O controle da respiração pelo sistema nervoso central ocorre através dos centros respiratórios automáticos localizados na ponte e no bulbo raquidiano, que são responsáveis pela origem e duração dos ciclos respiratórios. Esses centros se dividem em três agrupamentos principais de neurônios: Grupo respiratório dorsal, Grupo respiratório ventral e Centro pneumático. O sistema automático regula a ventilação mantendo a homeostasia do meio interno. Já a respiração voluntária é regulada pelo córtex, e a respiração automática pelos centros respiratórios do hipotálamo e da ponte. Os músculos respiratórios são inervados pelo nervo frênico e pelos nervos intercostais. O sistema voluntário (tálamo e córtex cerebral) coordena a respiração relativamente a várias atividades motoras complexas, que utilizam os pulmões e a parede torácica (ex. deglutição).
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