大腦控製呼吸 名為“呼吸”的奇跡

心跳不能自行停止，但呼吸可以。

你可以主動地選擇深呼吸，或是長歎一口氣。

呼吸顯然比心跳更有自主性。

然而，我們並不能完全按自己的想法來控製呼吸，也沒人在呼吸時會想“今天一分鍾呼吸18次”吧。

在大多數情況下，呼吸是無意識的。雖然存在個體差異，但人類呼吸次數為每分鍾12～20次，每天約2.5萬次，一年約1000萬次，一生約8億次。即使你可以主動屏住呼吸，也隻能停止很短的時間。大約1分鍾後，你就會難以忍受，然後再次開始呼吸。另外，在劇烈運動時，呼吸也會在不知不覺中加快。

呼吸中樞位於腦幹。這一中樞調節呼吸的節律，使血液中氧氣和二氧化碳的量(分壓)以及pH值(酸堿度)保持恒定。

即使你屏住呼吸……

緊鄰心髒的主動脈弓和起始處略為膨大的頸總動脈內含有一些感受器，可以監測血氧、二氧化碳分壓和pH值的變化。它們分別被稱為“主動脈體”和“頸動脈體”，可以說是前線的偵察小組。

這個偵察小組向指揮官——腦幹通報“戰況”。闡明這一機製的是比利時生理學家柯奈爾·海門斯，他於1938年獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

另外，當我們“想要呼吸”時，起作用的是大腦皮層，它可以讓我們隨心所欲地屏住呼吸或深呼吸，因為大腦皮層也可以控製呼吸運動，這稱為“隨意呼吸調節”。

你之所以無法屏住呼吸太長時間，是因為身體默認呼吸中樞的命令優先於大腦皮層的命令。呼吸中樞關乎性命，而“靠不住”的大腦皮層可不能擔此大任。

肺就像個氣球

那麽，空氣又是怎樣進出肺部的呢？

人們很容易認為肺本身具有擴張的能力，但事實並非如此。肺就像氣球一樣，自身沒有主動變形的能力。

想象這樣一個模型——將塑料瓶從中間切開，再在切口覆蓋一張薄膜，將上方的瓶嘴打開，放入兩個氣球並插上可以進出空氣的小管。這個模型中的氣球就是肺，通向氣球的分叉管是氣管，底膜是橫膈膜，塑料瓶內的空間對應的是胸腔。

向下牽拉底膜時，塑料瓶內的氣壓降低，空氣從外部進入氣球，氣球會膨脹，直到氣球內的氣壓與塑料瓶內的氣壓相等，這就是吸入空氣時肺的運動。反之，如果鬆開底膜，塑料瓶內的氣壓就會恢複到原來的狀態，氣球內的空氣會順勢排出去，這就對應呼氣時肺的運動。

換句話說，肺本身不會自行調整大小，但肺會隨著胸腔內的氣壓變化而膨脹或收縮。

在這個模型中，隻有底膜調節內部容積，但對於人體來說，參與其中的不隻有膈膜，構成胸廓的肌肉也可以調節胸腔的容積。以圖中的模型來說的話，就是塑料瓶本身的壁麵也可以大幅擴展。如果你深吸一口氣，會發現肋骨向上、向外擴張，前胸隆起。

呼吸的原理

劇烈運動時，肩部肌肉也能對胸廓起擴張作用。回想一下運動員奔跑時抬起和放下肩膀的情形，是不是就很容易理解了。

呼吸運動的信息通過神經傳遞到呼吸中樞，中樞根據這些信息實時判斷“此時吸入或呼出了多少氣體”，並發出適當的命令，調節呼吸節律。

橫膈膜在圖中是一層薄薄的“膜”，而且名稱中也包含“膜”這個字，但它實際上是一塊厚厚的肌肉。相信不少人在烤肉的時候見過它。就像裏脊和肋條一樣，從外觀上看無疑就是肌肉。

就像之前所說，在想象一個器官的形態時，烤肉的菜單可以幫上很大的忙。人類不過是種類繁多的脊椎動物之一，人體器官的形狀自然與其他動物的器官非常相似。

我們外科醫生經常會讓做手術的患者和他的家人看一眼切除的器官(實物或照片)。尤其是那些看到切開的小腸或大腸的人，會莫名其妙地聯想到“牛肚”——它們的形狀簡直一模一樣。

哪怕是第一次看到人體器官，你也還是會有似曾相識的感覺。