呼吸是如何发生的？

氧气（O2）是人体的食物。人体内的每个细胞都需要氧气来产生能量和执行各种功能。另一方面，二氧化碳（CO2）是人体的垃圾，是每个细胞在发挥功能时产生的副产品。众所周知，肺是从空气中吸收氧气并将其带入人体，同时排出（呼出）二氧化碳的器官。吸入氧气和排出二氧化碳的过程在每次呼吸中都会发生。

每次呼吸都有吸气和呼气两个部分。

吸气时，您的身体吸入空气。正常环境空气由大约 78% 的氮气和 21% 的氧气以及少量的其他微量气体组成。这个量的氧气足以让健康的肺部吸收并在体内循环以进行正常的日常活动。

但是触发呼吸发生的机制是什么？这种交换到底是如何发生的？

人体有一个特定的氧气基准量，它必须拥有这个量才能发挥作用。同时，人体也有一个在任何时候都能承受的最大二氧化碳含量。在任何时候，如果氧气含量低于或高于人体所需的二氧化碳含量，大脑就会启动，要求肺部吸入更多的氧气或呼出更多的二氧化碳。

这是怎么发生的？中枢神经系统具有化学感受器，可以感知体内氧气和二氧化碳的水平。这种感知是彼此独立完成的。中枢化学感受器测量二氧化碳的水平，当二氧化碳水平过高或过低时，就会触发大脑调整身体的呼吸方式。

请记住：人体呼出二氧化碳，因此如果中枢化学感受器测量到血液中的二氧化碳含量过高，那么它们会发出一条信息，表明身体需要呼出更多二氧化碳。相反，外周化学感受器负责感知氧气水平。如果血液中的氧气含量下降，这将发出一个信息：身体需要吸入更多的氧气。该信号将触发呼吸。

当化学感受器感受到需要呼吸的信息或 '触发器 '时，大脑就会通过刺激横膈膜收缩来要求呼吸。横膈膜是位于肺底部的大块肌肉。在该动画中，位于两肺下方的横膈膜为红色，肺为蓝色。

横膈膜通过胸膜腔“粘”在肺部底部，因此当横膈膜收缩时，会将肺部向下拉并打开。

想象一下拉开手风琴。当您拉动手风琴的末端时，它会变大并充满空气。

理解这个概念很重要，因为它与肺部的压力和容量有关。当隔膜收缩并将肺部拉开时，肺部就会形成真空状态——负压。就像真空一样，它会将空气吸入自身。只要存在负压，肺部的负压就会导致空气被动地流入肺部。

想象一个两手各持一端的弹弓。当一只手比另一只手放得低时，弹弓就会朝这只手的方向落下。当你把另一只手放低时，弹弓就会朝另一个方向下落。同样，当肺部的负压较低或较高时，空气就会涌入肺部，直到肺部的压力相等或变高，然后，空气就会从肺部排出。

那么，空气是如何停止流入肺部的呢？

一旦肺部充分充盈，根据大脑决定的满足其需要的空气量，它就会 '关闭 '横膈膜。收缩停止，肌肉放松。横膈膜不再将肺部拉开。真空关闭，负压减弱。重要的是要记住，此时肺部充满了空气。空气已经被动地充满肺部一段时间了。

肺的作用就像气球。在没有其他力的作用下，每个肺泡的表面都有一种张力--就像充气气球外面的橡胶一样。当没有任何东西阻止它时，肺就会自然而然地想要排空，就像没有系紧的气球被允许泄漏时的弹性反冲力一样。

弓箭手的弓就是肺部自然力学的一个很好的例子。横膈膜会像弓背上的手一样主动拉开肺部。一旦这种主动力停止，弓的弹性反冲力就会发挥作用，使其恢复到放松状态。

这种塌缩力是通过表面张力实现的，与你在气球上注意到的情况相同。气球越满，希望气球收缩的张力就越大。

回想一下与压力有关的气流，在呼气开始时，当肺部饱满，肺表面张力想要使肺部塌陷时，肺部会有很高的正压。想想气球充满时的压力有多高。请记住，空气总是从高压流向低压，因此空气会从肺部流出（呼气）。

总而言之，呼气和吸气的级联过程就是气流从高压到低压的过程。它始于吸气，肺部因横膈膜收缩而产生负压（较低）。空气流入，直到横膈膜停止收缩，负压停止。吸气停止。此时，肺部充满空气，承受着比外界更高的压力。随着空气再次从高压流向低压，呼气开始。

考虑到气球和弹力弹簧，可能的结论是，这种被动的气流从肺部流出（呼气）将持续下去，直到压力平衡。对于气球来说确实如此，但在人体中却不会发生，因为有一个非常重要的原理：内在 PEEP。