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射精中枢位于脊髓胸腰段，当刺激从生殖器通过阴部神经传到中枢后，传出神经又通过腹下神经丛及膀胱丛使附睾、输精管及前列腺的平滑肌收缩，精子及精液流入后尿道由于贮存在后尿道。由于贮存在后尿道的精液量增加，通过神经反射使尿道周围及会阴部肌群收缩而射精。与此同时，膀胱颈也受交感神经控制而收缩。
射精的具体生理过程是这样的，阴茎海绵体是参与勃起机制的器官，而尿道、尿道海绵体则与泄精、射精和情欲高潮有关。在性兴奋增强后，勃起的阴茎使尿道伸长，原弯曲的管道变直，在高潮期尿道横径可增加二倍，使尿道球部形成较静止期大三倍的腔。在兴奋期开始后，尿道口随刺激而张开，但其口径大小不变。
泄精是从睾丸输出小管收缩开始，附睾、输精管与精囊壶腹、前列腺均相继收缩，将液体排入尿道前列腺部，随后为输精管壶腹部的收缩及精囊液的排出。在泄精期间，前列腺液随每次节律性收缩不断地加入，精液于是形成并进入扩张的尿道球部。
当尿道球部被进入精液刺激后，膀胱颈即反射性关闭，同时内括约肌收缩，因面防止精液逆向进这入膀胱，同时在射精时防止尿液进入尿道。尿道球部及会阴部肌肉大量节律性收缩，将精液通过尿道推向前。性欲高潮虽然通常认为等同于射精，但实际上这是一种主观感觉。在此感觉前有数秒钟的间隔。这时感到射精已不可避免。不论外部刺激强度如何，也不能延迟或阻止情欲高潮水的产生，过程仍将进展到精液射出才结束。这种射精紧迫感觉是由精液积聚于尿道球部，在尿道球部发生节律性收缩而产生欣快的感觉。开始的二、三次收缩非常强烈，可将精液从尿道口射出达20-50厘米远，随后是几次弱收缩。
射精时的欣快感与精液量有关，而精液量则与禁欲时间的长短有关。欣快感及情欲高深的程度，因精神状态和性兴奋的强度、时间的不同而不同。
勃起的消退可分二期，第一期的特点是阴茎快速复归，阴茎丧失约50%硬度。这种消退可因高潮期延长和射精后阴茎仍留于阴道内而延长。第二期是阴茎回复到萎软状态，这一期可不自主的延长，并持续到不应期过后很长时间。
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