O órgão sensitivo de Golgi, constituído por fibras nervosas mielinizadas envoltas por uma capa fibrosa, situado na junção miotendinosa, responde ao estímulo de estiramento tendinoso causado por trações passivas ou contrações ativas do músculo, pois se colocam em série com relação às fibras musculares. A principal ação do órgão tendíneo de Golgi é o relaxamento do músculo estirado e contração do músculo antagonista.
Os fusos musculares são formações sensitivas complexas inseridas no ventre muscular e dispostas em paralelo com relação às fibras musculares. São constituídos por fibras musculares intrafusais com duas regiões polares e uma região equatorial com núcleos em forma de bolsa ou cadeia e por fibras nervosas aferentes e eferentes à medula espinal.
Entre as fibras nervosas aferentes à medula espinal distinguem-se dois grupos: Ia e lI. As fibras Ia mielinizadas se originam das formações anuloespirais ou primárias da região equatorial da fibra intrafusal com núcleos em forma de bolsa. Essas fibras enviam estímulos que chegam por via monossináptica rápida nos motoneurônios alfa. As fibras lI menos mielinizadas originam-se nas formações com forma de ramalhete ou secundárias da região periférica equatorial da fibra intrafusal com núcleos em forma e cadeia. Esses estímulos chegam aos motoneurônios alfa e gama por via polissináptica lenta.
As fibras eferentes da medula espinal se originam dos motoneurônios gama que se situam no corno anterior da medula, são controlados por centros supraespinais e se projetam sobre as regiões polares estriadas da fibra intrafusal. As fibras fusimotoras gama I ou dinâmicas são de condução rápida e atuam sobre as terminações anuloespirais do fuso muscular e as fibras fusimotoras gama lI ou estáticas de condução lenta agem preferencialmente sobre as terminações em ramalhete.
O reflexo miotático é um reflexo proprioceptivo monossináptico, elicitado por meio de um estímulo periférico em suas aferências. Origina-se no fuso muscular estimulado pelo estiramento muscular, caminha pelas fibras Ia até o corno anterior da medula, onde fazem sinapse com os motoneurônios alfa, que desencadeiam a contração muscular do músculo alongado. É um reflexo dinâmico ou fásico e se vincula à velocidade do estiramento muscular. A inibição recíproca do músculo antagonista se faz por meio de um neurônio internuncial que exerce ação inibitória sobre os motoneurônios que inervam esse músculo.
O reflexo miotático de recrutamento lento se faz por meio da estimulação das fibras lI do fuso neuromuscular por vias polissinápticas ascendentes que chegam até a substância reticular, que via retículo espinal descendente atuam sobre os motoneurônios alfa e gama do músculo estimulado. O reflexo miotático monossináptico é essencialmente de ação fásica ou dinâmica e o reflexo polissináptico de ação tônica.