Hệ thần kinh ngoại biên được tạo thành từ các bó sợi trục dày, được gọi là dây thần kinh, mang các thông điệp qua lại giữa CNS và các cơ, cơ quan và giác quan ở ngoại vi của cơ thể (tức là mọi thứ bên ngoài CNS). PNS có hai phân khu chính: hệ thần kinh soma và hệ thần kinh tự chủ.
Hệ thần kinh soma có liên quan đến các hoạt động theo truyền thống được coi là có ý thức hoặc tự nguyện. Nó tham gia vào việc chuyển tiếp thông tin cảm giác và vận động đến và đi từ thần kinh trung ương; do đó, nó bao gồm tế bào thần kinh vận động và tế bào thần kinh cảm giác. Tế bào thần kinh vận động, mang các chỉ thị từ thần kinh trung ương đến cơ, là các sợi chuyển động (Efferent có nghĩa là 'di chuyển ra xa'). Tế bào thần kinh cảm giác, mang thông tin cảm giác đến thần kinh trung ương, là các sợi hướng tâm (Afferent có nghĩa là 'di chuyển về một phía'). Một cách hữu ích để ghi nhớ điều này là Efferent = thoát ra và Afferent = đến. Mỗi dây thần kinh về cơ bản là một bó tế bào thần kinh tạo thành một siêu xa lộ hai chiều, chứa hàng nghìn sợi trục, cả hướng tâm và hướng tâm.
Hệ thống thần kinh tự chủ kiểm soát các cơ quan nội tạng và các tuyến của chúng ta và thường được coi là nằm ngoài phạm vi kiểm soát tự nguyện. Nó có thể được chia nhỏ hơn nữa thành các bộ phận giao cảm và phó giao cảm (Hình 5). Hệ thống thần kinh giao cảm tham gia vào việc chuẩn bị cơ thể cho các hoạt động liên quan đến căng thẳng; hệ thống thần kinh phó giao cảm có liên quan đến việc đưa cơ thể trở lại các hoạt động hàng ngày. Hai hệ thống có chức năng bổ sung, hoạt động song song để duy trì cân bằng nội môi của cơ thể. Cân bằng nội môi là một trạng thái cân bằng, hoặc cân bằng, trong đó các điều kiện sinh học (như nhiệt độ cơ thể) được duy trì ở mức tối ưu.
Hệ thống thần kinh giao cảm được kích hoạt khi chúng ta phải đối mặt với những tình huống căng thẳng hoặc kích thích cao độ. Hoạt động của hệ thống này thích nghi với tổ tiên của chúng ta, làm tăng cơ hội sống sót của họ. Ví dụ, hãy tưởng tượng rằng một trong những tổ tiên ban đầu của chúng ta, đang đi săn trong một trò chơi nhỏ, đột nhiên làm phiền một con gấu lớn với đàn con của nó. Vào thời điểm đó, cơ thể của anh ta trải qua một loạt các thay đổi - một chức năng trực tiếp của việc kích hoạt giao cảm - chuẩn bị cho anh ta đối mặt với mối đe dọa. Đồng tử của anh ấy giãn ra, nhịp tim và huyết áp của anh ấy tăng lên, bàng quang của anh ấy giãn ra, gan của anh ấy giải phóng glucose và adrenaline tràn vào máu. Cụm thay đổi sinh lý này, được gọi là phản ứng chiến đấu hoặc chạy, cho phép cơ thể tiếp cận nguồn năng lượng dự trữ và nâng cao năng lực cảm giác để có thể chống lại mối đe dọa hoặc chạy trốn đến nơi an toàn.
