射精的生理過程可分為精液洩入後尿道、膀胱頸關閉及後尿道的精液向體外射出三方面。各方面的發生均有不同的神經支配和控制。射精的神經中樞在脊髓胸腰段，通過陰部神經傳入刺激後到達中樞，再經過傳出神經通過腹下神經及膀胱神經叢使附睾、輸精管、精囊、前列腺及球海綿體的平滑肌收縮，使精液流入後尿道。由于貯存在後尿道的精液量增加，通過神經反射，使尿道及周圍會陰肌群發生收縮而射精。此時，膀胱頸也受交感神經的控制而發生收縮。
在射精過程中，陰莖海綿體是參與勃起機制的組織，而尿道、尿道海綿體則與洩精和性欲高潮有關。在男性性興奮期，勃起的陰莖将尿道拉長，原彎曲的管道變直，尿道的橫徑可增加為原來的2倍，尿道球部形成較靜止期大3倍的腔，尿道口随刺激而張開。當性交時，交感神經興奮釋放大量的去甲腎上腺素，使附睾尾部向輸精管方向輸送精子加速。輸精管和射精管是輸送精子的通道，輸精管也貯存部分已成熟的精子。在交感神經所釋放的去甲腎上腺素的作用下，附睾、輸精管、射精管發生相繼的協調性收縮，而且為節律性強收縮，把精液驅入後尿道，輸精管液可直接注入後尿道，而不需進入精囊内。在交感神經支配和控制下，精囊平滑肌發生蠕動性收縮，将其分泌物排入後尿道。交感神經興奮可使前列腺平滑肌收縮，前列腺液排出，膀胱括約肌收縮，精液排入尿道，膀胱頸反射性關閉，有防止精液逆向進入膀胱，同時防止尿液進入尿道的作用。此時，在會陰部大部分肌群的協同參與下，将精液通過尿道射出體外。與此同時，伴随尿道球部發生節律性收縮而産生欣快的感覺。開始為2～3次非常強烈的收縮，随後是幾次弱的收縮。欣快感及性高潮的程度因精神狀态和性興奮的強度、時間的不同而不同。
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