Anders als primitive Einzeller müssen im mehrzelligen Organismus die vielen spezialisierten Zellen, Gewebe und Organe sinnvoll integriert und koordiniert werden. So dienen dem Menschen besonders das Nerven- und das Hormonsystem als Integrationssysteme. Für die Pathogenabwehr (Abwehr von Krankheitserreger) steht das Immunsystem der Informationsübertragung zur Verfügung. Ausgestattet mit diesen Systemen, ist der Körper in der Lage, Signale auf elektrischem und humoralem (über die Körperflüssigkeiten) Wege zu übertragen.
Nervale und hormonelle Signale dienen der Steuerung und Regelung des Stoffwechsels und des „inneren Milieus“ (Blutdruck, pH, Temperatur, Elektrolyt- und Wasserhaushalt), des Körperwachstums, der Reifung der Fortpflanzungsorgane und nicht zuletzt der Auseinandersetzung mit der äußeren Umwelt. Dazu greifen die jeweiligen Integrationssysteme auf Sensoren (Sinnesrezeptoren) zurück, die in den inneren Organen, Bewegungs- und Halteapparat, sowie im ZNS liegen und Rückschlüsse über die aktuellen Signale im Organismus geben. Über Rückkopplungsmechanismen werden dann die Systeme innerhalb des Organismus verstärkt oder gebremst.
Dabei gibt es die Möglichkeit der positiven und der negativen Rückkopplung. Bei der positiven Rückkopplung wirkt ein Signal verstärkend oder hemmend auf sich selbst. Dies kann man sich über die Eselsbrücke „je mehr, desto mehr“ bzw. „je weniger, desto weniger“ merken. Demgegenüber steht die negative Rückkopplung. Man bezeichnet sie auch als Gegenkopplung, da ein gebildetes Signal einen hemmenden Effekt bzw. das Fehlen des Signals einen verstärkenden Effekt haben kann. Bei der negativen Rückkopplung gilt: „je weniger, desto mehr“ bzw. „je mehr, desto weniger“. Beide Mechanismen werden im Laufe der folgenden Kapitel näher beschrieben.
Nervenzellen sind hochspezialisiert auf sehr präzise und sehr rasche Signalübertragungen. Hier erfolgt die Reizübertragung an sehr definierten Orten (Synapsen) über fein abgestufte Signale. Die Reize werden sowohl afferent (zum ZNS) als auch efferent (vom ZNS weg) über elektrische Signale (Aktionspotenziale), aber auch über Botenstoffe (Neurotransmitter) übertragen. Diese nervale Übertragung spielt beispielsweise bei der Sinneswahrnehmung und Bewegungssteuerung eine entscheidende Rolle.
Im Gegensatz dazu sind Hormone, aber auch Zytokine des Immunsystems, chemische Botenstoffe. Sie dienen vor allem der langsamen und langfristigen Signalübertragung und können als endokrine Hormone über die Blutbahn lange Distanzen innerhalb des Körpers überwinden. Ihre Wirkung kann relativ schnell innerhalb weniger Minuten bis Stunden einsetzen, kann sich aber auch bis zu mehreren Monaten (Wachstumshormone) erstrecken. Hormone können zudem auch auf Zellen in der direkten Nachbarschaft (parakrine Hormone) oder auf die Zellen, von denen sie selbst gebildet wurden (autokrine Hormone), wirken. Dabei werden sie allerdings nicht in die Blutbahn entlassen.
Anders als nervale Signale, die sehr präzise an spezifische Zellen gerichtet sind, werden Hormone gleichmäßig im Gewebe verteilt und können potenziell auf alle Zellen wirken. Ihre Spezifität beruht daher nicht auf zielgerichteten Zell-Zell-Kontakte, sondern auf Rezeptoren, die nur an spezifischen Zellen exprimiert (gebildet) werden.
Die Freisetzung von Neurotransmittern und Hormonen läuft auf zellulärer Ebene sehr ähnlich ab. Es ist daher nicht verwunderlich, dass einige Hormone, wie Noradrenalin oder Serotonin, auch als Transmitter im Nervensystem eingesetzt werden. Zeitgleich können auch neurosekretorische Zellen im Hypothalamus Hormone, sogenannte Neurohormone, wie das antidiuretische Hormon (ADH), bilden und in den Blutkreislauf entlassen.