Çevredeki değişikliklere ve dış uyaranlara tepki göstermek canlıları cansızlardan ayıran temel özelliklerden biridir. Her canlı, dışardan gelebilecek tehlikelere karşı kendisini korumak ve  çevresindeki değişikliklere uyum sağlayabilmek için dış dünyada olup bitenleri algılamak zorundadır. İnsanın ve bütün gelişmiş hayvanların sinir tür değişiklikleri duyularıyla algılar ve vücudun o andaki koşullarına uygun bir yanıt vermesini sağlar. Duyumsama denen bu sürecin yanı sıra, bütün organların çalışmasını denetlemek, yaşamsal etkinliklerin uyum ve eşgüdüm içinde sürmesini sağlamak da sini sisteminin temel görevidir.

En basit canlılarda, örneğin amip tek hücrelilerde dış uyaranlara yanıt verme özelliği vardır. denilebilecek özelleşmiş bir yapıya yalnızca çok hücreli hayvanlarda, süngerlerden üst basamaktaki gruplarda rastlanır. Örneğin süngerlerden gelişmiş olan kitinlilerin  üyelerinden denizanalarında bütün vücuda yayılmış bir sinir ağı bulunur. Bu yüzden hayvanın her bir yerine dokunulduğunda vücudu o noktada büzülerek tepki verir. Ama denizanalarında bütün sinir hücrelerini denetleyecek bir da beyin yoktur. Buna karşılık halkalı solucanlarda, özellikle yer solucanlarında sinir hücreleri baştaki  duyu organlarına yakın yerlerde kümelenerek beyni andıran çok sayıda sinir düğümü oluşturmuştur. Böceklerde ise vücudun her yanından sinirlerin ulaştığı, oldukça belirgin bir beyin vardır.

İnsanlarda sinir sisteminin denetim merkezi beyin ve omuriliktir. Bu iki yapı birlikte merkez sinir sistemi ’ni   oluşturur. Beyinden ve omurilikten çıkan sinirlerin oluşturduğu çevrel sinir sistemi de bu merkezin bütün vücutla bağlantısını sağlar. Nisan dışındaki öbür memelilerde de sinir sisteminin çalışması aynı temele dayanır. Aradaki tek fark  insan beyninde düşünme, akıl yürütme, bellek, duygular gibi insan kişiliğinin ve zekasını oluşturan bütün özelliklerin yönetildiği özel merkezlerin çok gelişmiş olmasıdır.

Sinir sistemi bir yandan vücudun dış dünyayla ilişkisini yönlendirirken, bir yandan da bu kapalı sistemin iç işleyişini denetler. Örneğin kalp atımlarının hızını, solu alıp verme ritmini, bağırsakların ya da idrar kesesinin çalışmasını düzenleyen de beyindir. Ne var ki dışarıdan gelen uyarıları ve sinir sistemimizin bunlara verdiği yanıtları, örneğin üşümeye başladığımızı fark ettiğimiz halde bu iç işleyişin nasıl yönetildiğini fark edemeyiz. Çünkü bu denetim özel bir sinir sisteminin sorumluluğunda, tümüyle istek dışı olarak gelişir. Çalışması beynin bilinç düzeyinin dışında ve bağımsız gibi göründüğü için bu sisteme özerk anlamında otonom sinir sistemi denir. Özetle, sinir sistemi, ayrı görevleri üstlenen, ama birbiriyle bağlantılı olarak çalışan üç temel bölümden oluşur:  Merkez sinir sistemi, çevrel sinir sistemi ve otonom sinir sistemi.

1) Merkez Sinir Sistemi

Bu sistemi oluşturan beyin ile omurilik yumuşak ve çok kolay örselenebilen organlardır. Bu nedenle beyin kafatasının , omurilik de omurganın içine yerleşerek bütün iç ve dış etkenlerden korunmuştur. Ayrıca bu yapıların içinde, her iki organın üstünü örten sağlam bir zar ve bu zarla beyin ya da omurilik arasındaki boşluğu dolduran beyin-omurilik sıvısı bulunur. Gerek zar, gerek sıvı, beyin ile omuriliğin dıştaki kemik yapıya sürtünerek örselenmesini ve dıştan gelecek sarsıntıların bu organlara ulaşmasını engeller.

Sinir sisteminin temel birimi nöron denen sinir hücresidir. Bir sinir hücresi, yaşamı ve işleviyle ilgili bütün kimyasal tepkimelerin denetlendiği bir gövde bölümü ile bu gövdeden çıkan ipliksi uzantılardan oluşur. Dendrit denen kısa ve dallanmış uzantılar dışarıdan gelen uyaranları hücre gövdesine iletir. Akson denen tek ve uzun bir sinir lifi de hücre gövdesinden aldığı uyaranı dışarıya, örneğin başka bir sinir hücresine ya da doğrudan kas, salgıbezi gibi ilgili organlara taşır.

