L'activité de la voie parasympathique sacrée déclenche l'érection par la libération de neurotransmetteurs myorelaxants qui augmentent le flux sanguin artériel vers le pénis et qui relâchent le muscle lisse du pénis. Les voies sympathiques sont anti-érectiles. La voie honteuse, qui déclenche la contraction des muscles striés périnéaux, amplifie l'érection. Les trois voies sont issues de segments et d'aires différentes de la moelle épinière. C'est probablement la convergence d'informations périphériques (génitales) et supra-spinales sur des neurones spinaux qui organise l'activité des trois voies et excite plus particulièrement le réseau spinal pro-érectile. Les informations périphériques représentent la volée afférente d'un réflexe pro-érectile. Ce dernier inclut également un réseau d'interneurones et les noyaux moteurs parasympathiques, sympathiques et honteux. Les informations supra-spinales se projettent sur ce même réseau ou sur un autre. Des neurones prémoteurs présents dans le bulbe rachidien, le tronc cérébral et le diencéphale se projettent directement sur les motoneurones parasympathiques, sympathiques et honteux. Plusieurs d'entre eux sont à leur tour excités par des informations afférentes génitales. Les voies descendantes libèrent plusieurs amines et neuropeptides au voisinage des neurones spinaux du réseau pro-érectile. Les noyaux hypothalamiques tels que l'aire pré-optique médiane et le noyau paraventriculaire participent probablement au contrôle de l'érection en organisant des réponses plus intégrées et plus complexes tels que le comportement sexuel. Les effets centraux pro-érectiles de neuropeptides tels que l'ocytocine et la mélanocortine ont été analysés récemment. Ils représentent autant de pistes thérapeutiques pour envisager de traiter les dysfonctions érectiles par un mécanisme d'action central.