Figura arată unde se află în corp zonele care comandă respirația. Capul și toracele sunt desenate transparent, ca să se vadă encefalul, traseul vaselor mari din gât și din torace, inima și diafragma. Trei zone importante de control sunt situate în bulbul rahidian, arterele carotide și în arcul aortic. Citește desenul de sus în jos, pentru că aceasta este și ordinea în care lucrează sistemul: informația este sesizată sus și în vasele mari, comanda coboară la mușchii respiratori.

Centrul de control respirator

Respirația este controlată prin contracții ale mușchilor respiratori, iar aceștia sunt controlați de către stimuli nervoși. Zona principală de control a mușchilor respiratori este o porțiune a encefalului numită centrul de control respirator, situat în trunchiul cerebral și cuprinzând părți din bulb și punte. Două grupuri neuronale din această regiune controlează ritmul respirației și amplitudinea mișcărilor din timpul respirației forțate. O altă zonă din centrul de control, numită zona pneumotaxică, reglează și ea frecvența și amplitudinea respirației.

Cum este sesizat dioxidul de carbon

Centrii respiratori din trunchiul cerebral monitorizează indirect nivelul de dioxid de carbon din fluxul sanguin, gaz care este un produs rezidual al respirației celulare. Lanțul este acesta:

1. Crește concentrația de $\ce{CO2}$ din sângele arterial, iar gazul difuzează în lichidul cefalorahidian, ajungând astfel la nivelul centrului respirator.
2. Creșterea concentrației dioxidului de carbon în lichid determină o creștere corespunzătoare a concentrației ionilor de hidrogen, adică a acidității.
3. Nivelul ridicat al ionilor de $\ce{H+}$ activează centrul respirator, iar impulsurile nervoase din zona pneumotaxică sunt transmise mușchilor respiratori și cresc frecvența și amplitudinea respirației.
4. Pe măsură ce dioxidul de carbon este expirat din plămâni, concentrația ionilor de hidrogen scade, iar acest lucru inhibă activarea centrului respirator.

Chemoreceptorii pentru oxigen

Alți receptori pentru sistemul respirator sunt receptorii chimici (chemoreceptori) situați în arterele carotide, corpusculul carotidian din desen, și la nivelul arcului aortic, corpusculii aortici. Acești chemoreceptori monitorizează conținutul de oxigen dizolvat din sânge. Atunci când nivelul de $\ce{O2}$ este scăzut, sunt stimulați chemoreceptorii care trimit impulsuri la centrul de control respirator pentru a crește frecvența și amplitudinea respirației.

Cine execută comanda

La capătul de jos al desenului sunt inima și diafragma. Diafragma este unul dintre mușchii respiratori care primesc impulsurile, transmise prin nervul frenic, și care schimbă volumul cavității toracice așa cum arată Figura 17.6.

Voluntar și involuntar

Activitatea centrului respirator și cea a chemoreceptorilor sunt mecanisme involuntare de control respirator. Organismul poate anula parțial aceste mecanisme cu ajutorul impulsurilor nervoase din cortexul cerebral, care sunt transmise centrului de control respirator, iar controlul voluntar permite oprirea respirației în timpul înotului sau în alte situații. Cu toate acestea, pe măsură ce nivelul dioxidului de carbon și al ionilor de hidrogen crește în lichidele corpului, impulsurile din centrul respirator înving oprirea voluntară a respirației și suntem obligați să inspirăm.