La corteza cerebral controla a las motoneuronas espinales y a las interneuronas directamente a través de la vía cortico-espinal e indirectamente a través de vías que descienden hasta el tronco cerebral (córtico-retículo-espinal, córtico-rubro-espinal y córtico-bulbar) donde hacen relevo con neuronas cuyos axones inervan a motoneuronas espinales. Parte importante de estas vías son cruzadas.

Ya en 1870 (Fritsch y Hitzig) se demostró que diferentes partes de la corteza cerebral, al ser estimuladas eléctricamente, producían contracciones en diferentes músculos contralaterales. También se descubrió que este tipo de efectos se lograba con mayor facilidad al estimular la corteza motora primaria.

Trabajos en monos y en humanos igualmente demostraron que esta zona contenía un mapa motor del cuerpo (representación motora) caracterizado por ser: desproporcionado, invertido y contralateral. Posteriormente también se demostró que la llamada área premotora (ubicada delante de la porción inferior de la corteza motora) también presenta un mapa somatotópico del cuerpo. Son las neuronas de proyección de estas dos áreas las principales componentes de la vía córtico-espinal. Estas dos áreas participarían en el inicio, planificación y realización de los movimientos voluntarios, tareas en las cuales participan, además, los ganglios basales y el cerebelo.

Para aprender cómo se inicia y se regula un movimiento voluntario se adiestraron monos que fueron implantados con electrodos de registro de la actividad eléctrica neuronal. Así se pudo observar lo que ocurría en las neuronas durante la ejecución de movimientos voluntarios. En el esquema se muestra en la vía formada por los axones de esas neuronas, es decir, en el tracto córtico-espinal que hay un aumento de la frecuencia de los potenciales de acción, al efectuar un movimiento de flexión y cómo este evento antecede el aumento de la actividad eléctrica en el músculo flexor.