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為什麼我們不用思考也能呼吸

即使在熟睡時,呼吸也晝夜不停,因為腦幹裡一小群神經元在維持著這個節律。讓我們認識呼吸中樞以及它所指揮的肌肉。

一種自動的節律

你可以有意識地憋氣、說話或嘆氣——但你不需要去決定何時吸下一口氣。這是因為呼吸由內置於腦幹的一個自動起搏器所驅動,即呼吸中樞。它以穩定的模式發放衝動,沿脊髓將信號傳到呼吸肌,然後暫停,再次發放。其結果就是我們稱為平靜呼吸的安靜、規律的呼吸。

這種自動化是優點而非缺陷。如果呼吸需要有意識的努力,睡眠將無法實現,片刻的分心都可能致命。代價是這套系統在我們可能希望它停下來的情況下仍會運轉——這正是溺水和窒息如此危險的原因。

節律產生的部位

呼吸中樞的核心位於延髓,即腦幹最下方的部分。在延髓內,神經元網絡產生基本的吸氣—呼氣循環:一組驅動吸氣,另一組主要在用力呼氣時活躍。在延髓之上,腦橋幫助平滑並微調節律,塑造每次呼吸的時長以及呼吸在各階段之間的過渡。

  1. 延髓神經元發放衝動,指令呼吸肌收縮。
  2. 膈肌變平、胸壁上抬,將空氣吸入——這就是吸氣
  3. 神經元沉默;肌肉鬆弛、肺回縮,將空氣排出——平靜呼氣是被動的。
  4. 不到一秒後,循環重新開始。每分鐘約15次,日夜不停。

兩套控制,一組肌肉

同一塊膈肌服從兩個主人。自動的腦幹控制器維持著背景節律,但大腦皮層可以暫時凌駕其上——用於說話、唱歌、潛水或吹奏管樂器。然而這種凌駕是暫時的。如果你試圖憋氣,升高的二氧化碳最終會迫使自動系統重新接管,無論你的意志多麼堅強。