Мочеиспускание контролируется в основном периферическим отделом вегетативной нервной системой. Однако первичный контроль функции нижних мочевых путей, по-видимому, осуществляется на более высоком уровне. Общепризнано, что центр мочеиспускания находится в сегментах S2-S4 спинного мозга, в основном - в SЗ.

В научных работах высказывалось предположение, что мочеиспускание - не что иное, как простой рефлекторный акт крестцовых сегментов спинного мозга, который модулируется целым рядом центральных и периферических рефлексов. Установлено, что цикл мочеиспускания координируется ретикулярной формацией варолиева моста. Сюда приходят сигналы от мозжечка, базальных ядер, таламуса, гипоталамуса и коры больших полушарий.

Стимуляция данной области моста или вышерасположенных участков вызывает сокращение мочевого пузыря, при этом сфинктер мочеиспускательного канала расслабляется, как и во время нормального мочеиспускания. Кора больших полушарий и средний мозг оказывают тормозящее действие. Наивысшие центры контроля функции мочевого пузыря находятся в верхнемедиальной части лобных долей и колене мозолистого тела. За активность мочевого пузыря и сфинктера мочеиспускательного канала отвечают отдельные центры.

Показано, что эндогенные опиоидные пептиды влияют на мочеиспускание, подавляя рефлекторную деятельность детрузора. Это тормозящее действие, вероятно, реализуется на нескольких уровнях, включая ганглии мочевого пузыря, крестцовые сегменты спинного мозга и центр мочеиспускания в стволе мозга. Разное влияние на сокращения мочевого пузыря зависит от участия различных видов рецепторов. В ЦНС находится множество иных медиаторов.