Pusat pernapasan terdiri dari area otak yang bertanggung jawab untuk kontrol otomatis pernapasan. Sel-sel saraf di bagian batang otak yang lebih rendah, yang dikenal sebagai medulla oblongata , memulai dan mengatur ritme pernapasan . Bidang lain dari batang otak, disebut pons, mengandung sel-sel saraf yang mempengaruhi tingkat pernapasan. Impuls saraf perjalanan dari daerah-daerah ke otot-otot pernapasan, menyebabkan inspirasi dan ekspirasi. Kemoreseptor sel terletak di medula dan arteri utama mendeteksi perubahan dalam tingkat oksigen dan karbon dioksida dalam darah dan mengirim impuls saraf untuk mengatur pusat pernapasan yang sesuai.
Tidak memerlukan pikiran sadar, respirasi terjadi secara spontan mengikuti impuls saraf berirama yang dihasilkan oleh sekelompok sel alat pacu jantung di medula oblongata. Merangsang impuls saraf motorik di tulang belakang yang bertanggung jawab untuk mengendalikan diafragma dan otot-otot interkostal dari tulang rusuk. Proses ini diatur sedemikian rupa sehingga saraf memasok otot-otot inspirasi dan ekspirasi tidak pernah aktif pada waktu yang sama. Sekelompok sel saraf di pons, yang disebut pusat pneumotaxic, merupakan bagian dari pusat pernapasan dianggap terlibat dalam transisi mengendalikan antara inspirasi dan ekspirasi.
Saraf vagus, yang muncul di batang otak dan memiliki cabang di paru-paru, dapat mempengaruhi respirasi. Ketika paru-paru yang membentang selama inspirasi saraf dirangsang, menyebabkan efek penghambatan yang mencegah overinflation. Beberapa kontrol sukarela pernapasan juga mungkin, seperti ketika seseorang memutuskan untuk mengambil napas dalam-dalam. Hal ini melibatkan sel-sel di korteks serebral transmisi impuls saraf melalui tulang belakang untuk merangsang otot-otot pernapasan diperlukan.
Sebuah sistem regulasi kimia memantau kadar oksigen, karbon dioksida ion, dan hidrogen dalam darah, memberi informasi kembali ke pusat pernapasan. Sel kemoreseptor yang sensitif terhadap perubahan kimia dalam darah yang terletak di medula dan dalam tubuh karotis dan aorta di dalam arteri utama. Jika tingkat oksigen jatuh, atau konsentrasi karbon dioksida atau ion hidrogen meningkat, kemoreseptor mengirimkan sinyal ke pusat pernapasan dan meningkatkan respirasi.
Tingkat karbon dioksida Dibesarkan dalam darah, yang dikenal sebagai hiperkapnia , awalnya akan menyebabkan peningkatan dalam respirasi. Jika tingkat terus meningkat sistem saraf pusat menjadi tertekan, menyebabkan kebingungan, koma, dan kematian. Hiperkapnia dapat terjadi dalam kasus-kasus kegagalan paru-paru di mana pernapasan telah menjadi sangat sulit. Hal ini dapat disebabkan oleh penyakit paru obstruktif kronik ( PPOK ), atau obat-obatan seperti morfin yang bekerja pada sel-sel saraf di medula menyebabkan kegagalan pernapasan pusat. Pengobatan bervariasi tergantung pada penyebabnya, tapi pilihan umumnya melibatkan pemberian oksigen, kadang-kadang dengan bantuan ventilasi mekanik.
