De laatste gemeenschappelijke route van het zenuwstelsel naar de skeletspieren is de motorneuron. Het cellichaam ervan bevindt zich in het ruggenmerg of de hersenstam; het axon verlaat het zenuwstelsel via een ventrale wortel of hersenzenuw en maakt synapsen met spiervezels bij de neuromusculaire overgang.

Een enkele motorneuron en de spiervezels die deze innerveert, vormen samen een motorische eenheid. Kleine motorische eenheden maken fijne controle mogelijk; grote genereren meer kracht. Motorneuronen integreren input van sensorische afferenten, interneuronen en dalende banen voordat ze beslissen of ze vuren. Hun vuurfrequentie en de volgorde waarin ze geactiveerd worden, bepalen de kracht en het tijdstip van de spiercontractie.

De degeneratie van motorneuronen veroorzaakt de progressieve zwakte bij amyotrofische laterale sclerose (ALS) en verwante ziekten. Toxines en auto-immuunaanvallen op de neuromusculaire overgang belemmeren ook de motorische output. Omdat motorneuronen groot en gemakkelijk toegankelijk zijn, worden ze gebruikt als modelcellen voor onderzoek naar prikkelbaarheid, synaptische transmissie en ziekteprocessen.

Elke vrijwillige beweging is uiteindelijk afhankelijk van de betrouwbare activering van deze cellen.