Mặc dù rõ ràng rằng phản ứng như vậy sẽ rất quan trọng đối với sự tồn tại của tổ tiên chúng ta, những người sống trong một thế giới đầy rẫy những mối đe dọa thực sự về thể chất, nhưng nhiều tình huống gây kích động mạnh mà chúng ta phải đối mặt trong thế giới hiện đại mang tính chất tâm lý hơn. Ví dụ, hãy nghĩ về cảm giác của bạn khi phải đứng lên và thuyết trình trước rất nhiều người hoặc ngay trước khi làm một bài kiểm tra lớn. Bạn thực sự không gặp nguy hiểm về thể chất trong những tình huống đó, nhưng bạn đã tiến hóa để đối phó với mối đe dọa được nhận thức bằng phản ứng chiến đấu hoặc chạy trốn. Loại phản ứng này gần như không thích ứng trong thế giới hiện đại; trên thực tế, chúng ta phải gánh chịu những hậu quả tiêu cực về sức khỏe khi liên tục phải đối mặt với những mối đe dọa tâm lý mà chúng ta không thể chiến đấu cũng như chạy trốn. Nghiên cứu gần đây cho thấy rằng sự gia tăng nhạy cảm với bệnh tim (Chandola, Brunner, & Marmot, 2006) và suy giảm chức năng của hệ thống miễn dịch (Glaser & Kiecolt-Glaser, 2005) là một trong nhiều hậu quả tiêu cực của việc tiếp xúc liên tục và lặp đi lặp lại với căng thẳng các tình huống. Một số khuynh hướng phản ứng với căng thẳng này có thể bắt nguồn từ những trải nghiệm sớm của chấn thương.
Khi mối đe dọa đã được giải quyết, hệ thống thần kinh phó giao cảm sẽ tiếp nhận và đưa các chức năng cơ thể trở lại trạng thái thư giãn. Nhịp tim và huyết áp của người thợ săn mà chúng ta đề cập bên trên trở lại bình thường, đồng tử của ông ấy co lại, giành lại quyền kiểm soát bàng quang và gan bắt đầu dự trữ glucose ở dạng glycogen để sử dụng trong tương lai. Các quá trình phục hồi này có liên quan đến việc kích hoạt hệ thống thần kinh phó giao cảm.
Các nhà tâm lý học đang cố gắng tìm hiểu tâm lý con người bằng cách nghiên cứu hệ thống thần kinh. Tìm hiểu cách thức hoạt động của các tế bào và cơ quan trong cơ thể có thể giúp chúng ta hiểu được cơ sở sinh học của tâm lý con người. Hệ thần kinh bao gồm hai loại tế bào cơ bản: tế bào thần kinh đệm và tế bào thần kinh. Các tế bào thần kinh đệm theo truyền thống được cho là đóng vai trò hỗ trợ cho các tế bào thần kinh, cả về mặt vật chất và chuyển hóa. Tế bào thần kinh đệm cung cấp 'khung xương' mà hệ thần kinh được xây dựng, giúp các tế bào thần kinh xếp hàng chặt chẽ với nhau để cho phép liên lạc giữa các tế bào thần kinh, giúp 'cách điện' cho các tế bào thần kinh, vận chuyển chất dinh dưỡng và chất thải, và làm trung gian cho các phản ứng miễn dịch. Trong nhiều năm, các nhà nghiên cứu tin rằng có nhiều tế bào thần kinh đệm hơn tế bào thần kinh; tuy nhiên, công trình gần đây hơn từ phòng thí nghiệm của Suzanna Herculano - Houzel đã gọi giả thiết lâu đời này thành nghi vấn và đã cung cấp bằng chứng quan trọng rằng có thể có tỷ lệ gần 1:1 giữa tế bào đệm và tế bào thần kinh. Điều này rất quan trọng vì nó cho thấy rằng não người giống với não của các loài linh trưởng khác hơn người ta vẫn nghĩ trước đây (Azevedo và cộng sự, 2009; Hercaulano - Houzel, 2012; Herculano - Houzel, 2009). Mặt khác, các tế bào thần kinh đóng vai trò như những bộ xử lý thông tin được kết nối với nhau cần thiết cho tất cả các nhiệm vụ của hệ thần kinh. Phần này mô tả ngắn gọn cấu trúc và chức năng của tế bào thần kinh.