Die Funktion eines Motoneurons besteht darin, ein elektrisches Signal an einen Muskel zu übertragen und ihn dazu auszulösen, sich entweder zusammenzuziehen oder zu entspannen. Bei Wirbeltieren, einschließlich des Menschen, wird die Bewegung der gegliederten inneren Skelettstruktur durch die Koordination der Kontraktionen der vielen daran befestigten Muskeln ermöglicht. Nur das Gehirn ist zu dieser komplexen Koordination in der Lage, und elektrische Signale sind wohl das einzige Mittel, das schnell genug ist, um seine Anweisungen an weit entfernte Muskeln weiterzugeben. Das Transportmedium sind elektrisch erregbare Zellen, die Neuronen genannt werden.
Ein Motoneuron, manchmal mit dem singulären Begriff Motoneuron kombiniert, ist eine Nervenzelle. Seine Grundstruktur umfasst einen Rezeptor an einem Ende und einen Sender am anderen, die durch einen länglichen Körper, das Axon, verbunden sind, von denen einige beim Menschen 39 m lang sein können. Ketten von Nervenzellen, Ende an Ende, werden zu Nervenfasern gebündelt, die vom Gehirn bis zu den Fingermuskeln und weiter reichen.
Das menschliche Nervensystem besteht aus einem verzweigten Netzwerk von Nervenfasern, die den ganzen Körper und das zentrale Nervensystem durchdringen, nämlich das Gehirn und das Rückenmark. Alle bestehen aus verschiedenen spezialisierten Neuronen. Ein Motoneuron wird durch seine efferente Funktion definiert: Es leitet Signale vom Zentralnervensystem weg. Im Gegensatz dazu werden afferente Nerven, die Signale in Richtung Rückenmark und Gehirn übertragen, als sensorische Neuronen bezeichnet. Nicht alle motorischen Bewegungen werden vom Gehirn gesteuert und kontrolliert; der automatische Knieruckreflex zum Beispiel geht vom Rückenmark bis zur Oberschenkelmuskulatur.
Es ist auch erwähnenswert, dass es neben den langen, gestreiften Bündeln, die am Skelett befestigt sind, noch andere Arten von Muskeln gibt. Die Herzmuskeln des Herzens sind darauf spezialisiert, sich rhythmisch zusammenzuziehen. Glatte Muskeln, wie diejenigen, die Nahrung durch den Verdauungstrakt transportieren, sind darauf spezialisiert, sich entsprechend ihrer verschiedenen Formen, wie Schließmuskeln und Röhren, gleichmäßig zusammenzuziehen. Dies sind zwar weitgehend unwillkürliche Muskelaktivitäten, unterliegen aber dennoch dem Regulationskommando des Gehirns, das über Motoneuronen gesendet wird. Diejenigen, die willkürliche Skelettmuskeln kontrollieren, werden als somatisch bezeichnet; Herz- und glatte Muskulatur werden von Motoneuronen gesteuert, die als viszerale bezeichnet werden.
Menschen können nicht mit einer Wechselstromsteckdose aufgeladen werden, daher besteht die Aufgabe eines Motoneurons darin, Elektrizität zu erzeugen und die Ladung an das nächste Neuron und das nächste zu übertragen, bis das terminale Neuron die Elektrizität an das Muskelgewebe entlädt. Dies wird durch chemische Signale erreicht. An ihrem Rezeptorende und in geringerem Maße auch an ihrem Übertragungsende dehnt die Nervenzelle ein Geflecht aus Filamenten aus, die Dendriten genannt werden, die mit angrenzenden Neuronen in Kontakt treten. Ihre Zellmembranen haben molekulare Kanäle, durch die ein Vergleich der intrazellulären mit der extrazellulären Konzentration von ionischen oder geladenen Elementen einschließlich Kalium durchgeführt wird. Wenn die Differenz einen Kipppunkt erreicht, erzeugt die Zelle einen elektrischen Impuls, der als Aktionspotential bezeichnet wird, der ihr Axon beschleunigt und ihre endständigen Dendriten aktiviert.
Die elektrische Stimulation von Dendriten setzt einen chemischen Neurotransmitter namens Acetylcholin frei, der die mikroskopische Lücke zwischen den beiden verbundenen Neuronen sowie die Lücke zwischen einer Nervenzelle und einer Muskelzelle überbrückt. Die Substanzklasse Noradrenalin ist ein weiterer bekannter Neurotransmitter. Tatsächlich öffnen diese Verbindungen die Ionenkanäle, die es einer Zelle ermöglichen, den Ladungsunterschied zu messen und zu entscheiden, ob sie ihren eigenen elektrischen Impuls weiter unten im Nervensystem abfeuern soll. Skelettmuskelzellen sind am Ende mit Acetylcholin-Rezeptoren bestückt, deren positive Aktivierung die Atemkontraktion der Zelle induziert.
Die Funktion eines Motoneurons ist perfekt auf die Funktion von Muskeln abgestimmt. Das von ihnen übertragene elektrische Signal ist entweder positiv oder negativ. Muskeln haben auch einen binären Zustand – kontrahieren oder entspannen.