Hệ thống thần kinh ngoại biên là một phần mở rộng của hệ thống thần kinh trung ương. Chức năng tổng thể của nó là mang thông tin từ hệ thống thần kinh trung ương đến các bộ phận khác của cơ thể để duy trì chức năng cơ thể bình thường. Nó cho phép cơ thể phản ứng tự nguyện và không tự nguyện với bất kỳ kích thích nào. Nó bao gồm các bó sợi thần kinh nằm ngoài não và tủy sống. Một số bó sợi thần kinh tiến hành bẩm sinh cơ xương và thụ thể cảm giác. Những sợi này bao gồm hệ thống thần kinh soma. Các sợi thần kinh còn lại bẩm sinh các cơ quan nội tạng, cơ trơn, tuyến và mạch máu. Những sợi này bao gồm hệ thống thần kinh tự trị.
Hệ thống thần kinh soma bao gồm các dây thần kinh bắt nguồn từ tủy sống. Các dây thần kinh cung cấp cơ bắp trên đầu bắt nguồn từ não. Nó bao gồm các tế bào thần kinh vận động cung cấp cho cơ xương để cho phép di chuyển. Sợi trục của nó liên tục từ tủy sống đến cơ xương, tạo thành các khớp thần kinh cơ. Các mối nối thần kinh cơ là một cấu trúc quan trọng để dẫn truyền thần kinh để kích thích sự co cơ. Sự ức chế vận động xảy ra thông qua các con đường ức chế đến từ hệ thống thần kinh trung ương.
Khoảng trống giữa tế bào thần kinh vận động và cơ xương được gọi là khe hở tiếp hợp. Thiết bị đầu cuối sợi trục của các tế bào thần kinh vận động giải phóng chất dẫn truyền thần kinh, acetylcholine, là chất dẫn truyền thần kinh duy nhất cho hệ thống thần kinh soma. Acetylcholine được lưu trữ trong các túi nằm ở đầu cuối giống như núm của sợi thần kinh, được gọi là nút đầu cuối. Nút thiết bị đầu cuối chứa các kênh canxi. Khi canxi được giải phóng đủ, điều này sẽ kích hoạt giải phóng acetylcholine từ các túi vào khe hở tiếp hợp. Acetylcholine liên kết với các thụ thể cholinergic nicotinic, kích hoạt một loạt các phản ứng hóa học làm thay đổi thành phần ion của end cuối động cơ.
Sự giải phóng acetylcholine kích thích mở các kênh ion cho natri và kali. Các hạt ion mang điện tích và gradient nồng độ. Phản ứng này thường di chuyển natri vào trong và kali ra bên ngoài gây ra khử cực của tấm cuối động cơ. Điều này cho phép dòng điện chạy từ tấm cuối động cơ khử cực và các khu vực lân cận kích hoạt việc mở các kênh natri điện áp. Điều này truyền một tiềm năng hành động trong toàn bộ cơ quan effector, đó là cơ xương. Các hoạt động tiềm năng điện bắt đầu lan rộng trong toàn bộ cơ cho phép co rút các sợi cơ xương. Chuỗi sự kiện nói trên cho phép tự nguyện kiểm soát các nhóm cơ cần thiết cho sự vận động.
Hệ thần kinh tự chủ là hệ thống bao gồm các dây thần kinh có nguồn gốc từ não và tủy sống. Nó còn được gọi là hệ thống thần kinh nội tạng vì các bó thần kinh của nó tiến hành cung cấp cho các cơ quan nội tạng và các cấu trúc bên trong khác. Sợi trục của nó không liên tục và được ngăn cách bởi một hạch, tạo thành chuỗi hai nơron. Hệ thống thần kinh tự trị có hai phân khu chức năng khác nhau. Bộ phận thông cảm cho phép cơ thể con người phản ứng không tự nguyện với các tình huống khẩn cấp, tạo ra một phản ứng chiến đấu hoặc phản ứng trên chuyến bay. Bộ phận giao cảm cho phép các chức năng nội tạng bình thường bằng cách cho phép lưu trữ năng lượng để bảo tồn dự trữ cơ thể.
Các tế bào thần kinh preganglionic tự động giải phóng acetylcholine tại khu vực khớp thần kinh, liên kết với các thụ thể cholinergic nicotinic ở màng sau synap. Trong hệ thống thần kinh đối giao cảm, các tế bào thần kinh sau hạch cũng giải phóng acetylcholine, liên kết với các thụ thể muscarinic nằm trong tuyến nước bọt, dạ dày, tim, cơ trơn và các cấu trúc tuyến khác. Trong hệ thống thần kinh giao cảm, các tế bào thần kinh sau hạch sẽ giải phóng norepinephrine, liên kết với các thụ thể alpha-1 trong cơ trơn, thụ thể beta-1 trong cơ tim, beta-2 trong cơ trơn và thụ thể adrenergic alpha-2.
Cả hai sợi thần kinh giao cảm và đối giao cảm đều có trong tất cả các cơ quan nội tạng. Các cơ quan tác động chính điều chỉnh các cơ quan cân bằng nội môi là da, gan, tuyến tụy, phổi, tim, mạch máu và thận. Các sợi thần kinh từ các phân chia giao cảm và giao cảm là bổ sung về chức năng để cho phép các cơ chế không tự nguyện bảo tồn các cơ chế cân bằng nội môi. Da phục vụ để điều chỉnh nhiệt độ cốt lõi của cơ thể bằng cách bảo tồn hoặc bảo tồn lượng nước mất từ tuyến mồ hôi. Gan và tuyến tụy điều chỉnh quá trình chuyển hóa glucose và lipid. Phổi điều chỉnh nồng độ oxy và các hạt axit trong máu bằng cách cho thở oxy và thở ra khí carbon dioxide. Tim và mạch máu điều hòa huyết áp thông qua các nút nhịp tim và thay đổi đường kính thành mạch máu. Thận điều hòa sự bài tiết độc tố trong cơ thể. Nó cũng hoạt động phối hợp với phổi để duy trì mức pH máu bình thường.
Các hệ thống thần kinh soma và tự trị có sự khác biệt về giải phẫu và cấu trúc nổi bật tạo ra các chức năng khác nhau. Các dây thần kinh soma chủ yếu đến từ tủy sống và bao gồm các tế bào thần kinh vận động đi đến cơ xương. Nó giải phóng acetylcholine, kích thích sự co thắt tự nguyện của cơ xương. Chức năng của nó được kiểm soát bởi các cấu trúc hệ thần kinh trung ương như vỏ não vận động, hạch nền, tiểu não, não và tủy sống. Mặt khác, các dây thần kinh tự trị đến từ cả tủy sống và não đi đến các cơ quan nội tạng khác nhau, cơ trơn, tuyến và mạch máu. Nó bao gồm một chuỗi hai nơ-ron với vùng preganglionic giải phóng acetylcholine và vùng hậu hạch giải phóng acetylcholine cho các đầu giao cảm và norepinephrine cho các đầu giao cảm. Giải phóng chất dẫn truyền thần kinh cho phép kiểm soát các cơ quan nội tạng không tự nguyện bằng cách kích thích hoặc ức chế. Điều này được điều chỉnh bởi các cấu trúc hệ thống thần kinh trung ương như vỏ não trước trán, vùng dưới đồi, tủy và tủy sống.