สมองมีศูนย์ควบคุมการหายใจ ที่ทำงานสัมพันธ์กับศูยน์ควบคุมอื่นๆของร่างกายเป็นอย่างดี ตามผนังหลอดเลือดขนาดใหญ่และในสมอง ก็จะมีเนื้อเยื่อพิเศษ ที่ทำหน้าที่คอยวัดปิมาณของออกซิเจน และคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดว่าอยู่ในเกณฑ์ปกติหรือไม่ ถ้าปริมาณของออกซิเจนในเลือดต่ำลง ก็จะมีสัญญาณส่งไปยังศูนย์ควบคุมการหายใจ (รวมทั้งศูนย์ควบคุมการทำงานของหัวใจ) กระตุ้นให้หายใจแรงขึ้น (และหัวใจเต้นแรงขึ้น) ออกซิเจนในอากาศก็จะเข้าสู้ร่างกายเพิ่มขึ้นจนถึงระดับปกติ กระบวนการควบคุมการหายใจที่กล่าวมานั้น ถือว่าเป็นการทำงานของระบบประสาทที่เป็นอิสระนอกจากอำนาจจิตใจ จะเห็นว่าในห่วง 2 ขวบปีแรกของชีวิต การทำงานของระบบหายใจจะถูกควบคุมโดยระบบประสาทอัตโนมัติเป็นหลัก เมื่ออายุมากขึ้น การทำงานของระบบประสาทสั่งภายใต้อำนาจจิตใจมีการพัฒนา เราจะสามารถสั่งการให้กล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจหยุดทำงาน (กลั้นหายใจ) ได้ แต่แค่ชั่วคราวเท่านั้น ไม่สามารถทำได้ตลอดไปหรอกเพราะเนื้อเยื่อในร่างกายจะดึงเอาออกซิเจนในเลือดไปใช้อยู่ตลอดเวลา เมื่อปริมาณในเลือดลดลง (รวมทั้งปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดเพิ่มขึ้น) เนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่เป็นตัวคอยวัดปริมาณของออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ที่อยู่ตามเส้นเลือดแดงในสมอง ก็จะส่งสัญญาณไปกระตุ้นศูนย์หายใจเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จนในที่สุดก็ไม่สามารถที่จะกลั้นหายใจได้อีกต่อไป