Дело в дыхательном центре, который расположен в продолговатом отделе мозга. Этот отдел отвечает также за моргание, перистальтику желудка и прочие процессы, которые мало контролируются нашим сознанием.
Во время вдоха происходит механическое раздражение рецепторов, вызванное растягиванием легких и сокращением вдыхательных мышц, которое вызывает рефлекторное торможение сокращений вдыхательных мышц из дыхательного центра, а при выдохе, наоборот, механическое раздражение рецепторов при растяжении расслабленных мышц и сжатии легких рефлекторно вызывает сокращение вдыхательных мышц. Таким образом, при вдохе дыхательный центр вызывает выдох, а при выдохе — вдох.
Частота вдоха и выдоха различается не только у людей, но и у одного индивида в разных состояниях (сравните дыхание при физ. нагрузке и в момент засыпания). На регуляцию дыхания влияет количество кислорода в составе крови, которое, в свою очередь, вызывает накопление в крови углекислоты, что возбуждает дыхательный центр.