Periferní nervový systém je rozšířením centrálního nervového systému. Jeho celkovou funkcí je přenášet informace z centrálního nervového systému do jiných částí těla, aby byla zachována normální funkce těla. Umožňuje tělu dobrovolně a nedobrovolně reagovat na jakékoli podněty. Skládá se ze svazků nervových vláken, které leží za mozkem a míchou. Některé svazky nervových vláken inervují kosterní svaly a smyslové receptory. Tato vlákna tvoří somatický nervový systém. Zbývající nervová vlákna inervují viscerální orgány, hladké svaly, žlázy a krevní cévy. Tato vlákna tvoří autonomní nervový systém.
Somatický nervový systém se skládá z nervů, které pocházejí z míchy. Nervy, které zásobují svaly na hlavě, pocházejí z mozku. Skládá se z motorických neuronů, které zásobují kostrové svaly a umožňují tak pohyb. Její axon je spojitý od míchy do kosterního svalu a tvoří neuromuskulární křižovatku. Neuromuskulární spojení je důležitou strukturou pro neurotransmise, která stimuluje svalovou kontrakci. K inhibici lokomoce dochází inhibičními cestami pocházejícími z centrálního nervového systému.
Prostor mezi motorickým neuronem a kosterním svalem se nazývá synaptický rozštěp. Axonový terminál motorických neuronů uvolňuje neurotransmiter, acetylcholin, který je jediným neurotransmiterem pro somatický nervový systém. Acetylcholin je uložen ve vesikulách umístěných na knoflíkovém terminálním konci nervového vlákna, které se nazývá terminální tlačítko. Tlačítko terminálu obsahuje kanály vápníku. Když je vápník dostatečně uvolňován, to spouští uvolňování acetylcholinu z vezikul do synaptické štěrbiny. Acetylcholin se váže na nikotinové cholinergní receptory, které aktivují řadu chemických reakcí, které mění ionické složení motorické endplate.
Uvolňování acetylcholinu stimuluje otevření iontových kanálů pro sodík a draslík. Iontové částice nesou elektrický náboj a koncentrační gradient. Tato reakce obecně pohybuje sodíkem dovnitř a draslíkem ven a způsobuje depolarizaci koncové desky motoru. To umožňuje, aby elektrický proud teče z depolarizované koncové desky motoru a sousedních oblastí, čímž se spustí otevření sodíkových kanálů s napětím. Tím se šíří akční potenciál v celém efektorovém orgánu, kterým je kosterní sval. Zahájená aktivita elektrického potenciálu se šíří po celém svalu, což umožňuje kontrakci vlákniny kosterního svalu. Výše uvedený řetězec událostí umožňuje dobrovolnou kontrolu svalových skupin, které jsou nezbytné pro pohybovou aktivitu.
Autonomní nervový systém je složen z nervů, které pocházejí z mozku a míchy. To je také známé jako viscerální nervový systém, protože jeho nervové svazky pokračují dodávat viscerální orgány a další vnitřní struktury. Její axon je nespojitý a je oddělen ganglionem, který tvoří řetězec dvou neuronů. Autonomní nervový systém má dvě funkčně odlišné subdivize. Sympatická divize umožňuje lidskému tělu nedobrovolně reagovat na mimořádné situace a vytvářet tak „boj nebo útěk“. Parasympatické rozdělení umožňuje normální viscerální funkce tím, že umožňuje ukládání energie pro zachování tělesných rezerv.
Preganglionové neurony autonomního nervového systému uvolňují acetylcholin v synaptické oblasti, která se váže na nikotinové cholinergní receptory v postsynaptické membráně. V parasympatickém nervovém systému uvolňují postgangliové neurony také acetylcholin, který se váže na muskarinové receptory umístěné ve slinných žlázách, žaludku, srdci, hladkých svalech a dalších žlázových strukturách. V sympatickém nervovém systému uvolňují postgangliové neurony norepinefrin, který se váže na alfa-1 receptory v hladkých svalech, beta-1 receptory v srdečním svalu, beta-2 v hladkých svalech a alfa-2 adrenergní receptory.
Ve všech viscerálních orgánech jsou přítomna jak sympatická, tak parasympatická nervová vlákna. Hlavními efektorovými orgány, které regulují homeostatické orgány, jsou kůže, játra, slinivka břišní, plíce, srdce, krevní cévy a ledviny. Nervová vlákna ze sympatických a parasympatických subdivizí jsou ve své funkci komplementární a umožňují nedobrovolné mechanismy, které zachovávají vnitřní homeostatické mechanismy. Kůže slouží k regulaci teploty jádra těla tím, že chrání nebo zachovává ztrátu vody z potních žláz. Játra a pankreas regulují metabolismus glukózy a lipidů. Plíce regulují koncentraci kyslíku a kyselých částic v krvi tím, že umožňují inhalaci kyslíku a výdech oxidu uhličitého. Srdce a krevní cévy regulují krevní tlak prostřednictvím srdečních rytmických uzlin a změnou průměru stěny cév. Ledviny regulují vylučování toxinů v těle. Funguje také synergicky s plicemi, aby udržel normální hodnoty pH v krvi.
Somatické a autonomní nervové systémy mají výrazné anatomické a strukturální rozdíly, které způsobují různé funkce. Somatické nervy pocházejí převážně z míchy a jsou složeny z motorických neuronů, které putují do kosterního svalu. Uvolňuje acetylcholin, který stimuluje dobrovolnou kontrakci kosterních svalů. Jeho funkce je řízena strukturami centrálního nervového systému, jako je motorická kůra, bazální ganglie, mozeček, mozkový kmen a mícha. Na druhé straně autonomní nervy pocházejí jak z míchy, tak z mozku, který cestuje do různých vnitřních orgánů, hladkých svalů, žláz a krevních cév. Skládá se z dvou neuronového řetězce s preganglionickou oblastí, která uvolňuje acetylcholin, a postganglionické oblasti, která uvolňuje acetylcholin pro parasympatické terminály a norepinefrin pro sympatické terminály. Uvolňování neurotransmiterů umožňuje nedobrovolnou kontrolu viscerálních orgánů stimulací nebo inhibicí. To je regulováno strukturami centrálního nervového systému, jako je prefrontální kůra, hypothalamus, medulla a mícha.