男性性生理活動包括性欲、陰莖勃起、射精和性高潮、陰莖疲軟等一系列功能。男性性功能正常與否不僅關乎種族繁衍更影響著夫妻之間的情感交流。中樞神經系統對男性生殖道的作用主要體現在對男性性生理活動的調控。

大腦是神經系統的最高中樞，也是性生理、性心理活動的最高控制中心；大腦以下的神經中樞以及分布于性器官的周圍神經，則是在大腦的支配下，完成性生理功能的必備條件。

腦的表層部分叫大腦皮層，是很重要的性控制中樞。人類的大腦皮層平均厚度為2.5～3.0mm，皮層表面高度擴展、卷曲，形成許多的溝和裂。大腦皮層是神經元胞體集中的地方，是構成大腦兩半球溝回的表層灰質。人類大腦皮質（cerebral cortex）內的神經元數量極其龐大，估計為120億～140億個，其類型也很多，均屬于多極神經元。在這些神經元細胞的周圍還有1000多億個膠質細胞。神經元與神經元之間有著極為復雜的聯系，反映了人類大腦皮質的高度發展。已經證實，大腦皮質的許多區域，例如扣帶回、海馬等，直接調控性生理活動或與性生理活動密切關聯。

大腦皮質控制性生理活動的機制，大致可分為大腦皮質性心理活動的控制和大腦皮質的神經性控制兩種機制。人類的思維、意識、觀點、感情甚至語言、文字、環境等，都會影響到性生理活動。大腦皮質對性心理活動的調控，并不局限于某個區域，凡是涉及各種高級神經活動控制的大腦皮質管轄區域，都可能與性心理活動有著某種聯系。如純粹的性幻想、性意識或性經驗，均能激發起男性陰莖勃起等性生理活動。這種性沖動的發生，只能用大腦皮質的性心理活動控制來解釋。觸、視、聽、嗅、味等感覺器官所接受的性刺激，通過傳入神經纖維被傳遞到大腦皮質的相應管轄區域，經過大腦皮質的調控后，繼而將大腦皮質發出的性沖動命令通過傳出神經纖維傳向下屬的神經中樞和周圍神經，產生性器官效應。實際上，大腦皮質并非是孤立的，它與其下屬的神經中樞有著多種形式密切而廣泛的實質性神經元聯系。

邊緣系統（limbic system）是被公認的與人類性生理活動密切相關的神經中樞。邊緣系統的主要部分環繞大腦兩半球內側形成一個閉合的環，故此得名。邊緣系統包括邊緣葉和相關的皮質及皮質下結構，邊緣葉主要為胼胝體、海馬、海馬旁回、齒狀回；皮質下結構包括杏仁體、隔核、下丘腦、背側丘腦前核及中腦被蓋的一些結構。Msclean（1963）等證實，邊緣系統的三個皮質和皮質下區可觸發勃起，它們分別是：①海馬突向中隔核、前核和中核部分以及突向下丘腦的部位。②包括乳頭體、乳頭丘腦束、前丘腦和扣帶回的解剖系統。③直回和丘腦內側背核的內側部分。

邊緣系統（尤其是下丘腦），一方面通過下行神經通路到達位于脊髓中的交感與副交感神經中樞，再經過交感、副交感傳出神經調節性器官的活動，另一方面還能通過分泌神經遞質和激素的方式進行控制，其中神經遞質直接調節性器官的活動，激素則通過腺體分泌，再經體液途徑調節性器官的活動，所以邊緣系統控制性生理活動的機制相當復雜。

研究表明，下丘腦視前區近內側（medial preoptic area of the hypothalamus，MPOA）是勃起反應提供脊髓以上調控的重要整合部位。它接受包括藍斑、來自腦前區杏仁核近內側的α ₂-腎上腺素能抑制信號以及來自多巴胺能刺激通路的刺激（中央D ₂多巴胺受體）的感覺傳入沖動。臨床研究發現，一側下丘腦內側視前區及其周圍部位的損害可引起明顯的性欲低下，但卻不影響夜間陰莖勃起和手淫。在性交過程中，MPOA接受由中腦導水管周圍灰質傳入的信號，中腦這一區域腎上腺素能受體的密度高，該區域若被電解毀損將導致交合過程加速。在性喚起的過程中，MPOA亦與刺激縮宮素分泌的室旁核（paraventricular nucleus，PVN）有關。對PVN進行電刺激和在中樞神經系統（central nervous system CNS）注入縮宮素均可誘發陰莖勃起。來自MPOA的刺激還可介導副交感神經調節的陰莖勃起。

視覺誘發的性刺激信號可在右側腦島、皮層區的右前下部以及扣帶回的左前區得到加強。在人體，顳葉癲癇可伴隨性欲降低和勃起障礙，手術損傷透明隔亦可出現勃起障礙。切斷雙側豆狀核可有明顯的性欲減退和勃起障礙。

在脊髓存在兩個勃起中樞，位于骶段脊髓S ₂～ ₄的副交感神經中樞和胸腰段T ₁₂～L ₁為勃起的交感神經中樞。射精中樞主要位于腦髓下段和腰髓上段，經胸腰部交感神經發放離心性沖動，控制射精，但在整個射精過程中，還有下腹神經、陰部神經和盆神經的協同參與。因此，射精的脊髓中樞涉及全段的腰髓和骶髓。

高級神經中樞對性行為的調節是通過作用于脊髓的體神經和自主神經中樞來進行的。來自脊髓的傳入神經上行達到各級高位的神經中樞，影響其調節功能。來自生殖器等部位的深感覺和精細辨別觸覺于脊髓后束上行，先后在延髓薄核和丘腦交換神經元，終于大腦皮質中央后回。在終端之前，分出側支到達丘腦的網狀核。淺感覺則經脊髓丘腦束上達丘腦和中央后回，并與中腦相聯系。下行纖維主要是從丘腦發出的內側前腦束經脊髓前側柱到達勃起和射精中樞，調節其活動。