呼吸运动是一种节律性的活动，其深度和频率随体内和外界环境条件的改变而发生相应变化。例如，在劳动或剧烈活动时，机体代谢活动增强，呼吸加深、加快，肺通气量增加，摄取更多的氧气，排出更多的二氧化碳，与提高的代谢水平相适应。那么，呼吸为什么能有节律地进行？呼吸的深度和频率又如何随人体内、外环境条件的改变而发生变化呢？
原来，象任何一个社会单位一样，在我们体内，有产生和调节呼吸的各级司令部存在，被称为呼吸中枢。从医学意义上讲，是指中枢神经系统内产生和调节呼吸运动的神经细胞群。这些细胞群分布在大脑皮层、间脑、脑桥、延髓和脊髓等不同部位。脑的各级部位在呼吸节律的产生和调节中发挥着不同的作用，正常呼吸是在各级中枢的相互协调配合下进行的。
支配呼吸肌的运动神经元位于脊髓前角，在脊髓和其上的延髓之间横断，呼吸就停止，因而，脊髓不是产生节律性呼吸运动的中枢。脊髓只是联系上位脑组织和呼吸肌的中继站和调整某些呼吸反射的初级中枢，而呼吸运动基本节律产生的中枢在延髓。在脑桥前部，则存在着限制吸气，促使吸气转向呼气的调整中枢，最高级司令部的大脑皮层，对呼吸的调节随意控制，均是大脑皮层内的随意呼吸调整系统发挥作用。相比之下，下位脑干的作用则是不随意的自主节律调整，这两个系统的下行通路彼此分开。因而，临床上，脊髓损伤伤及自主呼吸通路后，造成自主节律呼吸停止与随意呼吸仍可进行的自主、随意呼吸分离现象，利用人工呼吸机可以维持通气。
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