Нервова система виконує дві основні функції:
1. Забезпечення адекватних реакцій організму на постійно мінливі умови зовнішнього середовища.
2. Регуляція і координація роботи внутрішніх органів.
В основі уявлень про нервової регуляції функцій лежить вчення про рефлексе.Рефлекс визначається як відповідна реакція організму на роздратування, здійснювана за участю нервової системи. При цьому не кожна відповідна реакція організму є рефлексом. Наприклад, синяк у відповідь на механічне подразнення виникає за рахунок розриву судин шкіри і згортання крові; проте нервова система не приймає в цьому участі, і поява синця можна назвати рефлексом. Для того, щоб забезпечити відповідну реакцію, НС повинна в першу чергу отримати інформацію про поточну ситуацію від органів почуттів. На підставі цієї інформації, а також сигналів від центрів пам'яті, потреб, мотивацій та деяких інших НС «приймає рішення» про те, яка реакція у відповідь буде найбільш оптимальною. Після цього НС посилає імпульси до виконавчих органів (м'язів або залоз), які і здійснюють відповідну реакцію.
Зрозуміло, що для здійснення рефлексу в першу чергу необхідно, щоб нервове збудження, яке виникає в ЦНС у відповідь на будь-яке подразнення, дійшло до виконавчого органу. Структурною основою здійснення цього процесу служить рефлекторна дуга.
Рефлекторна дуга - шлях, по якому проходить нервовий імпульс в ході реалізації рефлексу. Вона складається з п'яти відділів: 1) рецептор; 2) чутливий нейрон, що передає імпульс в ЦНС; 3) нервовий центр; 4) руховий нейрон; 5) робочий орган, що реагує на отримане роздратування.
Рецептор - чутливе освіту, яке трансформує енергію подразника в нервовий процес (як правило, електричне збудження). За рецептором йде чутливий нейрон, що знаходиться в периферичної нервової системи. Периферичні відростки (дендрити) таких нейронів утворюють чутливий нерв і йдуть до рецепторів, а центральні (аксони) входять в ЦНС і формують синапси на її вставних нейронах. У деяких випадках (шкірна чутливість, нюх) рецепторами є закінчення периферичних відростків чутливих нейронів. У цьому випадку перші два відділи рефлекторної дуги утворені одним і тим же нейроном. Уставний нейрон ЦНС (або, точніше, нейрони, тому що їх зазвичай декілька) є нервовим центром кожного конкретного рефлексу. Аксони вставних нейронів утворюють синапси на рухових нейронах, по аксонах яких нервовий імпульс в свою чергу доходить до виконавчого органу, викликаючи відповідну діяльність. Аксони рухових нейронів утворюють рухові нерви.
Таким чином, в дуги навіть простих рефлексів входить зазвичай близько 5-10 послідовно розташованих нейронів. У найпростішому випадку в рефлекторну дугу входить тільки два нейрона - чутливий і руховий. Прикладами таких рефлексів можуть бути колінний, що виникає у відповідь на удар по сухожиль чотириголового м'яза стегна, або ахилові, що виникає у відповідь на удар по сухожиль литкового м'яза (див. Рис. 18).
Для більш адекватного розуміння регуляції роботи організму необхідно докладніше розібрати поняття «нервовий центр». Нервовий центр - це група нейронів, необхідна для здійснення певного рефлексу або більш складних форм поведінки. Нервовий центр переробляє інформацію, яка надходить до нього від органів чуття або від інших нервових центрів і, в свою чергу, посилає команди до периферичних органів (м'язів і залоз) або іншим нервовим центрам.
У безхребетних тварин нервовий центр може складатися тільки з декількох нейронів. Так, у морського молюска аплізіі роботою серця керують тільки чотири нейрона. У хребетних нервові центри входять до складу ЦНС і можуть включати тисячі і навіть мільйони нейронів.
Кожен нервовий центр знаходиться в певному місці нервової системи. Наприклад, дихальний центр, який регулює роботу дихальних м'язів, знаходиться в довгастому мозку. При руйнуванні цього центру дихання припиняється. Але насправді в диханні беруть участь багато інших нейрони. Так, нервові волокна від дихального центру в довгастому мозку йдуть до груп рухових нейронів спинного мозку, безпосередньо керуючих дихальними м'язами. У вароліевом мосту є нервовий центр, який регулює правильне чергування вдиху і видиху. Вищий центр головного мозку - кора великих півкуль - теж бере участь в диханні, завдяки чому дихання можна регулювати довільно. Те ж саме можна сказати про більшість інших функцій організму (переміщення в просторі, руху очей, реакції на біль і т.д.). Тому в широкому сенсі слова нервовий центр - це все структури, узгоджено впливають на виконання тієї чи іншої функції.
Саме завдяки рефлекторному принципом нервова система забезпечує процеси саморегуляції. Якщо який-небудь фізіологічний параметр надмірно зменшується, то автоматично (рефлекторно) включаються механізми, що забезпечують його збільшення. І навпаки, якщо який-небудь параметр збільшується, включаються механізми його зменшення. Наприклад, при підвищенні температури тіла ВНС забезпечує розширення судин шкіри і потовиділення, завдяки чому видаляються надлишки тепла. Такий принцип функціонування називається ще механізмом негативного зворотного зв'язку.
У деяких фізіологічних системах виявлено також механізм позитивного зворотного зв'язку, завдяки якій процес, виникнувши, деякий час посилює і підтримує себе сам.
Для пояснення механізмів саморегуляції російський фізіолог академік П. К. Анохін запропонував концепцію «функціональної системи».
Функціональна система - тимчасове або постійне об'єднання різних елементів нервової системи (від рецепторів до виконавчих органів), що виникло або існуюче для виконання будь-якої конкретної фізіологічної завдання. Дуже важливим у цій концепції є ідея про те, що при виконанні будь-якої дії інформація про його результати надходить в ЦНС (у формі імпульсів від відповідних рецепторів). Ця ланка функціональної системи замикає рефлекторну дугу в кільце. Якщо результат дій частково або повністю не відповідає очікуваному, то ЦНС за механізмом зворотного зв'язку направляє перебіг реакцій в необхідну сторону. Таким чином, поведінка будується за принципом безперервного кільцевого взаємодії організму і середовища, постійної оцінки результатів діяльності - принципу рефлекторного кільця. Цей принцип суттєво доповнює уявлення про рефлекторну дугу, відоме ще з часів Р. Декарта.