位于脑干脊髓上方的延髓是调节心脏和血管自主神经输出的主要脑区，在动脉血压短期反馈调节中具有关键作用。延髓包含自主神经系统两大分支的神经元胞体——交感神经和副交感神经。交感神经纤维离开延髓后沿脊髓下行，与较短的节前纤维形成突触，这些节前纤维继而到达交感神经节并与节内神经元突触连接。节后传出纤维从神经节延伸至心脏和血管系统，在靶器官处形成突触。副交感神经（迷走神经，第十对脑神经）从延髓出发的节前纤维较长，直接与心脏或血管组织内的短节后纤维形成突触连接。延髓神经元的活动受外周感受器和其他脑区信号的调节。
延髓的孤束核（NTS）接收来自不同体循环和中枢受体（如压力感受器和化学感受器）的传入信号。NTS的神经连接通过尾腹外侧延髓（CVLM）调控头腹外侧延髓（RVLM）内的交感神经元活性，并调节产生副交感迷走神经（第十对脑神经）的疑核（NA）的神经元活动。NTS的神经元活动可激活（+）迷走神经元并抑制（-）交感神经元。延髓还会接收下丘脑等其他脑区的信息输入。下丘脑和高位中枢可调节延髓中枢活性，在情绪和应激（如运动、热应激）引发的心血管反应中发挥关键作用。总体而言，延髓通过整合外周感受器和中枢的输入信号，利用特定区域的交感和副交感（迷走）传出神经调节心脏和血管的功能。
心脏接受迷走神经和交感神经纤维支配。右迷走神经主要支配窦房结，左迷走神经支配房室结，但两者解剖分布存在显著重叠。心房肌由迷走神经传出纤维支配，而心室肌仅少量接受迷走神经支配。交感神经传出纤维广泛分布于心房（尤其窦房结）和心室，包括心脏传导系统。交感神经兴奋增强心率（正性变时作用）、心肌收缩力和传导速度（正性传导作用），而副交感兴奋产生相反效应。交感和副交感对心脏的作用分别通过β-肾上腺素能受体和毒蕈碱受体介导。
交感肾上腺素能神经沿动脉和神经走行，存在于血管外膜层（血管外壁）。神经纤维上的膨体是神经递质（去甲肾上腺素）释放位点。毛细血管无神经支配。血管交感神经激活通过α-肾上腺素能受体介导血管平滑肌收缩，引起动脉和静脉收缩。
副交感神经纤维存在于某些器官的血管系统中，如唾液腺、胃肠腺体和生殖勃起组织。副交感神经释放的乙酰胆碱（ACh）与毒蕈碱型乙酰胆碱受体结合，通过一氧化氮生成和鸟苷酸环化酶激活引发血管舒张。ACh释放可刺激腺体组织释放激肽释放酶，后者作用于激肽原生成激肽（如缓激肽）。激肽可增加毛细血管通透性，引起静脉收缩并在特定器官产生动脉舒张效应。
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