O sistema nervoso central é considerado altamente sensível às oscilações da hematose, no entanto, os quimiorreceptores periféricos, localizados nos corpos aórtico e carotídeo, são insensíveis às oscilações das pressões parciais do O₂ e CO₂.

Lesões no tronco cerebral levam a padrões respiratórios anormais característicos com base no nível da lesão, independentemente da ação do córtex sobre a frequência ou sobre o esforço respiratório compensatório.

A barreira hematoencefálica permite que o hidrogênio, mas não o CO₂, passe livremente, de modo que o pH do LCR é determinado pela concentração de íons hidrogênio, e não pela pressão parcial do gás carbônico.

A insuficiência respiratória hipóxica é definida por uma pressão parcial arterial de oxigênio (PaO₂) abaixo de 60 mmHg, que normalmente produz tipicamente uma saturação arterial de oxigênio de 90%.

A insuficiência respiratória hipercárbica aguda é definida por um aumento agudo da PaCO₂ superior a 60 mmHg. Geralmente está associada a acidose respiratória, em que o pH normalmente está abaixo de 7,35.