Bir sinir yolu, beyindeki bölgeleri birbirine bağlar veya periferik sinir sisteminden beyine bilgi iletir. İki ana nöral yolak sınıfı, beyne duyu iletir veya ondan vücuda hareket için sinyaller taşır. Her ikisi de elektriksel olarak veya kimyasal bir nörotransmitter ile iletişim kuran uzun, yalıtımlı sinir liflerinden oluşur. Spinal refleks yolakları, beyinden geri bildirim almadan ani uyaranlara hızlı tepkiler veren yerel yolaklardır.
Nöral bir yolu oluşturan uzun sinir aksonlarına, yalıtım maddeleri miyelinleri nedeniyle beyaz madde denir. Bu yalıtım, vücuttaki aksonların kapladığı mesafelere göre elektriksel iletim hızını arttırır. Beyinde, gri madde adı verilen miyelinsiz nöronal hücre gövdeleri arasında lokal bağlantılar oluşabilir. Bazı nöral yolaklar, beynin sağ ve sol hemisferlerinin birçok bölgesini birbirine bağlayan korpus kallozumda olduğu gibi, farklı fonksiyonlara hizmet eden farklı liflerdir.
Bazı refleks yolakları beyin olmadan çalışır. Diz sarsıntısı refleksinde dizden gelen duyusal bir nöron, omurilikte bir motor nöron ile sinapslaşır ve bu, bir bacağın içinde bir kasın kasılmasına ve aynı kasın karşı bacağın içinde gevşemesine neden olur. İşlem, beynin aracılık ettiği durumdan daha hızlı gerçekleşir. Daha karmaşık sinir yolları tam olarak refleks değildir, bunun yerine beyin korteksi gibi beynin daha yüksek bölgelerinden geri bildirim alırlar. Bu, sinyallerin içlerinden geçtiği hızı yavaşlatır.
Duyusal bir sinir yolu, bedenden beyine duyuları iletirken, motorlu yollar beyinden gönüllü hareketi kontrol eden kaslara talimatlar iletir. Bir motor nöral yol kortikospinal veya piramidal sistemdir. Korteksin motor bölgesinden omuriliğe doğru ilerleyen piramidal kanal daha sonra her bir vücudun yarısı üzerinde hareket eden iki ayrı yola girer. Kortikobulbar trakt, yüz kaslarının gönüllü hareketini düzenler ve korteksten yüzün kraniyal sinirlerini kontrol eden beyin sapı çekirdeklerine doğru ilerler. Kavisli fasciculus yolu, ses tanıma işini yapan sesleri sesli olarak taklit etmek için ihtiyaç duyulanlarla birleştirir.
Beyin içinde, bazı yollar nörotransmitter olarak adlandırılan belirli bir kimyasal haberci ile çalışır. Örneğin, dopamin diğer birçok fonksiyonun yanı sıra motivasyon, ödül ve ince motor kontrolünü etkilemek için birçok yolda kullanılır. Dopamin, ödül davranışını orta beyinten serebral korteksin ön loblarına kadar modüle eden mezokortikal nöral yolağın nörotransmitteridir. Dopamin bazlı nigrostriatal yol ince hareketlere yardımcı olduğundan, Parkinson hastalığı gibi hareket bozukluklarında sık sık hastalanır.
