מערכת העצבים המרכזית (CNS):

• מבצעת בקרה על הנשימה כדי להבטיח אספקה רציפה של חמצן וסילוק פחמן דו חמצני
• כאשר רמות הפחמן הדו חמצני עולות, ה CNS מגיב על ידי הגברת קצב ועומק הנשימה
• חשיבות החמצן למערכת העצבים:
  • החמצן לוקח חלק בשרשרת מעבר אלקטרונין, לכן בהעדרו, השרשרת תעצר והיכולת לייצר ATP תיפגע משמעותי (במוח כ - 70% מה- ATP מנוצל כדי לקדם פוטנציאל פעולה).
  • נשימה ו-מעגל קרבס:
    • מאפשרת סילוק של CO2 שנוצר בקרבס
    • מאפשרת פעילות תקינה של שרשרת מעבר אלקטרונים

המוח האחורי / גזע המוח (Hindbrain):

• החלק הקדום ביותר המוח, אשר מחובר באופן ישיר לחוט השדרה.
• תפקידו לשלוט בתהליכים תת מודעיים הכרחיים (נשימה, קצב לב, וכו').
• המוח האחורי בנוי מאזורים שונים המאורגנים בגרעינים, אשר לכל אחד תפקיד אחר.
• גרעין RTN:
  • גרעין בגזע המוח בעל תפקיד מרכזי בבקרת נשימה.
  • בגרעין זה קיימים נוירונים כימוסנסורים המשנים את קצב הירי שלהם בהתאם לרמות ה CO2 בגוף
• גרעין Raphe:
  • בגרעין זה קיימים נוירונים סרוטנגרים (סרטונין) אשר מקרינים למרכזי הנשימה (כולל RTN) ומשפיעים על רמת העוררות ובהתאם אליה על יציבות הקצב הנשימתי (לדוגמא נשימה עמוקה ואיטית יותר במצבי רגיעה).

היפותלמוס:

• אזור במוח המעורב בוייסות מצבי עוררות, שינה, והתנהגות אוטונומית.
• קיימים בו גרעינים המכילים נוירונים אשר מפרישים את הנוירופפטיד אורקסין שאחראי על ייצוב מצבי עוררות שינה
• פגיעה במערכת גורמת להפרעות שינה כגון נרקולפסיה (התקפי שינה פתאומיים) ו-קטפלקסיה (כניסה ויציאה לא מודעת ופצאומית לשינה בעקבות גירוי רגשי חזק).

טירוזין הידרוקסילאז (TH):

• אנזים שמייצר קטכולאמינים (דופמין, נוראפינפרין, אדרנלין) אשר להם תפקיד קריטי בפעילות המערכת האוטונומית (ויסות קצב לב, לחץ דם, ותפקוד מערכת העיכול דרך עצב הוואגוס - שמעביר מידע מהמוח לאיברים פנימיים ומבקר את הפעילות השרירית הלא רצונית דרך המערכת האוטונומית).
• מוטציות ב PHOX2B פוגעות בנוירונים האוטונומים, במיוחד אלו שמבקרים את הנשימה ואת פעילות הוואגוס (בתוכם גם תאים שמבטאים TH).
• פגיעה ב PHOX2B -> פגיעה בנוירונים האוטונומים -> ירידה ב TH -> תפקוד לקוי של מערכת העצבים האוטונומית.
• הסימפוומים הקליניים לפגיעה כוללים לא רק בעיות נשימה אלא גם עצירות עקב ירידה בבקרה של הוואגוס על מערכת העיכול (כמו ב פרקינסון שם נגרמת עצירות עקב פגיעה בדופמין TH).

מחוללי דפוסים מרכזיים (RPG ונקרא גם CPG):

• אחראיים לפעולות מחזוריות ואוטומטיות כגון נשימה / הליכה וכו.
• ל - CPG קיימת תקשורת דו כיוונית עם ה RTN: ה - RTN מספק מידע כימי (רמות CO2 ו- PH) וה - CPG מתרגם אותו לדפוס מוטורי של הפעלת הסערפת והשרירים הבין צלעיים.

קללת אודין - CCHS:

• מחלה נדירה אשר משפיעה על מערכת בקרת הנשימה האוטומטית, וגורמת לכך שהחולים בה אינם מסוגלים לנשום באופן אוטומטי, אלא רצוני בלבד.
• המחלה נובעת לרוב ממוטציות דה נובו (תורשתיות החל מהחולה בהן) בגן PHOX2B.
• גורמים ל - CCHS:
  • מוטציה מסוג PERM:
    • שבה מתארך רצף האלנינים מעבר ל-20 חזרות. ככל שההתארכות גדולה יותר, כך גם חומרת המחלה
  • מוטציה מסוג NPERM:
    • מקומית ונדירה יותר, אשר כוללת מחיקות או החלפות של נוקלאוטידים בודדים

הגן PHOX2B:

• מקודד לפקטור שיעתוק -> חלבון הנקשר לרצפי DNA ספציפיים ומווסת ביטוי של גנים רבים אחרים באמצעות גיוס רנ"א פולימרז.
• הגן הוא גן מפתח שישפיע על ביטוי גנים רבים אחרים בהתפתחות ותפקוד של מערכת העצבים האוטונומית ומרכזי נשימה
• קיימים בו אזורים עשירים ברצפים חוזרים של אלנין
• איפה הגן מתבטא:
  • בעיקר במוח, בלב, ובמערכת האנדוקרינית (שאחראית על הפרשת הורמונים)
  • פגיעה בגן תשפיע על הפונקציות של האזורים בהם הוא מתבטא
• סוגי פגיעה ב - PHOX2B:
  • אובדן תפקוד:
    • המוטציה גורמת לכך שלא יוכל להיקשר ל - DNA או לגייס קו פקטור ומכך הגנים שהא אמור להפעיל לא מתבטאים ותאי מערכת הנשימה לא מתפתחים/ לא פועלים בצורה תקינה.
  • תפקוד שגוי:
    • החלבון כן פעיל, אך במקומות לא נכונים. נקשר לאתרים לא תקינים בגנום ומפעיל אותם.