İnsan vücudunun hayatta kalmak için sürdürmesi gereken belirli bir içsel durumu vardır. Homeostaz olarak bilinen bu durum, iç sıcaklık, pH dengesi, elektrolit dengesi ve vücut kompozisyonu gibi faktörleri içerir. Sinir sistemi, homeostazın korunmasından sorumludur. Duyusal nöronlar, beyin, motor nöronlar ve omuriliğin hepsi sinir sistemi ile homeostaz arasındaki ilişkide önemli bir rol oynamaktadır. Sinir sisteminin herhangi bir parçası hasar görürse, homeostazının korunması zor veya imkansızdır.
Sinir sistemi ve homeostazinin negatif bir geri besleme ilişkisi vardır: sinir sistemi iç ve dış uyaranlara veya vücudun normal durumundan sapmaya yanıt verir. Örneğin, çekirdek vücut ısısı çok düşerse, beyin kan damarlarına vücudun çekirdeğinde sıcak kan akmasını engellemek ve tutmak için bir mesaj gönderir. Benzer şekilde, aşırı vücut ısısı terlemeyi tetikler. Vücudun homeostazına bağlı işlevleri beyinde hipofiz bezi ve hipotalamus tarafından kontrol edilir.
Hipofiz bezi, periferik sinir sistemindeki bütün efferent nöronlarla bağlantılıdır. Hipotalamus, talamus ve epithalamus içerir. Bu bezler vücudun açlık, uyku ritimleri ve çeşitli hormonların salgılanması gibi iç fonksiyonlarını düzenler. Hipofiz ayrıca beynin diğer bölümleriyle de iletişim kurar; örneğin, vücutta oksijen yoksa, bu bez medulla oblongata'yı solunum veya kalp atış hızını arttırmaya yönlendirerek vücuttaki oksijenli kanı dolaştırır.
Sinir sistemi ve homeostaz arasındaki ilişkideki bir başka bileşen periferik sinir sistemidir. Omurilikten ayrılan tüm afferent ve efferent sinirlerden oluşur. Afferent sinirler viseral veya duyu organlarından veri alır, verileri elektrik sinyaline dönüştürür ve beyne aktarır. Sinyal beyne ulaştığında, uyarıcıya yanıt vermek için efferent sinirler boyunca kaslara veya salgı bezlerine doğru ilerler.
Periferik sinir sistemi iki bölümden oluşur: somatik sistem ve otonom sistem. Sonuncusu homeostaziden sorumludur; bağırsak duvarları, kalp kası lifleri ve vücut içindeki bezler gibi düz kas liflerine bağlanır. Otonom sinir sistemi ayrıca sempatik ve parasempatik sinir sistemlerine ayrılabilir.
Sinir sistemi ve homeostaz, sempatik ve parasempatik sinir sistemleri yoluyla birbirleriyle ilgilidir. Birincisi, vücudu acil bir duruma yanıt vermeye zorlayan hormonlar üretiyorsa - artan kalp atış hızı, nefes alma, kaslara enerji aktarımı - ikincisi vücudu sakinleştirir, kalp atış hızını düşürür, nefes alır ve sindirimde rol oynar. Adrenalin ve diğer "savaş ya da uçuş" hormonlarının salgılanması, durum boyunca hayati olmayan bütün işlevleri kapatır.
