呼吸中樞分布在大腦皮層、間腦、腦橋、延髓和脊髓等部位。腦的各級部位在呼吸節律產生和調節中所起作用不同。正常呼吸運動是在各級呼吸中樞的相互配合下進行的。

　　1.脊髓 脊髓中支配呼吸肌的運動神經元位于第3-5頸段(支配膈肌)和胸段(支配肌間肌和腹肌等)前角。很早就知道在延髓和脊髓間橫斷脊髓，呼吸就停止。所以，可以認為節律性呼吸運動不是在脊髓產生的。脊髓只是聯系上(高)位腦和呼吸肌的中繼站和整合某些呼吸反射的初級中樞。

　　2.下(低)位腦干 下(低)位腦干指腦橋和延髓。橫切腦干的實驗表明，呼吸節律產生于下位腦干，呼吸運動的變化因腦干橫斷的平面高低而異(圖5-17)。

　　圖5-17腦干呼吸有關核團(左)和在不同平面橫切腦干后呼吸的變化(右)示意圖

　　DRG：背側呼吸組 VRH：腹側呼吸組NPBM：臂旁內側核A、B、C、D為不同平面橫切

　　在動物中腦和腦橋之間進行橫切(圖5-17，A平面)，呼吸無明顯變化。在延髓和脊髓之間橫切(D平面)，呼吸停止。上述結果表明呼吸節律產生于下位禽干，上位腦對節律性呼吸不是必需的。如果在腦橋上、中部之間橫切(B平面)，呼吸將變慢變深，如再切斷雙側迷走神經，吸氣便大大延長，僅偶爾為短暫的呼氣所中斷，這種形式的呼吸稱為長吸呼吸。這一結果是提示腦橋上部有抑制吸氣的中樞結構，稱為呼吸整中樞;來自肺部的迷走傳入沖動也有抑制吸氣的作用，當延髓失去來自這兩方面對吸氣活動的抑制作用后，吸氣活動不能及時中斷，便出現長吸呼吸。再在腦橋和延髓之間橫切(C平面)，不論迷走神經是否完整，長吸式呼吸都消失，而呈喘息樣呼吸，呼吸不規則，或平靜呼吸，或兩者交替出現。因而認為腦橋中下中有活化吸氣的長吸中樞;單獨的延髓即可產生節律呼吸。孤立延髓的實驗進一步證明延髓可獨立地產生節律呼吸。于是在20-50年代期間形成了三級呼吸中樞理論;腦橋上部有呼吸調整中樞，中下部有長吸中樞，延髓有呼吸節律基本中樞。后來的研究肯定了早期關于延髓有呼吸節律基本中樞和腦橋上部有呼吸調整中樞的結論，但未能證實腦橋中下部存在著結構上特定的長吸中樞。

　　近年來，用微電極等新技術研究發現，在中樞神經系統內有的神經元呈節律性放電，并和呼吸周期相關，這些神經元被稱為呼吸相關神經元或呼吸神經元。這些呼吸神經元有不同類型。就其自發放電的時間而言，在吸氣相放電的為吸氣神經元，在呼氣相放電的為呼氣神經元，在吸氣相放電并延續至呼氣相的為吸氣-呼氣神經元，在呼氣相放電并延續到吸氣相者，為呼氣-吸氣神經元，后兩類神經元均系跨時相神經元。

　　在延髓，呼吸神經元內主要集中在背側(孤束核的腹外側部)和腹側(疑核、后疑核和面神經后核附近的包氏復合體)兩組神經核團內，分別稱為背側呼吸組(dorsal respiratory group,DRG)和腹側呼吸組(ventralrespiratory group,VRG)(圖5-17)。背側呼吸組的神經元軸突主要交叉到對側，下行至脊髓頸段，支配膈運動神經元。疑核呼吸神經元的軸突由同側舌咽神經和迷走神經傳出，支配咽喉部呼吸輔助肌。后疑核的呼吸神經元絕大部分交叉到對側下行，支配脊髓肌間內、外肌和腹肌的運動神經元，商品化纖維也發出側支支配膈肌的運動神經元。包氏復合體主要含呼氣神經元，它們的軸突主要與背側呼吸組的吸氣神經元形成抑制性聯系，此外也有軸突支配脊髓的膈運動神經元。

　　由于延髓呼吸神經元主要集中在背側呼吸組和腹側呼吸組，所以曾推測背側呼吸組和腹側呼吸組是產生基本呼吸節律的部位。可是，后來的某些實驗結果不支持這一看法。有人用化學的或電解的毀損這些區域后，呼吸節律沒有明顯變化，這些結果提示背側呼吸組和腹側呼吸組可能不是呼吸節律唯一發源地，呼吸節律可能源于多個部位，產生呼吸節律的神經結構相當廣泛，所以不容易因局灶損害而喪失呼吸節律。

　　在腦橋上 部，呼吸神經元相對集中于臂旁內側核和相鄰的Kolliker-Fuse(KF)核，合稱PBKF核群。PBKF和延髓的呼吸神經核團之間有雙向聯系，形成調控呼吸的神經元回路。在麻醉貓，切斷雙側迷走神經，損毀PBKF可出現長吸，提示早先研究即已發現的呼吸調整中樞乃位于腦橋的BPKF，其作用為限制吸氣，促使吸氣向呼氣轉換。

　　3.上位腦 呼吸還受腦橋以上部位的影響，如大腦皮層、邊緣系統、下丘腦等。

　　大腦皮層可以隨意控制呼吸，發動說、唱等動作，在一定限度內可以隨意屏氣或加強加快呼吸。大腦皮層對呼吸的調節系統是隨意呼吸調節系統，下位腦干的呼吸調節系統是自主節律呼吸調節系統。這兩個系統的下行通路是分開的。臨床上有時可以觀察到自主呼吸和隨意呼吸分離的現象。例如在脊髓前外側索下行的處主呼吸通路受損后，自主節律呼吸甚至停止，但病人仍可進行隨意呼吸�；颊呖侩S意呼吸或人工呼吸來維持肺通氣，如未進行人工呼吸，一旦病人入睡，可能發生呼吸停止。