Bernapas, seperti denyut jantung, harus berlangsung dalam pola siklik dan kontinyu agar

proses kehidupan dapat terus berjalan. Otot jantung harus berkontraksi dan berelaksasi

bergantian secara berirama untuk bergantian mengosongkan darah dari jantung dan

mengisinya kembali. Demikian juga, otot-otot pernapasan harus secara berirama berkontraksi

dan berelaksasi agar udara dapat masuk dan keluar paru secara bergantian. Kedua usaha

tersebut berlangsung secara otomatis tanpa usaha sadar. Akan tetapi, mekanisme yang

mendasari dan kontrol terhadap kedua system ini sangat berbeda. Jantung mampu

menghasilkan iramanya sendiri melalui aktivitas pemacu instrinsik, sedangkan otot pernapasan,

karena merupakan otot rangka, memerlukan rangsangan saraf agar dapat berkontraksi. Pola

ritmik bernapas diciptakan oleh aktivitas saraf siklik ke otot-otot pernapasan. Dengan kata lain,

aktivitas pemacu yang menciptakan ritmisitas pernapasan terletak di pusat control pernapasan

di otak, bukan di paru atau di otot pernapasan itu sendiri. Persarafan ke jantung, karena tidak

diperlukan untuk memulai denyut jantung, hanya berfungsi untuk memodifikasi kecepatan dan

kekuatan kontraksi jantung. Sebaliknya, persarafan ke system pernapasan merupakan

kebutuhan mutlak untuk mempertahankan pernapasan dan untuk secara refleks menyesuaikan

tingkat ventilasi untuk memenuhi kebutuhan penyerapan O2 dan pengeluaran CO2 yang terus

berubah-ubah. Selain itu, tidak seperti aktivitas jantung, yang tidak berada di bawah control

kesadaran, aktivitas pernapasan dapat dimodifikasi secara sengaja untuk berbicara, bernyanyi,

bersiul, memainkan instrumen tiup, atau menahan napas ketika berenang.

Control pernapasan melibatkan tiga komponen terpisah: (1) factor-faktor yang

bertanggung jawab untuk menghasilkan irama inspirasi/ekspirasi berganti-ganti, (2) factor-

faktor yang mengatur kekuatan ventilasi (yaitu, kecepatan dan kedalaman bernapas) agar

sesuai dengan kebutuhan tubuh, dan (3) faktor-faktor yang memodifikasi aktivitas pernafasan

untuk memenuhi tujuan lain. Modifikasi yang terakhir dapat bersifat volunteer,misalnya control

bernapas pada saat berbicara, atau involunter, misalnya maneuver pernapasan yang terjadi

pada saat batuk atau bersin.

Pusat kontrol pernapasan yang terletak di batang otak bertanggung jawab untuk

menghasilkan pola bernapas yang berirama. Pusat control pernapasan primer, pusat

pernapasan medulla (medullary respiratory center), terdiri dari beberapa agregat badan sel

saraf di dalam medulla yang menghasilkan keluaran ke otot pernapasan. Selain itu, terdapat

dua pusat pernapsan lain yang lebih tinggi di batang otak di pons –pusat apnustik dan pusat

pneumotaksik. pusat-pusat di pons ini mempengaruhi keluaran dari pusat pernapasan medula.

Bagaimana pastinya berbagai daerah ini berinteraksi untuk menciptakan ritmisitas bernapas

masih belum jelas, tetapi faktor-faktor berikut ini diduga berperan.

Neuron inspirasi dan ekspirasi di pusat medula. Dalam keadaan tenang, kita bernapas

secara berirama karena kontraksi dan relaksasi bergantian otot-otot pernapasan, yaitu otot

diafragma dan otot antar iga eksternal, yang masing-masing dipersarafi oleh saraf frenikus dan

saraf interkostalis. Badan sel dari serat-serat saraf yang membentuk saraf-saraf tersebut

terletak di korda spinalis. Impuls yang berasal dari pusat medulla berakhir di badan sel neuron

motorik ini. Pada saat diaktifkan, neuron-neuron motorik ini kemudian merangsang otot-otot

pernapasan, sehingga terjadi inspirasi;sewaktu neuron2 ini tidak aktif otot inspirasi melemas

dan terjadi ekspirasi.

Pusat pernapasan medula terdiri dari dua kelompok neuron yang dikenal sebagai

kelompok pernapsan dorsal dan kelompok pernapasan ventral. Kelompok respirasi dorsal

(dorsal respiratory group, DRG) terutama terdiri dari neuron inspirasi yang serat-serat

desendensnya berakhir di neuron motorik yang mempersarafi otot-otot inspirasi. Neuro

inspirasi ini diperkirakan memperlihatkan aktifitas pemacu dan secara repetitif mengalami

potensial aksi spontan seperti nodus SA di jantung. Pada saat neuron-neuron inspirasi DRG

membentuk potensial aksi, terjadi inspirasi;ketika mereka berhenti melepaskan muatan, terjadi

ekspirasi. Ekspirasi berakhir pada saat neuron-neuron inspirasi kembali mencapai ambang dan

melepaskan muatan. Dengan demikian, DRG pada umumnya dianggap sebagai sebgai penentu

irama dasar ventilasi. Namun, kecepatan neuron inspirasi mempentuk potensial aksi

dipengaruhi oleh masukan sinaptik dari daerah-daerah lain di otak dan dari bagian tubuh

lainnya. Dengan demikian, sifat on-off siklus pernapasan kompleks karena interaksi DRG dengan

daerah-daerah lain tersebut.

DRG memiliki interkoneksi penting dalam kelompok respirasi ventral (ventral

respiratory group, VRG). VRG terdiri dari neuron inspirasi dan neuron ekspirasi, yang keduanya

tetap inaktif selama bernapas tenang. Daerah ini diaktifkan oleh DRG sebagai mekanisme

“overdrive” (penambahan kecepatan) selama periode pada saat kebutuhan akan ventilasi

meningkat. VRG terutama penting pada ekspirasi aktif. Selama bernapas tenang tidak ada

impuls yang dihasilkan di jalur-jalur dari neuron ekspirasi. Hanya selama ekspirasi aktif neuron-

neuron ekspirasi merangsang neuron motorik yang mempersarafi otot ekspirasi (otot abdomen

dan antar iga internal). Selain itu, neuron inspirasi VRG, apabila dirangsang oleh DRG, memacu

aktifitas inspirasi saat kebutuhan akan ventilasi meningkat.

pengaruh