神経系から骨格筋への最終的な共通経路は運動ニューロンである。その細胞体は脊髄または脳幹に位置し、軸索は腹側根または脳神経を通って出て、神経筋接合部で筋線維にシナプスを形成する。

単一の運動ニューロンと、それが支配する筋線維が運動単位を構成する。小さな運動単位は精密な制御を可能にし、大きな運動単位はより大きな力を生み出す。運動ニューロンは、感覚求心性神経、介在ニューロン、および下行路からの入力を統合してから発火するかどうかを決定する。発火頻度と発火順序によって、筋収縮の力とタイミングが決まる。

運動ニューロンの変性は、筋萎縮性側索硬化症および関連疾患の進行性筋力低下を引き起こします。神経筋接合部における毒素や自己免疫攻撃もまた、運動出力を阻害します。運動ニューロンは大きくアクセスしやすいため、興奮性、シナプス伝達、および疾患メカニズムの研究におけるモデル細胞として用いられてきました。

あらゆる随意運動は、最終的にはこれらの細胞の安定した発火に依存している。