Otonom Sinir Sistemi Gerilim, öfke ve tehlike gibi durumlarda, sinir sisteminin bir başka bölümü uyarılır. Otonom sistem denilen bu bölüm, vücudun iç organlarını kontrol eder. En önemli görevi, kalp atışlarını, soluk alışı, tansiyonu, belirli endokrin bezlerini ve idrar torbasını denetlemektir.
Ne var ki, bir tehlike belirdiğinde, vücudumuzun içinde pek çok değişiklik olur. Gözbebekleri büyür, saçlar ve vücut tüyleri dikleşir, kalp atışları hızlanır, karaciğer daha fazla glikoz salgılar. Tehlike geçtiğinde bütün bunların gereksiz olduğu görülecektir. Fakat bu durum, vücudumuzun kendisini her türlü kötü olasılığa karşı hazırlamasıdır.
Otonom sinir sistemi, sempatik ve parasempatik sistemler olmak üzere ikiye ayrılır. Her iki sistemin işlevleri birbirini bütünleyici niteliktedir. Sempatik sistem, vücuttaki bazı organların çalışmalarını hızlandırırken, parasempatik sistem yavaşlatır, çalışmaları daha düzenli hale sokmaya çalışır, bir başka deyişle, bizi sakinleştirir.
Çalışma şekli olarak, sempatik sinir sistemi, sıradan mator tellerinden ya da kan damarlarını ve ter bezlerini besleyen eferen sinirlerden ayrılır. Sempatik sistemin iki nöron takımıyla bağlantısı vardır. Bunlardan biri omuriliğin içinde, diğeri dışındadır. İkinci takımdakiler, omurganın ön kısmında "balonlar" oluşturan gaglialardır. Sempatik sistem içindeki uyarılar, 17 omurun iki tarafında uzanan aksonlardan geçerek nöronlarla bağlanmak üzere bu balonlara girer. Daha sonra da fiziksel değişimleri hazırlatmak üzere organlara ve kaslara ulaşır, öbür taraftan, parasempatik sinir telleri, altısı beynin alt kısırımda, üçü de omuriliğin tabanında yatan hücrelerden çıkar.
Sempatik ve parasempatik sinirler, sürekli çalışır durumdadırlar. Koşulların onlardan istediği değişiklikleri yapmak ve vücudun dengesini sağlamak için hiç durmadan çalışırlar, örneğin, vücut bir tehlikeyle karşı karşıya geldiğinde, sempatik sinir uçları, adrenal bezlerine kimyasal bir aktarıcı salgılar. Bu da bezlerin daha fazla adrenalin üretmesini sağlar. Bu hormonun varlığı kalp atışlarını hızlandırır. Bunun sonucu olarak kaslara daha fazla kan gider ve böylelikle fazladan oksijen ve glikoz (aynı anda karaciğer da fazlasıyla salgılar) alan kaslar sayesinde vücut olağanüstü bir fiziksel çaba göstermeye hazır olur. Bu arada sempatik sinirler de rektum ve kolonun çalışmalarını yavaşlatarak, vücudun girmeye hazırlandığı şiddetli bir mücadele sırasında tuvalete gitme ihtiyacı duymasını engeller.
Otonom sinir sistemi, adının taşıdığı anlam kadar bağımsız değildir. Çalışması, beynin hipotalamus ve medula bölümlerince düzenlenir. Yine de insan için en yaşamsal çalışmalar, düzenlenmesi omuriliğin alt kesimlerindeki nöronlar tarafından yapılanlardır. Beynin daha yüksek kesimleri dış olaylara karşı çeşitli tepkilerin eşgüdümünü sağlar. Örneğin tehdit edici bir tehlikeye karşı otonom sinir sistemi kaçmak gibi bir tepkiye hazırlanırken, hipotalamus soluğun hızını, derinliğini ve ritmini azaltarak iki sistemin eşgüdümlü çalışmasını düzenler