En nervbana förbinder regioner i hjärnan med varandra eller förmedlar information från det perifera nervsystemet till hjärnan. Två huvudklasser av neurala banor förmedlar känslan till hjärnan eller bär signaler för rörelse till kroppen från den. De består båda av långa, isolerade nervfibrer som kommunicerar elektriskt eller med en kemisk signalsubstans. Spinalreflexbanor är lokala banor som ger snabba svar på plötsliga stimuli utan återkoppling från hjärnan.
De långa nervaxonerna som utgör en nervbana kallas vit substans på grund av deras isolerande substans, myelin. Denna isolering förbättrar elektrisk ledningshastighet över de avstånd som axonerna täcker i kroppen. I hjärnan kan lokala kopplingar uppstå mellan omyeliniserade neuronala cellkroppar, kallad grå substans. Vissa neurala banor är faktiskt distinkta fibrer som fyller olika funktioner, som med corpus callosum, som förbinder många regioner i högra och vänstra hjärnhalvan.
Vissa reflexbanor fungerar utan hjärnan. I knä-ryck-reflexen synapsar en sensorisk neuron som kommer från knäet med en motorneuron i ryggmärgen, vilket gör att en muskel drar ihop sig i ena benet och samma muskel slappnar av i det motsatta benet. Processen sker snabbare än om den förmedlas av hjärnan. Mer komplexa neurala banor är inte riktigt reflexiva, utan får istället feedback från de högre regionerna i hjärnan, som hjärnbarken. Detta saktar ner hastigheten som signaler färdas genom dem.
En sensorisk neural väg förmedlar känsla från kroppen till hjärnan, medan motorvägar bär instruktioner från hjärnan till musklerna som styr frivilliga rörelser. En motorisk nervbana är den kortikospinala eller pyramidala kanalen. Löpande från det motoriska området av cortex till ryggmärgen, korsar pyramidkanalen sedan i två separata banor som var och en styr rörelsen på ena halvan av kroppen. Corticobulbar-kanalen dämpar frivilliga rörelser av ansiktsmusklerna och löper från cortex till hjärnstammens kärnor som kontrollerar kranialnerverna i ansiktet. Den bågformade fasciculus-banan förbinder nervcellerna som bearbetar taligenkänning med de som behövs för att imitera ljud vokalt.
Inom hjärnan fungerar vissa vägar genom en specifik kemisk budbärare, som kallas en neurotransmittor. Till exempel används dopamin i många vägar för att påverka motivation, belöning och finmotorisk kontroll, bland många andra funktioner. Dopamin är signalsubstansen i den mesokortikala neurala vägen som modulerar belöningsbeteende från mellanhjärnan till hjärnbarkens frontallober. Eftersom den dopaminbaserade nigrostriatala vägen hjälper till med fina rörelser, är den ofta sjuk vid rörelsestörningar som Parkinsons sjukdom.