Periférny nervový systém je rozšírením centrálneho nervového systému. Jeho celkovou funkciou je prenášať informácie z centrálneho nervového systému do iných častí tela, aby sa zachovala normálna funkcia tela. Umožňuje telu dobrovoľne a nedobrovoľne reagovať na akékoľvek podnety. Skladá sa zo zväzkov nervových vlákien, ktoré ležia za mozgom a miechou. Niektoré zo zväzkov nervových vlákien inervujú kostrové svaly a senzorické receptory. Tieto vlákna obsahujú somatický nervový systém. Zostávajúce nervové vlákna inervujú viscerálne orgány, hladké svaly, žľazy a krvné cievy. Tieto vlákna tvoria autonómny nervový systém.
Somatický nervový systém sa skladá z nervov, ktoré pochádzajú z miechy. Nervy, ktoré zásobujú svaly na hlave, pochádzajú z mozgu. Skladá sa z motorických neurónov, ktoré zásobujú kostrové svaly a umožňujú tak pohyb. Jeho axón je súvislý od miechy po kostrové svalstvo, čím vytvára neuromuskulárny spoj. Neuromuskulárna križovatka je dôležitou štruktúrou neurotransmisie na stimuláciu svalovej kontrakcie. Inhibícia pohybu sa vyskytuje prostredníctvom inhibičných ciest prichádzajúcich z centrálneho nervového systému.
Priestor medzi motorickým neurónom a kostrovým svalstvom sa nazýva synaptický rozštep. Axónový terminál motorických neurónov uvoľňuje neurotransmiter acetylcholín, ktorý je jediným neurotransmiterom pre somatický nervový systém. Acetylcholín je uložený vo vezikulách umiestnených na gombíkovom terminálnom konci nervového vlákna, ktorý sa nazýva terminálne tlačidlo. Tlačidlo terminálu obsahuje vápnikové kanály. Keď je vápnik dostatočne uvoľňovaný, spúšťa to uvoľňovanie acetylcholínu z vezikúl do synaptickej štrbiny. Acetylcholín sa viaže na nikotínové cholinergné receptory, ktoré aktivujú rad chemických reakcií, ktoré menia iónové zloženie motorickej endplate.
Uvoľňovanie acetylcholínu stimuluje otvorenie iónových kanálov pre sodík a draslík. Iónové častice nesú elektrický náboj a koncentračný gradient. Táto reakcia všeobecne pohybuje sodík dovnútra a draslík smerom von, čo spôsobuje depolarizáciu koncovej dosky motora. To umožňuje prúdenie elektrického prúdu z depolarizovanej koncovej dosky motora a priľahlých oblastí, ktoré spúšťa otvorenie napäťovo riadených sodíkových kanálov. Toto rozširuje akčný potenciál v celom efektorovom orgáne, ktorým je kostrové svalstvo. Začatá aktivita elektrického potenciálu sa šíri po celom svale, čo umožňuje kontrakciu vlákniny kostrového svalstva. Vyššie uvedený reťazec udalostí umožňuje dobrovoľnú kontrolu svalových skupín, ktoré sú nevyhnutné pre pohyb.
Autonómny nervový systém je zložený z nervov, ktoré pochádzajú z mozgu a miechy. Je tiež známy ako viscerálny nervový systém, pretože jeho nervové zväzky dodávajú viscerálne orgány a ďalšie vnútorné štruktúry. Jeho axón je nespojitý a je oddelený ganglionom, ktorý tvorí dvoj neurónový reťazec. Autonómny nervový systém má dve funkčne odlišné členenia. Sympatická divízia umožňuje ľudskému telu nedobrovoľne reagovať na núdzové situácie a vytvárať tak „bojovú alebo letovú“ reakciu. Parasympatické rozdelenie umožňuje normálne viscerálne funkcie tým, že umožňuje ukladanie energie na zachovanie telesných rezerv.
Pregangliové neuróny autonómneho nervového systému uvoľňujú acetylcholín v synaptickej oblasti, ktorá sa viaže na nikotínové cholinergné receptory v postsynaptickej membráne. V parasympatickom nervovom systéme uvoľňujú postgangliové neuróny tiež acetylcholín, ktorý sa viaže na muskarínové receptory nachádzajúce sa v slinných žľazách, žalúdku, srdci, hladkých svaloch a iných žľazových štruktúrach. V sympatickom nervovom systéme uvoľňujú postgangliové neuróny noradrenalín, ktorý sa viaže na alfa-1 receptory v hladkých svaloch, beta-1 receptory v srdcovom svale, beta-2 v hladkých svaloch a alfa-2 adrenergné receptory.
Vo všetkých viscerálnych orgánoch sú prítomné sympatické aj parasympatické nervové vlákna. Hlavnými efektorovými orgánmi, ktoré regulujú homeostatické orgány, sú koža, pečeň, pankreas, pľúca, srdce, krvné cievy a obličky. Nervové vlákna zo sympatických a parasympatických subdivízií sú vo svojej funkcii komplementárne a umožňujú nedobrovoľné mechanizmy, ktoré zachovávajú vnútorné homeostatické mechanizmy. Koža slúži na reguláciu telesnej teploty tela tým, že chráni alebo zachováva stratu vody z potných žliaz. Pečeň a pankreas regulujú metabolizmus glukózy a lipidov. Pľúca regulujú koncentráciu kyslíka a kyslých častíc v krvi tým, že umožňujú inhaláciu kyslíka a exhaláciu oxidu uhličitého. Srdce a krvné cievy regulujú krvný tlak prostredníctvom srdcových rytmických uzlín a zmeny priemeru steny krvných ciev. Obličky regulujú vylučovanie toxínov do tela. Pôsobí tiež synergicky s pľúcami na udržanie normálnej hladiny pH v krvi.
Somatické a autonómne nervové systémy majú výrazné anatomické a štrukturálne rozdiely, ktoré spôsobujú rôzne funkcie. Somatické nervy prevažne pochádzajú z miechy a sú zložené z motorických neurónov, ktoré cestujú do kostrových svalov. Uvoľňuje acetylcholín, ktorý stimuluje dobrovoľnú kontrakciu kostrových svalov. Jeho funkcia je riadená štruktúrami centrálneho nervového systému, ako je motorická kôra, bazálne ganglie, mozoček, mozgový kmeň a miecha. Na druhej strane autonómne nervy pochádzajú z miechy a mozgu, ktoré cestujú do rôznych vnútorných orgánov, hladkých svalov, žliaz a krvných ciev. Skladá sa z dvoj neurónového reťazca s pregangliovou oblasťou, ktorá uvoľňuje acetylcholín, a postganglionickej oblasti, ktorá uvoľňuje acetylcholín pre parasympatické terminály a norepinefrín pre sympatické terminály. Uvoľňovanie neurotransmiterov umožňuje mimovoľnú kontrolu viscerálnych orgánov stimuláciou alebo inhibíciou. Toto je regulované štruktúrami centrálneho nervového systému, ako je prefrontálna kôra, hypotalamus, drene a miecha..