L'existence d'un système nerveux est caractéristique des animaux pluricellulaires (vertébrés et invertébrés). Il comprend un ou plusieurs centres nerveux (des ganglions chez les invertébrés) et un système nerveux périphérique constitué par les nerfs. Chez les vertébrés, les centres nerveux correspondent au système nerveux central, qui comprend l'encéphale (situé dans le crâne) et la moelle épinière (dans le canal de la colonne vertébrale). Les nerfs mettent les centres nerveux en relation avec les récepteurs sensoriels, diffus ou groupés en organes des sens (yeux, oreilles, etc.), et avec les organes effecteurs (muscles ou glandes).

Les messages nerveux.

La cellule de base du système nerveux est le neurone, ou cellule nerveuse. Formés d'un corps cellulaire et de ses prolongements (axone et dendrites), les neurones s'associent entre eux pour constituer des nerfs. Le long des neurones sont véhiculés les messages nerveux (influx nerveux) sous la forme d'un potentiel d'action correspondant à une dépolarisation de la membrane plasmique. Le message nerveux se propage à des vitesses pouvant aller de 1 m/s à 100 m/s. Il naît à la suite de la stimulation des récepteurs (récepteurs sensoriels notamm.) ; il emprunte les nerfs sensitifs jusqu'à un centre d'intégration, qui l'analyse et détermine une réponse appropriée. Le message nerveux de la réponse emprunte les nerfs moteurs jusqu'aux organes effecteurs. Si la réponse est automatique (réflexe), l'organe d'intégration peut être uniquement la moelle épinière, d'où partent les nerfs moteurs. Dans le cas d'une réponse volontaire, le message remonte les nerfs sensitifs jusqu'aux aires du cerveau concernées ; la réponse est transmise à la moelle épinière, puis aux organes effecteurs.

Système somatique et végétatif.

Chez les oiseaux et les mammifères – dont l'homme –, on distingue le système nerveux somatique et le système nerveux végétatif (ou neurovégétatif).

Le système nerveux somatique régit les relations du corps avec l'extérieur, notamm. la perception, la communication et la motricité. Il reçoit les informations venues de la peau, des yeux, de la bouche, des oreilles, du nez et des muscles eux-mêmes. Il répond à ces informations par une activité qui peut être volontaire ou réflexe : l'activité volontaire part toujours du cerveau, l'activité réflexe part de centres situés moins haut (bulbe rachidien, moelle épinière). Mais les réflexes peuvent aussi être influencés par le cerveau, qui est le centre situé le plus haut et qui règle toutes les activités en « surveillant » constamment les centres d'activité réflexe.

Le système nerveux végétatif, ou autonome, règle l'activité indépendante de la volonté : ainsi, le cœur, les vaisseaux, les organes du tube digestif fonctionnent sans que nous en ayons conscience et sans intervention de la volonté. Ce système est subdivisé en deux sous-systèmes qui ont chacun des effets opposés sur les mêmes organes : le système sympathique (ou orthosympathique), formé de deux chaînes de ganglions situées de part et d'autre de la colonne vertébrale et de nerfs partant de ces ganglions vers les viscères ; le système parasympathique, formé de centres situés dans la partie terminale de la moelle épinière et dans le bulbe rachidien.

Ces deux systèmes régulent en même temps, par des effets opposés, la vie des organes internes. Ainsi, le système sympathique accélère le rythme du cœur, diminue les contractions et les sécrétions de l'estomac, dilate la pupille des yeux quand la lumière est faible. Au contraire, le système parasympathique ralentit le rythme cardiaque, augmente les contractions et les sécrétions de l'estomac, contracte la pupille à la lumière.