延髄の呼吸リズム形成・統合機構が障害されると、吸気・呼気の周期性が保てなくなり、呼吸間隔と一回換気量が不規則になる。呼吸が数回まとまって出現した後に無呼吸を挟む場合や、深さがばらばらな失調性呼吸として観察される。髄膜炎、延髄梗塞・出血、頭蓋内圧亢進、脳ヘルニア、オピオイドなどの中枢抑制薬が原因となる。呼吸中枢障害が進むと有効肺胞換気が不安定となり、低酸素血症、高二酸化炭素血症、呼吸停止へ進行する。

患者を数分間連続観察し、呼吸数だけでなく各呼吸の深さ、間隔、無呼吸時間、胸腹部努力を記録する。SpO2、心拍、意識、瞳孔、血圧、体温を評価する。頭痛、発熱、項部硬直、嘔吐、神経症状、薬物使用、外傷を確認する。気流と胸腹部運動を同時にみて中枢性無呼吸か上気道閉塞かを区別する。血液ガス、頭部画像、髄膜炎評価、薬物スクリーニングを原因に応じて行う。呼吸パターンの名称を付けることより、換気の有効性と緊急性の判断を優先する。

Cheyne–Stokes呼吸は呼吸の深さが規則的に漸増・漸減し、周期的無呼吸へ至る。Biot呼吸は深さ・間隔とも不規則で、予測不能な無呼吸を挟む。Kussmaul呼吸は深く規則的で無呼吸を伴わない。閉塞性無呼吸では胸腹部努力が残るが、中枢性無呼吸では努力が消失する。死戦期呼吸は心停止時の不規則な喘ぎで、脈拍・反応の評価と蘇生が最優先となる。