Spontan solunum, başta diyafram ve interkostal kaslar olmak üzere solunum kaslarının koordineli kasılmasını ve gevşemesini içerir ve bu da havanın solunması ve verilmesiyle sonuçlanır. Spontan solunum sırasında solunum kasları, akciğerlerin elastik özellikleri ve göğüs içi basınçtaki değişikliklerle birlikte çalışır.
Beyin sapındaki solunum merkezleri, özellikle medulla oblongata ve pons, spontan solunumun temel ritmini üretir. Bu merkezler, sırasıyla diyaframı ve interkostal kasları uyarmak için frenik ve interkostal sinirler yoluyla sinyaller gönderir. Diyafram kasılır ve alçalırken, kaburgalar arası kaslar kasılarak göğüs kafesini genişletir. Bu koordineli hareket göğüs boşluğunun hacmini artırarak göğüs içi basıncın azalmasına neden olur ve inspirasyon sırasında havanın akciğerlere girmesine izin verir.
Soluk verme sırasında diyafram gevşeyip yükselirken, interkostal kaslar gevşeyerek göğüs boşluğunun hacmini azaltır. Bu, intratorasik basınçta bir artışa neden olur ve bu da havanın akciğerlerden atılmasına yol açar.
Spontan solunum öncelikle arteriyel karbondioksit (CO2) ve oksijen (O2) seviyelerindeki değişikliklere yanıt veren solunum merkezleri tarafından düzenlenir. Metabolik aktivitenin arttığı dönemlerde olduğu gibi arteriyel CO2 seviyelerindeki artış, solunum merkezlerini uyarır ve fazla CO2'yi ortadan kaldırmak için solunum hızı ve derinliğinde bir artışa yol açar. Öte yandan, hipoventilasyon veya yüksek irtifa gibi durumlarda arteriyel O2 seviyelerindeki bir azalma da solunum merkezlerini uyarabilir ve oksijen alımını artırmak için solunumun artmasını tetikleyebilir.
Fizyolojik koşullar, uyku-uyanıklık döngüleri, fiziksel egzersiz ve duygusal durumlar dahil olmak üzere çeşitli faktörler spontan solunumu etkileyebilir. Uyku sırasında spontan solunum genellikle uyanıklığa göre daha yavaş ve sığdır. Fiziksel egzersiz sırasında vücudun artan oksijen talebi, artan metabolik talepleri karşılamak için spontan solunumun hızı ve derinliğinde artışa yol açar. Anksiyete veya panik gibi duygusal durumlar da spontan nefes almayı etkileyerek nefes alma düzeninde değişikliklere yol açabilir.
Genel olarak, spontan solunum, akciğerler ve kan dolaşımı arasında sürekli gaz alışverişini sağlayan, yeterli oksijen seviyesini koruyan ve atık karbondioksitin vücuttan atılmasını sağlayan önemli bir fizyolojik süreçtir.