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为什么我们不用思考也能呼吸

即使在熟睡时,呼吸也昼夜不停,因为脑干里一小群神经元在维持着这个节律。让我们认识呼吸中枢以及它所指挥的肌肉。

一种自动的节律

你可以有意识地憋气、说话或叹气——但你不需要去决定何时吸下一口气。这是因为呼吸由内置于脑干的一个自动起搏器所驱动,即呼吸中枢。它以稳定的模式发放冲动,沿脊髓将信号传到呼吸肌,然后暂停,再次发放。其结果就是我们称为平静呼吸的安静、规律的呼吸。

这种自动化是优点而非缺陷。如果呼吸需要有意识的努力,睡眠将无法实现,片刻的分心都可能致命。代价是这套系统在我们可能希望它停下来的情况下仍会运转——这正是溺水和窒息如此危险的原因。

节律产生的部位

呼吸中枢的核心位于延髓,即脑干最下方的部分。在延髓内,神经元网络产生基本的吸气—呼气循环:一组驱动吸气,另一组主要在用力呼气时活跃。在延髓之上,脑桥帮助平滑并微调节律,塑造每次呼吸的时长以及呼吸在各阶段之间的过渡。

  1. 延髓神经元发放冲动,指令呼吸肌收缩。
  2. 膈肌变平、胸壁上抬,将空气吸入——这就是吸气
  3. 神经元沉默;肌肉松弛、肺回缩,将空气排出——平静呼气是被动的。
  4. 不到一秒后,循环重新开始。每分钟约15次,日夜不停。

两套控制,一组肌肉

同一块膈肌服从两个主人。自动的脑干控制器维持着背景节律,但大脑皮层可以暂时凌驾其上——用于说话、唱歌、潜水或吹奏管乐器。然而这种凌驾是暂时的。如果你试图憋气,升高的二氧化碳最终会迫使自动系统重新接管,无论你的意志多么坚强。