Dos muitos tipos de atividade neural, há um tipo simples no qual um estímulo leva a uma ação imediata. Esta é a actividade reflexiva. A palavra reflexo (do latim reflexus, “reflection”) foi introduzida na biologia por um neurologista inglês do século XIX, Marshall Hall, que criou a palavra porque ele pensava nos músculos como reflexo de um estímulo, assim como uma parede reflete uma bola jogada contra ela. Por reflexo, Hall significava a resposta automática de um músculo ou de vários músculos a um estímulo que excita um nervo aferente. O termo agora é usado para descrever uma ação que é uma atividade inata do sistema nervoso central, não envolvendo a consciência, na qual um determinado estímulo, ao excitar um nervo aferente, produz uma resposta estereotipada e imediata do músculo ou glândula.
O caminho anatômico de um reflexo é chamado de arco reflexo. Ele consiste de um nervo aferente (ou sensorial), geralmente um ou mais interneurônios dentro do sistema nervoso central, e um nervo eferente (motor, secretor ou secreto-motor).
A maioria dos reflexos tem várias sinapses no arco reflexo. O reflexo de estiramento é excepcional, pois, sem interneurônio no arco, tem apenas uma sinapse entre a fibra nervosa aferente e o neurônio motor (veja abaixo Movimento: A regulação da contração muscular). O reflexo flexor, que remove um membro de um estímulo nocivo, tem um mínimo de dois interneurões e três sinapses.
Provavelmente o reflexo mais conhecido é o reflexo da luz pupilar. Se uma luz é piscada perto de um olho, as pupilas de ambos os olhos contraem-se. A luz é o estímulo; os impulsos chegam ao cérebro através do nervo óptico; e a resposta é transmitida à musculatura pupilar pelos nervos autonómicos que abastecem o olho. Outro reflexo que envolve o olho é conhecido como o reflexo lacrimal. Quando algo irrita a conjuntiva ou córnea do olho, o reflexo lacrimal faz com que os impulsos nervosos passem ao longo do quinto nervo craniano (trigeminal) e alcancem o cérebro médio. O membro eferente deste arco reflexo é autonômico e principalmente parassimpático. Estas fibras nervosas estimulam as glândulas lacrimais da órbita, provocando a efusão de lágrimas. Outros reflexos do cérebro médio e da medula oblonga são os reflexos de tosse e espirro. O reflexo da tosse é causado por um irritante na traquéia e o reflexo do espirro por um no nariz. Em ambos, a resposta reflexa envolve muitos músculos; isto inclui um lapso temporário da respiração para expulsar o irritante.
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Os primeiros reflexos desenvolvem-se no útero. Por sete semanas e meia após a concepção, o primeiro reflexo pode ser observado; a estimulação ao redor da boca do feto faz com que os lábios sejam voltados para o estímulo. Ao nascer, os reflexos de sucção e deglutição estão prontos para o uso. Tocar os lábios do bebé induz a sucção, e tocar na parte de trás da garganta induz a deglutição.
Embora a palavra estereotipada seja usada na definição acima, isto não significa que a resposta do reflexo seja invariável e imutável. Quando um estímulo é repetido regularmente, duas mudanças ocorrem na resposta reflexo-sensibilização e habituação. A sensibilização é um aumento na resposta; em geral, ocorre durante as primeiras 10 a 20 respostas. A habituação é uma diminuição na resposta; ela continua até, eventualmente, a resposta se extinguir. Quando o estímulo é repetido irregularmente, a habituação não ocorre ou é mínima.
Há também alterações de longo prazo nos reflexos, que podem ser observadas nas transecções experimentais da medula espinhal realizadas em gatinhos. A estimulação repetida da pele abaixo do nível da lesão, como esfregar a mesma área por 20 minutos todos os dias, causa uma alteração na latência (o intervalo entre o estímulo e o início da resposta) de certos reflexos, com diminuição e finalmente extinção da resposta. Embora este procedimento leve várias semanas, mostra que, com a estimulação diária, uma resposta reflexa pode ser transformada em outra. A ativação repetida das sinapses aumenta sua eficiência, causando uma mudança duradoura. Quando esta estimulação repetida cessa, as funções sinápticas regridem, e as respostas reflexas retornam à sua forma original.
As respostas reflexas são frequentemente rápidas; neurônios que transmitem sinais sobre postura, posição dos membros, ou toque, por exemplo, podem disparar sinais a velocidades de 80-120 metros por segundo (cerca de 180-270 milhas por hora). No entanto, enquanto muitas respostas reflexas são ditas rápidas e imediatas, alguns reflexos, chamados reflexos de recrutamento, dificilmente podem ser evocados por um único estímulo. Ao invés disso, eles requerem um estímulo crescente para induzir uma resposta. A contração reflexa da bexiga, por exemplo, requer uma quantidade crescente de urina para esticar o músculo e obter contração muscular.
Reflexos podem ser alterados por impulsos de níveis mais altos do sistema nervoso central. Por exemplo, o reflexo da tosse pode ser suprimido facilmente, e mesmo o reflexo da mordaça (os movimentos do vômito incipiente resultantes da estimulação mecânica da parede da faringe) pode ser suprimido com treinamento.
Os chamados reflexos condicionados não são reflexos de forma alguma, mas atos complicados de comportamento aprendido. A salivação é um desses reflexos condicionados; ocorre apenas quando uma pessoa está consciente da presença de alimentos ou quando se imagina alimentos.