신체의 산소 필요량은 동일하지 않습니다. 그러므로 호흡의 빈도와 깊이는 변화하는 조건에 적응하기 위해 자동으로 변경되어야 합니다. 근육 운동 중에는 근육과 기타 조직의 산소 소비가 4~5배 증가할 수 있습니다. 호흡에는 많은 개별 근육의 조화로운 수축이 필요합니다. 이 조정은 뇌의 연수(medulla oblongata)라고 불리는 부분 중 하나에 위치한 특별한 세포 그룹인 호흡 센터에 의해 수행됩니다.
이 센터에서 자극의 일제 사격이 횡격막과 늑간근에 리드미컬하게 전달되어 4~5초마다 해당 근육의 규칙적이고 조화로운 수축을 유발합니다. 정상적인 조건에서 호흡 운동은 우리의 의지에 의한 통제 없이 자동으로 발생합니다. 그러나 횡경막으로 가는 신경(횡격막 신경)과 늑간근이 절단되거나 손상되면(예를 들어 유아 마비의 경우) 호흡 운동이 즉시 중단됩니다.
물론 사람은 호흡의 빈도와 깊이를 임의로 변경할 수 있습니다. 그는 한동안 전혀 숨을 쉬지 않을 수도 있지만 심각한 해를 입힐 정도로 오랫동안 숨을 참을 수 없습니다. 자동 메커니즘이 작동하여 흡입을 유발합니다. 자연스럽게 질문이 생깁니다. 호흡 센터가 주기적으로 충동을 보내는 이유는 무엇입니까? 일련의 실험을 통해 호흡 센터와 뇌의 다른 모든 부분의 연결이 중단되면, 즉 상위 뇌 센터에서 나오는 감각 신경과 경로가 차단되면 호흡 센터가 다음과 같은 신호를 보내는 것으로 나타났습니다. 지속적인 충동의 흐름과 호흡과 관련된 근육 수축 후 수축 상태를 유지합니다.
따라서 호흡 중추를 그대로 방치하면 호흡과 관련된 근육이 완전히 수축됩니다. 그러나 감각 신경이나 상위 뇌 중추에서 나오는 경로가 그대로 유지되면 호흡 운동이 계속해서 정상적으로 발생합니다. 이는 정상적인 호흡이 근육 수축을 유발하는 자극 전달을 중단할 수 있도록 호흡 중추를 주기적으로 억제해야 함을 의미합니다.
추가 실험에서는 중뇌에 위치한 기압중추(그림:268)가 호흡중추와 함께 "반향 순환 경로"를 형성하여 호흡수 조절의 기초가 되는 것으로 나타났습니다.
또한, 흡입하는 동안 폐포 벽이 늘어나면 이 벽에 위치한 압력에 민감한 신경 세포가 자극되고, 이 세포는 호흡 중추를 억제하는 자극을 뇌에 보내 호기로 이어집니다. 호흡 중추는 또한 다른 많은 신경 경로를 따라 도달하는 충동에 의해 자극되거나 억제됩니다. 신체 어느 부위에나 심한 통증이 있으면 호흡이 반사적으로 증가합니다.
또한 후두와 인두의 점막에는 자극을 받으면 호흡을 억제하는 호흡 센터에 자극을 보내는 수용체가 있습니다. 중요한 안전장치입니다. 암모니아나 강산성 증기와 같은 자극적인 가스가 기도로 들어가면 후두의 수용체를 자극하여 호흡 센터에 억제 충동을 보내며 우리는 무의식적으로 "숨을 들이쉬게 됩니다". 덕분에 유해물질이 폐 속으로 침투하지 않는다.
마찬가지로 음식이 우연히 후두에 들어가면 이 기관의 점막에 있는 수용체를 자극하여 호흡 중추에 억제 충동을 보냅니다. 호흡이 즉시 중단되고 음식이 폐로 들어가지 않아 섬세한 상피가 손상될 수 있습니다. 근육 운동 중에는 신체의 증가된 산소 요구량을 충족하고 이산화탄소 축적을 방지하기 위해 호흡 빈도와 깊이를 늘려야 합니다.
혈액 내 이산화탄소 농도는 호흡을 조절하는 주요 요인입니다. 석탄 함량 증가