Der Atemrhythmus wird von Neuronen im Stammhirn reguliert. Tag und Nacht erhalten diese Neuronen Informationen über die Menge von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid im Blut.
Bei Sauerstoffmangel und Kohlenstoffdioxidüberschuss senden die Neurone Signale an die Atemmuskeln, damit sie sich zusammenziehen. Die Lungen erweitern sich, um mehr Luft hereinzulassen. Der umgekehrte Vorgang wird entsprechend gegenteilig geregelt.