Основной задачей вентиляции является поддержание нормального газового состава крови, то есть содержания в ней кислорода и углекислого газа. Для решения этой задачи дыхательный центр должен постоянно получать информацию о концентрации этих газов в крови. Изменение активности дыхательного центра в ответ на повышение или снижение уровня кислорода и углекислого газа называется гуморальной регуляцией дыхания.
Существует два типа рецепторов, чувствительных к содержанию О2 и СО2 (хеморецепторов) – центральные и периферические.
Периферические рецепторы находятся в каротидных тельцах – небольшого размера клубочках, расположенных в месте разветвления общей сонной артерии на наружную и внутреннюю. Эти рецепторы возбуждаются главным образом в ответ на снижение концентрации кислорода.
Центральные хеморецепторы находятся на поверхности продолговатого мозга. Они косвенно реагируют на повышение содержания углекислого газа в крови.
Информация с этих рецепторов поступает в дыхательный центр. При снижении концентрации кислорода и повышении содержания углекислого газа происходит увеличение вентиляции (глубины и частоты дыхания), направленное на нормализацию уровня этих газов (углекислый газ выводится, кислород поступает). Следует отметить, что дыхательный центр в большей степени чувствителен к изменению концентрации СО2, чем О2. В экспериментах было показано, что увеличение содержания СО2 в альвеолах на 0,2% ведёт к увеличению вентиляции лёгких на 100%; а снижение в воздухе кислорода с 21 до 12% увеличивает дыхательную функцию лишь на 44%.