Il sistema nervoso umano può essere diviso in sistema nervoso somatico, agente sui muscoli striati (escluso il cuore, naturalmente) e sistema nervoso autonomo o viscerale, agente sui muscoli lisci. Il sistema nervoso autonomo è costituito a sua volta da due componenti: i sistemi ortosimpatico e parasimpatico. Entrambi questi sistemi sono prevalentemente deputati all'innervazione motoria, ma presentano anche fibre sensitive (come ad esempio i barocettori).
Le fibre motorie (primo neurone) del sistema nervoso autonomo (sia orto che para) escono tramite la radice anteriore del midollo spinale, ma non giungono direttamente all'organo bersaglio (come gli alfa motoneuroni del sistema somatico): possiedono una sinapsi, esternamente al midollo spinale, con un secondo neurone motore che poi raggiungerà l'obbiettivo.
Il primo neurone, uscito dal midollo, percorre un breve tatto assieme al nervo spinale.
Successivamente, tramite il ramo comunicante bianco, esce dal nervo spinale e raggiunge la catena gangliare periferica*. Una volta giunto all'interno di un ganglio il neurone primario ha tre possibilità:
1) fare sinapsi col secondo neurone (quello che arriverà all'obbiettivo) che si ricongiunge al nervo spinale tramite il ramo comunicante grigio.
2) rientrare esso stesso, attraverso il ramo comunicante grigio, nel nervo spinale, e contrarre sinapsi, in un altro ganglio, con il secondo neurone solo quando sarà giunto in prossimità dell'obbiettivo. Il ganglio può trovarsi nelle vicinanze o all'interno dell'obbiettivo.
3) uscire dal ganglio ma non rientrare nel nervo spinale e contrarre sinapsi, in un altro ganglio, con il secondo neurone solo quando sarà giunto in prossimità dell'obbiettivo.
In tutti e tre i casi nel ganglio il neurone emette almeno due collaterali, uno diretto verso l'alto della catena gangliare e l'altro verso il basso. Questi collaterali, che poi prendono sinapsi con altri neuroni ed altri collaterali, fanno sì che un potenziale che percorra un neurone del sistema nervoso autonomo influenzi molti neuroni secondari. In questo modo quando il sistema nervoso autonomo riceve uno stimolo, anche circoscritto, risponde con una azione che interessa una porzione notevole dei tessuti da lui innervati (al contrario il sistema nervoso somatico è capace di eccitare unità motorie molto ristrette: si pensi alla possibilità di muovere un singolo dito o una sua parte).
(*) Ai lati anteriore destro e sinistro della colonna vertebrale ci sono due colonne di gangli (una per lato), detti paravertebrali, comunicanti tra loro a formare una specie di collana. Essi ricevono i neuroni primari del sistema nervoso autonomo.
Alcuni neuroni primari del sistema ortosimpatico giungono fino alla zona midollare della ghiandola surrenale, e poiché essi hanno ancòra incontrato il loro ganglio si può affermare che (dal punto di vista embriologico) la ghiandola surrenale sia un ganglio che nella evoluzione si è modificato. I neuroni stimolano la messa in circolo di adrenalina, da parte della ghiandola surrenale. La rete di collaterali prima descritta fa si che l'eccitazione di un qualunque nervo ortosimpatico possa indurre la liberazione di adrenalina.
L'ortosimpatico eccitatorio e inibitorio - sistema adrenergico
Il sistema nervoso autonomo ortosimpatico è situato nella parte toracica e lombare (prime due vertebre) del midollo spinale All'interno del midollo spinale esso è situato nelle corna anteriori della sostanza grigia.
Il sistema nervoso ortosimpatico ha funzione principalmente eccitatoria, ma anche inibitoria. Poichè però in entrambi i casi esso fa uso di noradrenalina per "contattare" gli organi bersaglio, è necessario che esistano diversi recettori, in modo che alcuni vengano eccitati dalla noradrenalina, altri inibiti. I recettori per l'adrenalina conosciuti al giorno d'oggi sono di cinque tipi: alfa 1 e 2; beta 1, 2 e 3.
Il sistema ortosimpatico, che sfrutta la noradrenalina come neurostrasmettitore tra la fibra post-gangliare e l'organo bersaglio, può essere definito un sistema adrenergico. Tra i neuroni pre- e post-gangliare viene usata, come neurotrasmettitore, l'acetilcolina.
Il sistema nervoso parasimpatico - sistema colinergico
Il sistema nervoso parasimpatico è concettualmente analogo all'ortosimpatico: possiede fibre pre e post-gangliari e nei gangli origina i collaterali prima visti. Esso è situato in quelle zone del midollo spinale non occupate dall'ortosimpatico, ossia nelle zone sacrale e craniale (midollo allungato). Il midollo sacrale presenta la sostanza grigia con la classica struttura "a farfalla" (come è nel resto del midollo); mentre nel midollo craniale la sostanza grigia si trova sottoforma di nuclei divisi tra loro dal passaggio di fasci ascendenti e discendenti (sostanza bianca).
Il più importante tra i nuclei è il nucleo del nervo vago (X° nervo encefalico), le cui fibre pre-gangliari si portano fino agli organi bersaglio, vicino ai quali o nei quali c'è il ganglio, dal quale parte il neurone post-gangliare che "contatta" gli organi stessi.
Come per l'ortosimpatico così anche per il parasimpatico il mediatore chimico della sinapsi tra i neuroni pre- e post-gangliare è rappresentato dall'acetilcolina. Il sistema parasimpatico, che sfrutta l'acetilcolina anche come neurostrasmettitore tra la fibra post-gangliare e l'organo bersaglio, può essere definito un sistema colinergico.
I distretti a doppia e singola innervazione
Molti distretti corporei presentano una doppia innervazione, ossia ricevono fibre motrici sia dall'orto che dal parasimpatico. Solitamente in questi casi l'ortosimpatico è responsabile dell'eccitazione, il parasimpatico dell'inibizione (ma le parti possono anche invertirsi! vedi esempio seguente) Nel caso un distretto presenti una innervazione singola significa che o l'eccitazione o l'inibizione non necessitano di particolari organizzazioni nervose Per esempio nei vasi sanguigni è presente solo l'innervazione ortosimpatica (che in questo caso ha funzione inibente o vasocostrittrice) poiché la vasodilatazione è causata meccanicamente dalla pressione del sangue, e dunque sarebbe superflua una innervazione con potere vasodilatatore (che in questo caso, se ci fosse, sarebbe organizzata dal parasimpatico).