İnsanda bulunan sinir sistemi üzerine kapsamlı araştırmalar ve detaylı tersine mühendislik çalışmaları yapılmaktadır. Vücut içerisindeki sinir ağının karmaşıklığı ve çok sayıda akson uçlarının birden fazla nöron ile bağlantıya izin vermesi araştırmacıların yavaş ilerleme sağlamasına neden olmaktadır. Sinir sistemi çevresel ve merkezi sinir sistemi olmak üzere ikiye ayrılır.
Merkezi sinir sistemi ara nöronlar ve motor nöronların hücre gövdelerinden oluşur. Merkezi sinir sistemini beyin ve omurilik olmak üzere ikiye ayırabiliriz. Bu iki yapı birlikte sıkı bir uyum içerisinde merkezi sinir sistemini oluşturur.
Sinir sisteminin ana merkezi olan beyinde yaklaşık 100 milyar nöron bulunmaktadır. İnsanlarda ortalama 1.3-1.5 kg ağırlığındadır. Yapısındaki sert zar kafatası kemiklerine yapışıktır. Bu sayede beyin dış etkilerden daha iyi korunur.
NOT: Beyin büyüklüğünün zeka ile bağlantılı olmadığı yapılan araştırmalarla bulunmuştur. Zekanın, beyin kıvrımlarına, sinaps sayısına, beyin-omurilik sıvısı yoğunluğuna vb. faktörlere göre oluştuğu düşünülmektedir, ancak herhangi bir kanıt henüz keşfedilmemiştir.
Ek bilgi: Embriyoda ilk önce omurilik oluşumu gözlenir. Bu nedenle hareket, duyu, beslenme gibi çeşitli faaliyetler önce omurilik tarafından kontrol edilir. Gelişim ilerledikçe faaliyetler beynin kontrolüne geçer.
İnsan beyni ön, orta ve arka beyin olmak üzere üç bölümde incelenir.
Ön beyin iki bölgeye ayrılır: uç beyin ve ara beyin.
Ponsun üzerinde beyincik ile ara beyin arasındaki bölüme orta beyin denir. Görme ve işitme duyularının refleks merkezidir. Cismin görüntüsü tam belirmeden başın görüntü yönüne doğru çevrilmesi, parlak ışıkta göz bebeğinin küçülmesi, az ışıkta büyümesi gibi görme reflekslerinin merkezidir. Kas tonusu olarak adlandırılan kasların hafif şekilde kasılı kalmasını sağlayan merkez de orta beyinde bulunur.
Omurilik ile orta beynin birleşme bölgesinde yer alan, birçok nöronun geçiş yollarının bulunduğu yerdir. Arka beyin üç kısımda incelenir: beyincik, omurilik soğanı ve pons.
Sırtta omurganın içerisinde yaklaşık 45-50 cm uzunluğa sahip olan sinir kordonuna omurilik denir. Omurilik yapısının en dışında omurga kemikleri bulunur. Omurilikte beyinde olduğu gibi sert zar, örümceksi zar, BOS sıvısı, ince zar, omuriliğin ak maddesi, omuriliğin boz maddesi ve en içte BOS sıvısı ile dolu olan omurilik kanalı bulunur.
Omurilik refleks tepkilerinden sorumlu olunan bölgedir. Uyarılara karşı istemsiz ve aniden oluşturulan tepkilere refleks denir. Refleksler çoğunlukla istemli kontrol edilemez. Refleks olaylarının omurilikten yönetilmesi hareketin beyne iletileceği ve değerlendirileceği süreyi kısaltarak canlılar için dış uyarılara hızlı tepki vermeyi sağlar. Omurilikte refleks oluşurken impulsun izlediği yola refleks yayı denir.
Beynin omurilikteki refleksleri bilinçli bir şekilde baskılaması da mümkündür. Örneğin elimize iğne batınca refleks ile hızlıca elimizi çekeriz, ancak aşı yapılacağı zaman iğne batmasına refleksif bir tepki göstermeyiz. Beyin kaçmamamız gerektiği için omurilik refleksini baskılamaya çalışır.
Refleksler kendi içerisinde kalıtsal (doğuştan gelen) refleksler ve şartlı (kazanılmış) refleksler olmak üzere ikiye ayrılır. Şartlı refleksler beyin tarafından öğrenildikten sonra alışkanlık olarak omuriliğe devredilen davranışları kapsamaktadır. Şartlı reflekslerin tekrar beyin tarafından düzeltilmesi mümkündür.
Çevresel sinir sistemi, organizmaya içeriden ve dışarıdan gelen uyarıları reseptörlerle alır ve merkezi sinir sistemine iletir. Çevresel sinir sisteminde beyin ve omurilikten çıkan sinirler ve bu sinirlerin hücre gövdelerinden oluşan gangliyon denilen sinir düğümleri yer alır.
Beyin ve omurilikten çıkıp vücuda dağılan sinirlerden oluşur. Bu sinirler merkezi sinir sistemi ile vücudun diğer bölümleri arasında uyartıları (impulsları) taşıyan geniş bir sinir ağı oluşturur. Beyinden 12 çift, omurilikten 31 çift olmak üzere toplamda 43 çift sinir çıkışı gözlemlenir. Beyinden çıkan 10. çift sinire vagus siniri denir; bu sinir sindirim sistemi hariç iç organların çalışmasını yavaşlatır.
Çevresel sinir sistemi otonom (istemsiz) ve somatik (istemli) olmak üzere ikiye ayrılır.
Bilinçsiz ve istemsiz çalışan sinir sistemidir. İç organlara, düz kaslara, damarlara giden sinirlerden oluşmaktadır. Otonom sinir sisteminde genelde düzenli ve sistemli bir veri akışı bulunur. Bu yüzden nöronlarda hızlı iletim sağlayan miyelin kılıf bulunmaz. Beyinin zarar gördüğü durumlarda otonom sinir sistemi hasar görmediyse ve çalışıyorsa, kişi yaşamaya bitkisel hayatta devam eder.
Bilinçli yapılan hareketleri kontrol eden sinir sistemine somatik sinir sistemi denir. İskelet kaslarına giden miyelin kılıflı motor nöronlardan oluşur. Bu nöronların gövdeleri beyin veya omuriliktedir. Bu sinir sistemi; konuşma, yazma, koşma gibi istemli tepkileri kontrol eder.