Считается, что источником сигналов, управляющих ритмическим внешним дыханием, является инспираторный центр продолговатого мозга. Инспираторный центр находится в реципрокных отношениях с экспираторным центром продолговатого мозга. Пневмотаксический центр (с апнейстическим центром) Варолиева моста координирует деятельность инспираторного и экспираторного центра на основании информации, поступающей по каналу обратной связи. Таким образом обеспечивается постоянство глубины и частоты дыхания в покое. В статье "Иерархия частей дыхательного центра ствола мозга" рассмотрен факт, что перерезка продолговатого мозга на уровне писчего пера вызывает полную остановку дыхания. Этот факт говорит о том, что в спинном мозге отсутствуют структуры самостоятельного обеспечения ритмических дыхательных движений аппарата внешнего дыхания. Иначе говоря, спинной мозг не имеет ритмических пейсмекеров дыхания.

      Эфферентные волокна нейронов инспираторного и экспираторного центров непосредственно или опосредованно посылают управляющие сигналы к мотонейронам спинного мозга. При прохождении через продолговатый мозг респираторные тракты, образованные аксонами инспираторных и экспираторных нейронов, полностью перекрещиваются. Именно поэтому сагиттальное рассечение продолговатого мозга выше задвижки (obex) вызывает полную остановку дыхания. Мотонейроны спинного мозга являются элементами исполнительного механизма управляющего звена (регулятора) системы дыхания. Это элементы, которые формируют конечные управляющие сигналы. Управляющие сигналы представляют собой вероятностную последовательность групп потенциалов действия (нервных импульсов), следующих с различной частотой. Временны́е характеристики этих сигналов и число активированных мотонейронов являются кодами управляющих сигналов.
     Отдельные мотонейроны могут посылать сигналы к отдельным группам мышечных волокон дыхательных мышц (двигательные единицы). Группы мотонейронов посылают сигналы к отдельным дыхательным мышцам в соответствии с сегментарным строением спинного мозга. Вся совокупность мотонейронов спинного мозга разделяется на две неравные группы. Одни из них посылают сигналы к инспираторным мышцам, а другие - к мышцам, обеспечивающим форсированный выдох.
     Итак, мотонейроны спинного мозга не обладают самостоятельной активностью ритмического пейсмекера, обеспечивающего чередование вдоха и выдоха. Более того, они даже не способны к такому самостоятельному взаимодействию, которое обеспечило бы самостоятельный целостный акт вдоха или целостный акт выдоха. Организацию такого взаимодействия, то есть координацию мотонейронов спинного мозга, обеспечивают структуры дыхательного центра, расположенные в продолговатом мозге.
     Из закономерностей взаимодействия всех специализированных структур дыхательного центра (управляющего звена, регулятора системы дыхания) вытекает общая особенность: функциональная иерархия структур дыхательного центра. Эта особенность является частным случаем общего принципа организации управляющих звеньев всех живых систем автоматического управления. Это принцип иерархии: каждая вышележащая структура координирует деятельность нижележащих.
     Формирование управляющих сигналов возможно при наличии достаточного минимума информации, имеющейся в памяти дыхательного центра, информации о целях системы дыхания, информации о состоянии системы дыхания, информации о среде, информации о результатах управления в системе.
     Структуры и функции живых систем, в том числе и сигналы управления, являются вероятностными (стохастическими) сущностями и явлениями. В таких системах универсальной генеральной стратегией формирования сигналов управления и их реализации является прогнозирование (Трифонов Е.В., 1978,..., ..., 2014, …). На основе информации о цели, о состоянии системы, информации о среде и др. управляющее звено системы (дыхательный центр) вырабатывает прогноз сигнала управления и с упреждением посылает его на объект управления для организации структуры и функции системы. В результате такой организации обеспечивается структурно-функциональная минимизация системы, позволяющая эффективно достичь цели системы.
     В общем сигналы управления могут различной природы. Это могут быть нейрогенные сигналы - стохастическая последовательность нервных импульсов передаваемых от нервных регуляторов (нервных центров) к объекту управления (например, к внутренним органам). Сигналы могут быть химической или гормональной природы.
     Сигналы управления могут реализовываться непосредственно исполнительным звеном регулятора. В частности, мотонейроны спинного мозга, могут передавать управляющие сигналы непосредственно к объекту управления, мышцам. Сигналы управления могут реализовываться опосредованно. В частности, управляющие сигналы нервной системы могут реализовываться через определенные химические вещества (гуморальные активные вещества) гуморальным путем, посредством предварительного транспорта этих веществ с жидкостями организма к объектам управления. Так могут действовать гормоны желез внутренней секреции. Железы внутренней секреции выполняют здесь функцию промежуточных исполнительных звеньев регулятора. В совокупности они являются системой исполнительных органов регуляторов нервной системы. В ответ на нервные сигналы железы выделяют гормоны, транспортируемые с кровью к объектам управления (органам-мишеням, клеткам-мишеням).
     См. статью функциональные группы дыхательных нейронов ствола головного мозга.