Vücudumuzun her yanı sinirlerle örtülü olduğu halde, sinir hücrelerinin gövdeleri yalnızca beyinde ve omurilikte bulunur. Başka bir değişle, kol ve bacaklarımızdaki, parmak uçlarımızdaki ya da iç organlarımızdaki bütün sinirlerin ana gövdeleri mutlaka sinir merkezlerinden birindedir. Ortasında bir çekirdek bulunan ve rengi griye çalan hücre gövdeleri bir araya kümelenerek, beyindeki ve omurilikteki bozmadde’yi oluşturur. Sinir liflerinin oluşturduğu dokuya ise beyazımsı rengi nedeniyle akmadde denir. Bu dokunun beyaz gözükmesinin nedeni, her lifin miyelin denen beyaz ve yalıtkan bir kılıfla sarılı olmasıdır. Beyinde ve omurilikte sinir hücrelerinin hem gövdeleri, hem uzantıları bulunduğu için bozmadde ile akmadde bir aradadır. Ama bu merkezlerden vücuda dağılan sinirler yalnızca akmaddeden oluşur.

 

2) Çevrel Sinir Sistemi

Beyin ve omurilikteki milyonlarca sinir hücresinin aksonları, işlevlerine göre bir araya toplanarak, sinir dediğimiz beyazımsı kordonları oluşturur. Kısacası , vücuttaki en ince sinir bile tek bir akson değil, özel bir bağdokuyla bir arada tutulan sinir lifleri demetidir. Sinirlerin bu yapısı, her biri yalıtkan bir kılıfla sarılı binlerce iletken telden oluşan telefon kablolarına benzer. Bu iletken tellerden bir bölümü getirici bir bölümü götürücüdür. Getirici olan duyu siniri lifleri, iç organlardan bilgileri ve duyu organlarından gelen duyumları beyne ya da omuriliğe getirir; götürücü olan hareket siniri lifleri ise bu merkezlerden aldıkları yanıtı ilgili organa götürür. Hemen hemen bütün sinirlerde hem duyu, hem hareket siniri lifleri vardır.

Bütün vücuda dağılmış milyonlarca sinire karşılık beyinden ve omurilikte yalnızca 43 çift sinir çıkar. Yani bu merkezlerdeki her çekirdekten (aynı özellikteki sinir hücresi gövdelerinin kümelendiği bozmadde öbeklerinden) aynı işlevi gören iki sinir birden doğar;bunlardan biri sağa, öbürü sola yönelerek vücudun o yanına ilişkin mesajları taşır. Hücre gövdeleri beyinde olan sinirlere kafatası sinirleri, omurilikte olanlara da omurilik sinirleri denir. Bunlar merkezden ayrıldıktan sonra gitgide dallanarak vücudun her yanına yayılır ve çevrel sinir sistemini oluşturur.

Beynin alt yüzünden ve beyin sapından doğan on iki çift kafa tası siniri özellikle baştaki duyu organları ile baş ve boyun bölgesindeki kasların çalışmasını denetler. Bunların bir çifti görme, bir çifti koku, bir çifti işitme siniridir; öbürleri de göz kaslarının, yüzün, çenenin ve dilin hareketlerini yönetir. Örneğin göz bebeklerinin fazla ışıkta daralıp az ışıkta genişlemesi gibi bazı refleks hareketler bu kafa çiftlerinin denetimindedir. İşlevi baş ve boyun bölgesiyle sınırlı kalmayan tek kafa tası siniri ise, yutak, gırtlak, yemek borusu, kalp, akciğerler ve mide gibi iç organlara ilişkin bilgileri taşıyan X. kafa çifti ya da özel adıyla vagus siniridir.

Vagus dışında ki kafatası sinirlerinin kısa olmasına karşılık, omurilikten çıkan bazı sinirlerin uzunluğu 1metreyi aşar. Çünkü bu sinirler vücudun en uzak noktalarına, sözgelimi ayak parmaklarının ucuna kadar ulaşır. Omurilik sinirlerinden her çiftinin kökü ayrı bir omurun içindedir; bu sinirler omurlar arasında ki yarıklardan çıkar ve omurganın iki yanından aşağıya doğru uzanır.

Sinir hücreleri her mesajı, sinir lifi boyunca ilerleyen zayıf bir elektrik akımıyla iletir. Mesajlar, elektronik aygıtların çoğunda olduğu gibi vurular ya da elektrik darbeleri halinde kodlanmıştır; başka bir deyişle, elektrik akımında ki ani ve kısa süreli değişiklikler, hücrenin yorumlayabileceği özel anlamlar taşır.

