Ο νωτιαίος μυελός είναι ένα ίχνος νεύρων στο πίσω μέρος. Αυτό το κρίσιμο μέλος του κεντρικού νευρικού συστήματος χρησιμοποιεί τα νευρικά κύτταρα και τις νευρικές οδούς για να λειτουργήσει με διάφορους σημαντικούς τρόπους. Οι ζωτικές λειτουργίες του νωτιαίου μυελού περιλαμβάνουν την παροχή σύνδεσης εγκεφάλου-σώματος, την καθοδήγηση της κίνησης και τη στέγαση του αντανακλαστικού συστήματος του σώματος.
Αρκετά μέρη συνθέτουν το νωτιαίο μυελό και το καθένα παίζει καθοριστικό ρόλο στη λειτουργία του νωτιαίου μυελού. Τα νευρικά κύτταρα περιέχονται σε φαιά ουσία στο νωτιαίο μυελό και αυτό το υλικό περιβάλλει ένα εσωτερικό κανάλι γεμάτο με νωτιαίο υγρό που παρέχει στον μυελό πυκνότητα και μαξιλάρι. Οι οδούς που οδηγούν από και προς τον εγκέφαλο βρίσκονται μέσα σε ένα εξωτερικό στρώμα λευκής ύλης. Αυτές οι οδούς είναι κατασκευασμένες από αισθητήριους και κινητικούς νευρώνες. Τρία στρώματα ιστού μεμβράνης και προστατευτικά οστά σπονδύλων περικλείουν τα ευαίσθητα νεύρα ζωτικής σημασίας για τη λειτουργία του νωτιαίου μυελού.
Τμήματα του νωτιαίου μυελού δημιουργούν ζεύγη νωτιαίων νεύρων που διακλαδίζονται από το μυελό. Οι ρίζες αυτών των νεύρων επικοινωνούν με άλλα κύτταρα στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Στη συνέχεια βοηθούν στη μεταφορά αυτών των πληροφοριών σε άλλα νεύρα σε όλο το σώμα. Με τη σειρά τους, οι εισερχόμενες πληροφορίες από το περιφερικό νευρικό σύστημα εισέρχονται στον εγκέφαλο μέσω αυτών των νεύρων. Η πιο σημαντική λειτουργία του νωτιαίου μυελού είναι αυτή η πύλη μεταξύ του εγκεφάλου και του υπόλοιπου σώματος.
Η αλληλεπίδραση εγκεφάλου και σώματος σημαίνει ότι μια άλλη ζωτική λειτουργία του νωτιαίου μυελού είναι η ικανότητά του να συντονίζει τις κινήσεις του σώματος. Οι αισθητήριοι νευρώνες που βρίσκονται μέσα στο νωτιαίο μυελό ανταποκρίνονται στις πέντε αισθήσεις του σώματος και μετατρέπουν τα ερεθίσματα από το εξωτερικό περιβάλλον σε ηλεκτρικά ερεθίσματα. Αυτές οι παρορμήσεις στη συνέχεια αποστέλλονται στο κεντρικό νευρικό σύστημα για επεξεργασία. Με τη σειρά τους, οι κινητικοί νευρώνες μετατρέπουν τις πληροφορίες του κεντρικού νευρικού συστήματος σε ηλεκτρικά ερεθίσματα που κατευθύνονται στους μυς και τα όργανα, ελέγχοντας έτσι την κίνηση. Εάν τραυματιστεί οποιοδήποτε τμήμα του νωτιαίου μυελού, μπορεί να προκληθεί παράλυση σώματος.
Ο νωτιαίος μυελός περιέχει επίσης το αντανακλαστικό τόξο. Όταν τα νεύρα του υποδοχέα στο δέρμα ενεργοποιούνται από ένα ακραίο αισθητήριο ερέθισμα όπως έντονη ζέστη ή κάψιμο, οι υποδοχείς στέλνουν μια προειδοποιητική ώθηση στον νωτιαίο μυελό. Επιπλέον, τα νεύρα κινητήρα ή αδένα που συνδέονται με το νωτιαίο μυελό απελευθερώνουν ένα αντανακλαστικό ανάλογα με τον τύπο του ερεθίσματος. Τα αντανακλαστικά μπορούν είτε να επηρεάσουν το σκελετικό σύστημα είτε την καρδιά και άλλα όργανα. Ο ρόλος του σε αυτές τις ενστικτώδεις αντιδράσεις σημαίνει ότι ο νωτιαίος μυελός είναι καθοριστικός στο μοτίβο απόκρισης μάχης ή φυγής του νευρικού συστήματος.