تكتشف الأنظمة الحسية المنبهات _ مثل الموجات الضوئية والصوتية _ وتحويلها إلى إشارات عصبية يمكن أن يفسرها الجهاز العصبي. بالإضافة إلى المنبهات الخارجية التي تكتشفها الحواس ، تكتشف بعض الأنظمة الحسية المحفزات الداخلية _ مثل المستشعرات الحركية في العضلات والأوتار التي ترسل ملاحظات حول وضع الأطراف.

تشمل الأنظمة الحسية الأنظمة البصرية ، والسمعية ، والذوقية (التذوق) ، والشم (الرائحة) ، والحسية الجسدية (اللمس ، والألم ، ودرجة الحرارة ، وإدراك الحس العميق) ، والأنظمة الدهليزية (التوازن ، والتوجيه المكاني).

حتوي الأنظمة الحسية على خلايا مستقبلية متخصصة في اكتشاف نوع معين من المنبهات. على سبيل المثال ، تحتوي خلايا الشعر في الأذن الداخلية على أهداب تتحرك في وجود الموجات الصوتية ، بينما تحتوي الخلايا العصبية للمستقبلات الشمية في تجويف الأنف على مستقبلات ترتبط بجزيئات الرائحة.

يؤدي وجود منبه مناسب إلى حدوث تغييرات كهروكيميائية في الجهاز العصبي. عادةً ما يغير هذا المنبه جهد غشاء الخلايا العصبية الحسية ، مما يؤدي إلى إطلاق جهد فعل. تنتقل المعلومات بعد ذلك من العضو الحسي إلى النخاع الشوكي ثم الدماغ ، أو مباشرة إلى الدماغ (كما هو الحال في النظام البصري).

أنواع مختلفة من المعلومات الحسية _ وتسمى أيضاً الطرائق _ السفر في مسارات مختلفة من خلال الجهاز العصبي المركزي ، ولكن معظمها ينتقل إلى المهاد _ وهي بنية في منتصف الدماغ. من هنا ، عادةً ما يتم إرسال المعلومات الحسية إلى مناطق من القشرة المخية مخصصة لتحليل طرائق محددة _ على سبيل المثال ، القشرة البصرية الأولية أو القشرة السمعية الأولية.

ترسل هذه المناطق بدورها معلومات إلى قشرة الارتباط ، حيث يتم دمج المعلومات الحسية مع أنواع أخرى من المعلومات لتحليل المستوى الأعلى. في النهاية ، تسمح المعالجة العصبية التي تحدث عبر هذه المسارات والشبكات بإدراك دقيق للمثيرات الحسية _ مثل هوية وموقع الأشياء في العالم المرئي ، أو فهم الكلام.