Intentamos contener la respiración. En poco tiempo tenemos que respirar. Este simple ejercicio demuestra claramente que el intercambio de gases no está controlado voluntariamente; la respiración está regulada por el sistema nervioso. Pero ¿cómo respiramos? Para conservar un abastecimiento suficiente de oxígeno en los pulmones y extraer el dióxido de carbono, el aire en los pulmones debe renovarse constantemente.

Los pulmones están en la cavidad torácica, limitados por la pare superior y por los costados por la caja torácica y sus músculos, y por la parte inferior por el diafragma. Los pulmones están prácticamente en una cavidad cerrada. Si observamos nuestro pecho durante un ciclo respiratorio (inhalando y exhalando lentamente) veremos que se mueve y se expande cuando inhalamos, y se hunde y reduce en tamaño cuando exhalamos. Pero si se abriera cuidadosamente la cavidad torácica de un animal anestesiado, los movimientos respiratorios continuarían; sin embargo, los pulmones no se inflarían, permanecerían colapsados. Así, parece que los pulmones están actuando pasivamente en respuesta a los cambios de tamaño de la cavidad torácica.

Para conservar la entrada y salida de aire en los pulmones, funciona una bomba, parecida a un fuelle, controlada por los músculos de la caja torácica y del diafragma. ¿Cómo funciona esta bomba de aire? Si tomáramos un par de globos y los colocáramos en una campana de cristal con las boquillas de los globos conectadas al exterior mediante un tubo de vidrio hueco y cubriéramos el fondo abierto de la campana con una tela, obtendríamos un aparato mecánicamente similar en su funcionamiento a los pulmones. Si tiramos hacia abajo la tela, la presión dentro de los globos se reduce y, debido a que la presión del aire es mayor fuera, el aire entra en los globos hasta que se iguala la presión: los globos se inflan. Todo lo que tienda a disminuir la presión del gas dentro de los globos produce una entrada de aire. De forma similar, una disminución de la presión de gas en el pulmón hace que éste se llene de aire.

Al inhalar los músculos de las costillas se contraen y separan los extremos frontales de las costillas hacia arriba y afuera, acción posible gracias a que los extremos de las costillas están unidos en forma de bisagra a la columna vertebral. El diafragma se contrae y se aplana, y la cavidad torácica aumenta de tamaño. El aumento de volumen de la cavidad torácica reduce la presión gaseosa de los pulmones, y el aire exterior se precipita a través de la tráquea y los bronquios hasta los alveolos. Los pulmones se inflan.

Al exhalar los pulmones se desinflan mediante la relajación de los músculos de las costillas y del diafragma. Las costillas han girado hacia abajo, y los órganos abdominales hacen presión hacia arriba sobre el diafragma de modo que éste recobra su forma original de bóveda. Esto hace que disminuya el volumen de la cavidad torácica, y la elasticidad de los pulmones hace que se replieguen, se contraigan y se libere el aire hacia el exterior. En contraste con la inhalación, la exhalación es generalmente un proceso pasivo, en la que participa la elasticidad pulmonar.

Al toser o estornudar, los músculos abdominales se contraen y hacen presión contra el diafragma, lo que reduce repentinamente el volumen torácico, y hay una rápida expulsión de aire de los pulmones por la nariz y por la boca.

El hipo es el resultado de espasmos musculares en el diafragma que hacen que la cavidad torácica aumente de tamaño, de modo que el aire tiende a introducirse con mucha rapidez.

Con cada respiración introducimos 500ml de aire pero solamente 350ml llegan en realidad a los alveolos, puesto que el resto queda atrapado en la parte alta de las vías respiratorias (tráquea, bronquios y bronquiolos). Estos 150ml de aire atrapado quedan en un espacio muerto y, su oxígeno no pude ser intercambiado. Los últimos 150ml de aire expelido por los alveolos con cada respiración también permanecen en esta región y, aunque rico en dióxido de carbono, es el primero en entrar de nuevo en los alveolos con la siguiente respiración. Así, con cada inhalación sólo 350ml de aire nuevo llegan a los pulmones para mezclarse con los 2.5litros que ya están dentro.