Der Pupillenreflex ist ein wichtiger Vitalparameter, der insbesondere in der Intensiv- und Notfallmedizin genutzt wird. Der Pupillendurchmesser wird kleiner bei steigendem Lichteinfall, um unter anderem die Retina zu schützen und vergrößert sich wieder, wenn die Lichtintensität zurück geht. Diese Pupillendynamik wird von zwei Muskeln gesteuert, dem Sphinkter Muskel, der die Pupille als Ring umschließt und für die Verengung zuständig ist und dem Dilatator Muskel, der radial angeordnet und für die Öffnung der Pupille verantwortlich ist. Beide Muskeln funktionieren antagonistisch zueinander und unterliegen der autonomen Kontrolle. Der parasympathische Ast des autonomen Nervensystems reguliert den Sphinkter Muskel und der Dilatator Muskel wird vom sympathischen Ast gesteuert. Das Wechselspiel der beiden Muskeln sorgt im Normalfall für eine optimale Öffnung der Pupille in jeder Situation.

Die parasympathische Erregung des Sphinkter Muskels erfolgt aus dem Mittelhirn über die Edinger-Westphal Kerne. Trifft Licht auf die Pupille, läuft die Information entlang des optischen Nervs. Bevor der optische Nerv zum Sehzentrum weiterläuft, zweigen einige Nervenstränge ins Mittelhirn ab und erreichen über einige weitere Kerne die beiden Edinger-Westphal Kerne. Von hieraus gehen die parasympathischen Nerven zu den Ganglien in der Nähe des Auges und lösen die Konstriktion des Sphinkter Muskels aus. Die sympathische Ansteuerung des Dilatator Muskels, der die Pupille offenhält, erfolgt aus dem Rückgrat über die Ganglien des Grenzstranges und von dort direkt an den Muskel.

Eine Veränderung in der Pupillenreaktion kann somit auf Verletzungen oder pathologische Vorgänge im Mittelhirn hinweisen. Ebenso kann auf Grund des speziellen neurologischen Netzwerkes des Pupillenreflexes auf die Lokalität von Schädigungen geschlossen werden, je nachdem ob nur eine der beiden Pupillen Veränderungen zeigt oder ob sie bei beiden Pupillen auftreten.