Мозг ведёт 

Работа внутренних органов не поддаётся прямому сознательному контролю. Попробуйте жонглировать орешками в кишечнике или заставить сердце отбивать "We Will Rock You"! Если получилось — невролог не поможет, бегите к психиатру. Но если проделать тот же фокус с лёгкими, вас просто попросят петь потише. В биологии — сплошные двойные стандарты!

Дыхание и правда уникально: его автоматическая регуляция идёт через скелетные мышцы, а значит соседствует с произвольностью. Но и совсем без автоматизма не обойтись. Всё время контролировать дыхание никакой рабочей памяти не хватит. Поэтому мозг любого выжившего позвоночного обладает центрами генерации паттернов (CPG) — компактными нейронными сетями, задающими ритм повторяющихся движений.

Главный такой респираторный центр — пре-Бётцингеровский комплекс продолговатого мозга. Он запускает вдох (и даже вздох, если лёгкие подслиплись). А активный выдох координирует соседняя парафациальная дыхательная группа. В ней даже есть нейроны, чувствительные к CO₂. Настоящая обратная связь: цикличность без зацикленности!

Но что если вы испугались? Или до ужаса обрадовались? Тогда подключается околоводопроводное серое вещество. Оно перестраивает rCPG под задачи лимбической системы: страх, смех, плач и крики требуют особенной вентиляции...

Но вернёмся к самому страшному — песням. Тут одной перенастройкой ритма не обойтись. Моторная кора напрямую посылает сигналы к мотонейронам дыхательных мышц, перекрикивая автоматические команды. Ну и параллельной веточкой можно чуть притушить CPG... пока сил хватает. Долго так точно не получится — древние структуры быстро вернут контроль, не дав вам задохнуться. И соседям — вызвать полицию.

Даже чтобы просто дышать, нужны три уровня контроля: сгенерировать ритм, подстроить его под эмоции и иногда перехватить управление корой. Неплохая модель устройства почти любого поведения!

Первоисточники и бонусные материалы по теме доступны платным подписчикам всех уровней. Присоединяйтесь!

Рисунок 1. Красные rCPG

Рисунок 2. Принцип генерации паттернов

Рисунок 3. Основные пути, регулирующие дыхание