Det perifere nervesystem er en forlængelse af det centrale nervesystem. Dets overordnede funktion er at transportere information fra centralnervesystemet til andre dele af kroppen for at opretholde normal kropsfunktion. Det gør det muligt for kroppen at reagere frivilligt og ufrivilligt på enhver stimuli. Det er sammensat af bundfibre af nervefibre, der ligger uden for hjernen og rygmarven. Nogle af nervefiberknipperne fortsætter med at være inderve knoglemuskler og sensoriske receptorer. Disse fibre omfatter det somatiske nervesystem. De resterende nervefibre indervier indvendige organer, glatte muskler, kirtler og blodkar. Disse fibre omfatter det autonome nervesystem.
Det somatiske nervesystem er sammensat af nerver, der stammer fra rygmarven. Nerver, der leverer muskler på hovedet, stammer fra hjernen. Det består af motorneuroner, der leverer skeletmuskler for at tillade bevægelse. Dens akson er kontinuerlig fra rygmarven til knoglemuskulaturen og danner det neuromuskulære kryds. Den neuromuskulære knudepunkt er en vigtig struktur til neurotransmission for at stimulere muskelsammentrækning. Inhibering af bevægelse sker gennem hæmmende veje fra det centrale nervesystem.
Rummet mellem den motoriske neuron og knoglemusklerne kaldes en synaptisk spalte. Motorens neurons aksonterminal frigiver neurotransmitteren, acetylcholin, som er den eneste neurotransmitter for det somatiske nervesystem. Acetylcholin opbevares i vesikler placeret på den knaplignende terminale ende af nervefibre, kaldet en terminalknap. Terminalknappen indeholder calciumkanaler. Når calcium frigives tilstrækkeligt, udløser dette frigivelse af acetylcholin fra vesiklerne i det synaptiske spalte. Acetylcholin binder til nikotiniske kolinergiske receptorer, som aktiverer en række kemiske reaktioner, der ændrer den ioniske sammensætning af motorendepladen.
Frigivelsen af acetylcholin stimulerer åbningen af ioniske kanaler for natrium og kalium. Ioniske partikler har en elektrisk ladning og koncentrationsgradient. Denne reaktion bevæges normalt natrium indad og kalium udad, hvilket forårsager en depolarisering af motorens endeplade. Dette tillader elektrisk strøm at strømme fra den depolariserede motorendeplade og tilstødende områder, der udløser åbningen af spændings-gatede natriumkanaler. Dette udbreder et handlingspotentiale i hele effektororganet, som er knoglemusklerne. Den initierede elektriske potentialaktivitet spreder sig i hele muskelen, hvilket tillader sammentrækning af knoglemuskelfibre. Den førnævnte kæde af begivenheder muliggør frivillig kontrol af muskelgrupper, der er essentiel for bevægelse.
Den autonome nervesystem er systemet består af nerver, der stammer fra hjernen og rygmarven. Det er også kendt som det viscerale nervesystem, fordi dets nervebundter fortsætter med at levere viscerale organer og andre indre strukturer. Dens akson er diskontinuerlig og adskilles af en ganglion, der danner en to-neuron kæde. Det autonome nervesystem har to funktionelt forskellige underafdelinger. Den sympatiske opdeling gør det muligt for den menneskelige krop at reagere ufrivilligt på nødsituationer og skabe et ”kamp eller fly” -respons. Den parasympatiske deling muliggør normale viscerale funktioner ved at tillade lagring af energi til at spare på kroppens reserver.
De autonome nervesystemets preganglioniske neuroner frigiver acetylcholin i det synaptiske område, som binder til nikotiniske kolinerge receptorer ved den postsynaptiske membran. I parasympatiske nervesystem frigiver post-ganglioniske neuroner også acetylcholin, som binder til muscarinreceptorer placeret i spytkirtler, mave, hjerte, glatte muskler og andre kirtelstrukturer. I det sympatiske nervesystem frigiver post-ganglioniske neuroner norepinephrin, som binder til alpha-1-receptorer i glatte muskler, beta-1-receptorer i hjertemuskelen, beta-2 i glatte muskler og alfa-2 adrenerge receptorer.
Både de sympatiske og parasympatiske nervefibre er til stede i alle viscerale organer. De vigtigste effektororganer, der regulerer homeostatiske organer, er hud, lever, bugspytkirtel, lunger, hjerte, blodkar og nyrer. Nervefibre fra de sympatiske og parasympatiske underafdelinger er komplementære i funktion for at tillade ufrivillige mekanismer, der bevarer de interne homeostatiske mekanismer. Huden tjener til at regulere kroppens kernetemperatur ved at bevare eller bevare vandtab fra svedkirtler. Leveren og bugspytkirtlen regulerer metabolismen af glukose og lipider. Lungerne regulerer koncentrationen af ilt og sure partikler i blodet ved at tillade iltindånding og kuldioxidudånding. Hjertet og blodkarene regulerer blodtrykket gennem hjerterytmiske knudepunkter, og blodkarets vægdiameter ændres. Nyrerne regulerer udskillelsen af toksiner i kroppen. Det fungerer også synergistisk med lungerne for at opretholde normale pH-niveauer i blodet.
De somatiske og autonome nervesystemer har fremtrædende anatomiske og strukturelle forskelle, der giver anledning til forskellige funktioner. Somatiske nerver kommer overvejende fra rygmarven og er sammensat af motoriske neuroner, der rejser til knoglemusklerne. Det frigiver acetylcholin, som stimulerer frivillig sammentrækning af knoglemuskler. Dets funktion styres af strukturer i centralnervesystemet, såsom den motoriske cortex, basale ganglier, lillehjernen, hjernestammen og rygmarven. På den anden side kommer autonome nerver fra både rygmarven og hjernen, der rejser til forskellige indre organer, glatte muskler, kirtler og blodkar. Det består af en to-neuronkæde med et preganglionisk område, der frigiver acetylcholin, og et post-ganglionisk område, der frigiver acetylcholin til parasympatiske terminaler og norepinephrin til sympatiske terminaler. Neurotransmitter frigivelse tillader ufrivillig kontrol af viscerale organer ved stimulering eller inhibering. Dette reguleres af strukturer i centralnervesystemet som den prærontale cortex, hypothalamus, medulla og rygmarv.