A função de um neurônio motor é transportar um sinal elétrico para um músculo, acionando-o para contrair ou relaxar. Em animais vertebrados, incluindo humanos, o movimento da estrutura esquelética interna articulada é possibilitado coordenando as contrações dos muitos músculos ligados a ela. Somente o cérebro é capaz dessa coordenação complexa, e a sinalização elétrica é sem dúvida o único meio rápido o suficiente para transmitir suas instruções aos músculos distantes. O meio de entrega são células eletricamente excitáveis chamadas neurônios.
Um neurônio motor, às vezes combinado no termo singular motoneuron, é uma célula nervosa. Sua estrutura básica inclui um receptor em uma extremidade e um transmissor na outra, conectado por um corpo alongado chamado axônio, alguns dos quais podem ter 39 polegadas (1m) de comprimento em humanos. As cadeias de células nervosas, de ponta a ponta, são agrupadas em fibras nervosas que chegam do cérebro aos músculos dos dedos e mais além.
O sistema nervoso humano é composto por uma rede ramificada de fibras nervosas que permeia todo o corpo e o sistema nervoso central, ou seja, o cérebro e a medula espinhal. Todos são feitos de vários neurônios especializados. Um neurônio motor é definido por sua função eferente: transporta sinais para longe do sistema nervoso central. Por outro lado, os nervos aferentes que transmitem sinais para a medula espinhal e o cérebro são chamados neurônios sensoriais. Nem todo movimento motor é comandado e controlado pelo cérebro; o reflexo automático do movimento do joelho, por exemplo, se origina da medula espinhal até os músculos da coxa.
Também é importante notar que existem outros tipos de músculos além dos feixes longos e estriados presos ao esqueleto. Os músculos cardíacos do coração são especializados para contrair ritmicamente. Músculos lisos, como os que impulsionam os alimentos através do trato digestivo, são especializados em contrair-se uniformemente de acordo com suas várias formas, como esfíncteres e tubos. Embora essas sejam atividades musculares em grande parte involuntárias, elas ainda estão sob o comando regulador do cérebro, que é enviado pelos neurônios motores. Aqueles que controlam os músculos esqueléticos voluntários são chamados somáticos; músculos cardíacos e lisos são controlados por neurônios motores chamados viscerais.
Os seres humanos não podem ser recarregados com uma tomada elétrica CA, portanto, a tarefa de um neurônio motor é criar eletricidade e transmitir a carga para o próximo neurônio e o próximo, até que o neurônio terminal descarregue a eletricidade no tecido muscular. Isto é conseguido através da sinalização química. Na extremidade do receptor e, em menor grau, na extremidade da transmissão, a célula nervosa estende uma rede de filamentos chamados dendritos que fazem contato com os neurônios adjacentes. Suas membranas celulares têm canais moleculares através dos quais é feita uma comparação das concentrações intracelulares versus extracelulares de elementos iônicos ou carregados, incluindo potássio. Quando a diferença atinge um ponto crítico, a célula gera um pulso elétrico chamado potencial de ação que acelera seu axônio e ativa seus dendritos terminais.
A estimulação elétrica dos dendritos libera um neurotransmissor químico chamado acetilcolina que preenche a lacuna microscópica entre os dois neurônios conectados, bem como a lacuna entre uma célula nervosa e uma célula muscular. A classe de compostos denominada noradrenalina é outro neurotransmissor conhecido. De fato, esses compostos abrem os canais de íons que permitem que uma célula avalie o diferencial de carga e decida se aciona seu próprio pulso elétrico no sistema nervoso. As células do músculo esquelético são inclinadas no final com receptores de acetilcolina cuja ativação positiva induz a contração respiratória da célula.
A função de um neurônio motor é perfeitamente adequada à função dos músculos. O sinal elétrico que eles transmitem é positivo ou negativo. Os músculos também têm um estado binário – contraiam ou relaxam.