Lorsqu'une personne retient sa respiration trop longtemps, la quantité de dioxyde de carbone dans son corps commence à s'accumuler, selon The Science Creative Quarterly. Il peut commencer à ressentir une sensation de brûlure dans ses poumons.
Lorsque le niveau de dioxyde de carbone devient trop élevé, des contractions douloureuses commencent dans les côtes et dans le diaphragme. La douleur est un signal que la personne a besoin d'expirer. Le corps et le cerveau commencent à souffrir d'un manque d'oxygène. La ligne critique fait référence au moment où une personne accumule tellement de dioxyde de carbone dans son corps qu'elle commence à ressentir de la douleur. L'hyperventilation est un moyen de retarder le moment critique de la ligne, mais l'hyperventilation est également dangereuse, note The Science Creative Quarterly. L'hyperventilation peut entraîner une perte de conscience car elle sape les signaux du corps pour respirer.
Les effets de l'apnée sur le cerveau ne sont pas encore clairs, selon le New York Times. Des scientifiques de l'Université du Queensland ont mené des tests neuropsychologiques sur des plongeurs en apnée pour examiner la façon dont leur cerveau se comportait par rapport aux personnes qui ne faisaient pas de plongée en apnée. Ils ont découvert que le cerveau des apnéistes répondait normalement aux tests visuels, linguistiques et de rappel. Un scanner cérébral SPECT a montré des anomalies dans le cerveau de cinq plongeurs en apnée, mais les scientifiques n'étaient pas certains de la signification des résultats.