Liflerin üzerindeki miyelin kılıfı elektrik akımının yavaşlamasını engellediğinden, miyelini kalın liflerde ilerleyen her vuru saniyede elli metre yol alırken, bazı miyelinsiz liflerin ileti hızı saniyede ancak 1metreyi bulur. Elektrik vuruları sinir lifinin sonuna vardığında oradan başka bir hücreye atlamak zorundadır. Bunu sağlamak için, bütün sinir hücreleri arasında sinaps denen özel bağlantılar vardır. Bu bağlantıya ulaşan elektrik vurusu, sinir lifinin ucunda ki kimyasal “iletici” yi açığa çıkarır; bu madde de iletim zincirindeki başka bir sinir hücresini uyararak mesajın hücreden hücreye atlamasını sağlar. İletici işlevini gören kimyasal madde bazı sinir hücrelerinde asetil kolin, bazılarında noradrenalindir. Böylece bir dizi nöron mesajların uzun bir yol boyunca taşınmasını sağlar. Üstelik sinapslarda bazen çok sayıda sinir hücresi birbiriyle bağlantı kurduğu için, sistem sanıldığından daha da karmaşıktır.

3) Refleks Hareketler

Çevrel sinir sistemi, sinir hücrelerinden oluşan karmaşık sinir ağı aracılığıyla merkez sinir sistemine sürekli bir bilgi akışı sağlar. Böylece beyin ya da omurilik kaslara komutlar göndererek vücudun hareketliliğini denetler. Sinir sisteminin işleyişini yansıtan en basit örnek çizimde gösterilen refleks harekettir. Parmağınıza bir diken battığında, derideki duyu sinirleri bunu saptayarak omuriliğe ve ağrı duyumunun algılanacağı beyne gönderir. Daha siz parmağınızdaki ağrıyı duymadan, beyin hemen elinizi çekmeniz için gerekli komutu kol kasına göndermiş ve vücudun daha fazla zarar görmesini engellemiştir. Sinirlerin ileti hızı çok yüksek olduğu için bütün bunlar saniyeden daha kısa bir sürede olup biter.

Bir sandalyeye rahatça oturup bacak bacak üstüne atar ve diz kapağının hemen altına sertçe vurursanız bacağınız ileriye doğru fırlar. Bu reflekste de baldır kaslarındaki duyu sinirleri kaslara hafif bir basınç uygulandığını omuriliğe iletir; omurilik ise bu basınca dayanabilmesi için kasların kasılması gerektiğini bildirir. Beynin denetiminden geçmeksizin doğrudan omuriliğin komutlarıyla gerçekleşen bu tip reflekslere omurilik refleksi denir.

Diz kapağı refleksinin sınanması, özellikle omuriliğin işleyişi konusunda bilgi veren önemli bir tanı yöntemidir.

 

4)İstemli Hareket

Bizim bilgimiz ve isteğimiz dışında gelişen bu refleks hareketleri yanı sıra beynimiz, istediğimiz her hareketi yapmamız için gereken sinir iletisini de düzenler. Örneğin, yere düşen bir kalemi almak istediğimizde ya da odanın öbür ucuna yürümeyi düşündüğümüzde, bu hareketleri yapmak için gereken bütün kas hareketlerini beyin yönetir.

Basit bir hareketmiş gibi görünmesine karşılık yürümek bile bir dizi kasın görev aldığı çok karmaşık bir harekettir. Bebekler yürümeyi yeni yeni  öğrenirlerken beyinleri de bu kas kasıntılarını nasıl denetleyeceğini öğrenir.

 

5)Otonom Sinir Sistemi

Otonom sinir sistemi beynin tabanındaki özel bir bölgenin yönetimindedir. Hipotalamus denen bu bölge, kalbe, akciğerlere, böbreklere, bağırsaklara ve öbür içorganlara gönderdiği komutlarla vücuttaki bütün yaşamsal işlevlerin aksamadan sürmesini sağlar. Otonom sinir sistemi bu denetimi, birbirine karşıt etki yaratan sempatik ve parasempatik sinirler aracılığıyla yürütür. Genel olarak sempatik sinirler organların çalışmasını hızlandırır; parasempatik sinirler ise yavaşlatır. Hemen her organa bu iki sinir grubundan birer kol ayrıldığı için bunların karşıt etkileri dengelenir ve organın düzenli çalışması sağlanmış olur. Hipotalamus ayrıca birçok önemli hormonun yapımını da denetler.

Sinir sisteminin en güç kavranan özelliği duyguların ve kişilik özelliklerinin denetlenmesidir. İnsan beyninin bu karmaşık üst düzey işlevi, insanın bazen kendi çıkarlarını ya da güvenliğini bile tehlikeye atarak içgüdülerini  ve reflekslerini bastırmasını sağlar. Örneğin insanlar çok güçlü bir inanç uğruna ölümü bile göze alabilir