Le système nerveux doit recevoir et traiter des informations issues du monde extérieur afin de réagir, communiquer et entretenir la bonne santé et la sécurité du corps. La majeure partie de ces informations provient des organes sensoriels : les yeux, les oreilles, le nez, la langue et la peau. Des cellules et des tissus spécialisés de ces organes reçoivent des stimuli bruts et les traduisent en des signaux que le système nerveux peut alors utiliser. Les nerfs relaient ces signaux vers le cerveau, qui les interprète comme la vue (vision), l'ouïe (audition), l'odorat (olfaction), le goût (gustation) et le toucher (perception tactile).
Les yeux sont situés dans les orbites du crâne et sont protégés par de l'os et de la graisse. La partie blanche de l'œil porte le nom de sclérotique. Elle protège les structures internes et entoure un orifice circulaire constitué par la cornée, l'iris et la pupille. La cornée est transparente afin de permettre à la lumière de pénétrer dans l'œil ; elle est incurvée pour la diriger à travers la pupille, située derrière. La pupille correspond en réalité à une ouverture dans le disque coloré qu'est l'iris. L'iris se dilate ou se contracte, ajustant ainsi la quantité de lumière passant dans la pupille et sur le cristallin. Le cristallin, qui présente une forme incurvée, concentre ensuite l'image sur la rétine, la couche interne de l'œil. La rétine est une délicate membrane de tissu nerveux, contenant des cellules photoréceptrices. Ces cellules, les cônes et les bâtonnets, convertissent la lumière en des signaux nerveux. Le nerf optique transmet les signaux issus de l'œil vers le cerveau, qui les interprète afin de former des images visuelles.
La musique, les éclats de rire, les coups de klaxon... Tous ces sons atteignent l'oreille au fur et à mesure que les ondes sonores se déplacent dans l'air. L'oreille externe canalise les ondes dans le conduit auditif (le méat acoustique externe) en direction de la membrane tympanique (ou tympan). Les ondes sonores frappent le tympan et créent des vibrations mécaniques dans la membrane. Le tympan transfère ces vibrations à trois petits os, portant ensemble le nom de chaîne ossiculaire (ou osselets) ; ces derniers sont situés dans la cavité emplie d'air de l'oreille moyenne. Ces os (le marteau, l'enclume et l'étrier) transmettent les vibrations et viennent frapper contre l'orifice menant à l'oreille interne. L'oreille interne est constituée de canaux remplis de liquide, notamment la cochlée en forme de spirale. Au fur et à mesure que les osselets s'agitent, les cellules ciliées spécialisées de la cochlée détectent des ondes de pression dans le liquide. Elles activent des récepteurs nerveux, envoyant des signaux vers le cerveau par le biais du nerf cochléaire ; le cerveau interprète ces signaux comme des sons.
La peau est composée de trois importantes couches de tissu : l'épiderme (la couche externe), le derme (la couche intermédiaire) et l'hypoderme (la couche interne). Des cellules réceptrices spécialisées présentes au sein de ces couches détectent les sensations tactiles et relaient les signaux vers le cerveau par le biais des nerfs périphériques. La présence et l'emplacement des différents types de récepteurs rendent certaines parties du corps plus sensibles. Par exemple, les cellules de Merkel se trouvent dans la partie inférieure de l'épiderme des lèvres, des mains et des organes génitaux externes. Les corpuscules de Meissner sont quant à eux observés dans la partie supérieure du derme de la peau imberbe, tels que l'extrémité des doigts, les mamelons et la plante des pieds. Ces deux types de récepteurs détectent le toucher, la pression et la vibration. D'autres types de récepteurs regroupent les corpuscules de Pacini, qui enregistrent également la pression et la vibration, ou encore les terminaisons libres de nerfs spécialisés qui ressentent la douleur, la démangeaison et les chatouillis.
Le sens relatif à l'odorat porte le nom d'olfaction. Il débute au niveau des récepteurs nerveux spécialisés situés sur des cils semblables à des cheveux. Ces derniers sont situés dans l'épithélium, au sommet de la cavité nasale. Lorsque nous reniflons ou inhalons par le nez, certaines substances chimiques présentes dans l'air se lient à ces récepteurs. Cela déclenche un signal qui remonte le long d'une fibre nerveuse, traverse l'épithélium et l'os crânien situé au-dessus, et rejoint les bulbes olfactifs. Les bulbes olfactifs contiennent des corps cellulaires neuronaux qui transmettent des informations le long des nerfs crâniens, qui sont des extensions des bulbes olfactifs. Ils envoient le signal vers le bas, en direction des nerfs olfactifs, vers l'aire olfactive du cortex cérébral.
Que sont toutes ces petites bosses sur le dessus de la langue ? Il s'agit des papilles. Un grand nombre d'entre elles, notamment les papilles caliciformes et les papilles fongiformes, contiennent des bourgeons gustatifs. Lorsque nous mangeons, les substances chimiques issues des aliments pénètrent dans les papilles et atteignent les bourgeons gustatifs. Ces substances chimiques (ou agents de sapidité) stimulent des cellules gustatives spécialisées au sein des bourgeons gustatifs, activant ainsi des récepteurs nerveux. Ces récepteurs envoient des signaux aux fibres des nerfs faciaux, glossopharyngiens et vagues. Ces nerfs transmettent le signal à la moelle allongée (bulbe rachidien), qui les relaie vers le thalamus et le cortex cérébral du cerveau.
