พยาธิสรีรวิทยา สาเหตุอาจรวมถึงภาวะหัวใจล้มเหลวไตวายพิษจากสารเสพติดและความดันในกะโหลกศีรษะสูงขึ้น พยาธิสรีรวิทยาของการหายใจแบบ Cheyne Stokes สามารถสรุปได้ว่าภาวะหยุดหายใจที่นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของ CO2 ซึ่งทำให้เกิด hyperventilation มากเกินไปซึ่งจะทำให้ CO2 ลดลงซึ่งเป็นสาเหตุของภาวะหยุดหายใจขณะเริ่มวงจรใหม่
ในภาวะหัวใจล้มเหลวกลไกของการสั่นคือการตอบสนองที่ไม่เสถียรในระบบควบคุมการหายใจ ในการควบคุมระบบทางเดินหายใจตามปกติการตอบสนองเชิงลบจะช่วยให้สามารถรักษาระดับความเข้มข้นของก๊าซในถุงได้อย่างคงที่และระดับออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในเนื้อเยื่อจึงคงที่ ที่สภาวะคงที่อัตราการผลิต CO2 จะเท่ากับอัตราสุทธิที่มันถูกหายใจออกจากร่างกายซึ่ง (สมมติว่าไม่มี CO2 ในอากาศแวดล้อม) เป็นผลมาจากการระบายอากาศในถุงและความเข้มข้นของ CO2 ในตอนท้าย เนื่องจากความสัมพันธ์นี้ชุดของสถานะคงที่ที่เป็นไปได้จึงก่อให้เกิดไฮเพอร์โบลา:
การระบายอากาศในถุง = การผลิต CO2 ของร่างกาย / เศษส่วน CO2 ในน้ำขึ้นน้ำลง ในรูปด้านล่างความสัมพันธ์นี้คือเส้นโค้งที่ตกลงจากด้านซ้ายบนไปด้านล่างขวา เฉพาะตำแหน่งตามแนวโค้งนี้เท่านั้นที่อนุญาตให้การผลิต CO2 ของร่างกายได้รับการชดเชยอย่างแน่นอนโดยการหายใจออกของ CO2 ในขณะเดียวกันก็มีเส้นโค้งอีกเส้นหนึ่งที่แสดงในรูปเพื่อความเรียบง่ายเป็นเส้นตรงจากล่างซ้ายไปขวาบนซึ่งเป็นการตอบสนองของการระบายอากาศของร่างกายต่อระดับต่างๆของ CO2 โดยที่เส้นโค้งข้ามคือสถานะคงที่ที่เป็นไปได้ (S)
ผ่านปฏิกิริยาตอบสนองการควบคุมการหายใจการลดลงเล็กน้อยในการช่วยหายใจ (A) นำไปสู่การเพิ่มขึ้นเล็กน้อยที่สอดคล้องกัน (A ') ในความเข้มข้นของ CO2 ในถุงซึ่งรับรู้โดยระบบควบคุมการหายใจเพื่อให้มีการช่วยหายใจเพิ่มขึ้นเล็กน้อยตามมา (B) สูงกว่าระดับสถานะคงที่ (S) ซึ่งช่วยกู้คืน CO2 กลับสู่ค่าสถานะคงที่ โดยทั่วไปการรบกวนในการระบายอากาศชั่วคราวหรือต่อเนื่องระดับ CO2 หรือออกซิเจนสามารถต่อต้านได้โดยระบบควบคุมการหายใจด้วยวิธีนี้