（一）呼吸中枢
呼吸中枢（respiratory center）是指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。用动物做实验，若在动物中脑和脑桥之间横断脑干，呼吸节律无明显变化；在延髓和脊髓之间横断，则呼吸停止。这些结果表明呼吸节律产生于低位脑干。脊髓本身没有产生呼吸运动的能力，它只是联系脊髓以上脑区与呼吸肌之间的中继站。如果在脑桥上、中部之间横断，呼吸将变慢变深，如再切断双侧颈迷走神经，吸气便大大延长；若再在脑桥和延髓之间横断，则出现一种喘息样呼吸，表现为呼气时间延长，吸气突然发生和突然终止。这表明，延髓能产生一定节律的呼吸运动，但仅有延髓控制的呼吸节律是不正常的呼吸节律。同时表明，脑桥有调整延髓呼吸神经元的中枢，其作用主是要抑制吸气，使吸气向呼气转化，被称为呼吸调整中枢。因此，产生基本正常的呼吸节律需要延髓与脑桥两者共同完成，而延髓则是最基本的呼吸中枢所在。
呼吸除受延髓、脑桥的呼吸中枢控制外，还受脑桥以上中枢部位的影响，如大脑皮质、边缘系统、下丘脑等。大脑皮质可通过皮质脊髓束和皮质脑干束控制呼吸运动神经元的活动，以保证其他重要的与呼吸相关重要活动的完成，如说话、唱歌、哭笑、咳嗽、吞咽、排便等。
近些年来，应用微电极记录单个神经元放电的方法发现，中枢神经系统内有些神经元的节律性放电与呼吸周期相关，这些神经元被称为呼吸相关神经元或呼吸神经元。呼吸神经元有不同的类型，包括与吸气同步放电的吸气神经元、与呼气同步放电的呼气神经元、吸气时放电并持续到呼气的吸气-呼气神经元、在呼气时放电并持续到吸气的呼气-吸气神经元。呼吸神经元广泛分布在大脑皮质、间脑、脑桥、延髓和脊髓等各级部位，它们在呼吸节律的产生和调节中相互配合，完成正常呼吸运动。
（二）呼吸节律的形成
虽然早已肯定基本呼吸节律产生于低位脑干，但其确切部位以及发生机制尚不完全清楚。关于呼吸节律形成机制有多种假说，目前被多数人接受的是神经元网络学说。本学说认为，呼吸节律的形成依赖于延髓内呼吸神经元之间复杂的相互联系和相互作用。其简要的工作模式如图6-8。该模式认为，在延髓内存在起着中枢吸气活动发生器和吸气切断机制作用的神经元。中枢吸气活动发生器兴奋，引起吸气神经元兴奋，产生吸气；同时中枢吸气活动发生器通过加强呼吸调整中枢、肺牵张反射作用及直接作用三条途径兴奋吸气切断机制。后者的活动结果是吸气活动发生器抑制，使吸气活动终止，转为呼气；吸气切断机制的活动减弱时，吸气活动便再次发生，如此周而复始。脑桥呼吸调整中枢的活动和来自肺牵张感受器的迷走神经传入活动可促进吸气切断机制的活动，从而使吸气转为呼气。以上是平静呼吸时呼吸节律形成的机制，至于用力呼吸时呼吸节律的产生有更复杂的机制。
图6-8 神经元网络学说图
＋．表示兴奋；-．表示抑制
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