中樞神經系統(tǒng)中產生和調節(jié)呼吸運動的神經元群。分布于脊髓、腦干、間腦、大腦皮層等部位。主要分布在腦干。脊髓和腦干在呼吸調節(jié)中作用是：
脊髓頸、胸節(jié)段灰質前角有呼吸運動神經元。頸3～5節(jié)有支配膈肌的神經元。脊髓胸段2～6節(jié)有支配肋間肌的運動神經元。如把脊髓在胸段第6節(jié)以下橫斷，對呼吸運動將不發(fā)生任何妨礙。如把脊髓在頸段第6節(jié)以下橫斷，肋間肌雖已失去作用，但膈肌還能照常進行有節(jié)律收縮活動；只有把脊髓在頸段第2節(jié)水平切斷，呼吸肌由于與延髓中樞分離而不再起作用。
對腦干不同部位進行橫斷，中腦下丘以上部位（包括大腦、小腦、中腦）不存在時，動物能進行節(jié)律性呼吸，但此時切斷頸部兩側迷走神經，則呼吸頻率變慢，幅度加深。腦橋上1/3橫斷，節(jié)律性呼吸仍能進行，呼吸加深。如切斷迷走神經，出現(xiàn)長吸呼吸，吸氣時間延長，間有呼氣。若在腦橋下緣橫切，引起呼吸不規(guī)則。此時若將迷走神經也切斷，則呼吸變慢。當延髓在閂以下橫斷，則節(jié)律性呼吸完全消失。
延髓中有產生節(jié)律性呼吸的基本中樞，兩部位有部分重疊，如刺激呼氣中樞，引起持續(xù)呼氣動作；刺激吸氣中樞，引起持續(xù)吸氣動作；交替刺激兩個部位，可引起相應呼氣和吸氣交替出現(xiàn)。吸氣中樞更敏感。其中樞神經細胞群，一為背側群，包括附近的孤束核，為吸氣神經元群，自動發(fā)出沖動，作用于脊髓對側的膈肌運動神經元，從而引起對側膈肌收縮，又作用于腹外側疑核，通過迷走神經和舌咽神經支配同側呼吸輔助肌群，后疑核支配肋間肌運動神經元。
延髓中樞與脊髓之間具交互抑制現(xiàn)象。延髓的吸氣神經元可通過下行路徑引起脊髓吸氣肌運動神經元興奮，同時又有側支通過抑制性中間神經元對脊髓呼氣肌運動神經元起抑制作用，同樣，延髓的呼氣神經元下行沖動除引起脊髓呼氣肌運動神經元興奮外，還抑制吸氣肌運動神經元活動。
延髓呼吸中樞具有內在節(jié)律活動，在整體內，吸氣神經元能發(fā)放陣發(fā)性的成簇電位，每分鐘12～15次，與呼吸頻率相似，而呼氣神經元無自發(fā)性放電。
腦橋呼吸調整中樞，當腦橋上1/3被橫切后，再將兩側迷走神經切斷，動物表現(xiàn)持久吸氣，對延髓吸氣中樞有加強作用。腦橋上方內側臂旁核為呼吸調整中樞。其作用主要是抑制長吸中樞活動，使呼吸運動節(jié)律正�；�
下丘腦、大腦對呼吸有調節(jié)作用。如在高熱時呼吸頻率加快，乃由于下丘腦體溫調節(jié)中樞通過腦干各級呼吸中樞而實現(xiàn)的。而人可以在一定限度內有意地控制呼吸深度和頻率。