I recettori della tosse o recettori irritanti a rapido adattamento si trovano principalmente sulla parete posteriore della trachea, della faringe, e alla carina della trachea, il punto in cui la trachea si ramifica nei bronchi principali. I recettori sono meno abbondanti nelle vie aeree distali, e assenti oltre i bronchioli respiratori. Quando vengono attivati, gli impulsi viaggiano attraverso il nervo laringeo interno, un ramo del nervo laringeo superiore che deriva dal nervo vago (CN X), fino al midollo allungato del cervello. Questa è la via neurale afferente. A differenza di altre aree responsabili di azioni involontarie come la deglutizione, non c’è un’area definitiva che è stata identificata come il centro della tosse nel cervello.
La via neurale efferente segue poi, con segnali rilevanti trasmessi indietro dalla corteccia cerebrale e dal midollo attraverso i nervi vago e laringeo superiore alla glottide, intercostali esterne, diaframma e altri importanti muscoli inspiratori ed espiratori. Il meccanismo della tosse è il seguente:
- Il diaframma (innervato dal nervo frenico) e i muscoli intercostali esterni (innervati dai nervi intercostali segmentari) si contraggono, creando una pressione negativa intorno al polmone.
- L’aria si precipita nei polmoni per equalizzare la pressione.
- La glottide si chiude (muscoli innervati dal nervo laringeo ricorrente) e le corde vocali si contraggono per chiudere la laringe.
- I muscoli addominali si contraggono per accentuare l’azione del diaframma rilassante; contemporaneamente, gli altri muscoli espiratori si contraggono. Queste azioni aumentano la pressione dell’aria all’interno dei polmoni.
- Le corde vocali si rilassano e la glottide si apre, rilasciando aria a oltre 100 mph.
- I bronchi e le porzioni non cartilaginee della trachea collassano per formare delle fessure attraverso le quali l’aria viene forzata, il che elimina qualsiasi irritante attaccato al rivestimento respiratorio.
La stimolazione del ramo auricolare del nervo vago che fornisce l’orecchio può anche provocare la tosse. Questo riflesso orecchio-tosse è anche conosciuto come riflesso di Arnold. La debolezza dei muscoli respiratori, la tracheostomia o la patologia delle corde vocali (compresa la paralisi o l’anestesia) possono impedire un’efficace pulizia delle vie respiratorie.