Gydytojas atlieka neurologinį tyrimą, kad patikrintų, kaip gerai veikia paciento nervų sistema. Nervų sistema yra nervinių audinių tinklas, kuris turi priimti ir apdoroti jutimo įvestį, o tada reaguoti į dirgiklius. Jutimo įvestis apima išorinius ir vidinius kūno veiksnius, įskaitant skausmą, temperatūrą, skonį, slėgį, kraujo pH, šviesą, hormonų lygį ir garsą, be kitų dirgiklių. Jei pacientas ar gydytojas įtaria, kad nervų sistema gali būti sutrikusi, gydytojas gali atlikti neurologinį tyrimą, kad nustatytų galimas problemas. Egzaminas susideda iš kelių dalių; bendros išvaizdos, psichinės būklės, kaukolės nervų, motorinės sistemos, jutimo sistemos, refleksų ir galiausiai koordinacijos bei eisenos įvertinimas.
Gydytojas greičiausiai pradės neurologinį tyrimą kalbėdamas su pacientu ir atkreipdamas dėmesį į paciento laikyseną, budrumą ir motorinius įgūdžius. Motoriniai įgūdžiai – tai organizmo gebėjimas efektyviai judėti. Gydytojas ypač atidžiai stebės drebėjimą, vadinamą fascikuliacija, staigius, trūkčiojančius judesius, vadinamus chorėja, ir ilgalaikius burnos, akių, liežuvio, nugaros ar burnos susitraukimus, vadinamus distonija. Taip pat reikia atkreipti dėmesį į gyvybinius požymius, tokius kaip kraujospūdis ir širdies susitraukimų dažnis, nutukimas, nenormalus lieknumas, deformacijos ir nenormalios proporcijos, pvz., plačiai išskleistos akys ar žemai nuleistos ausys.
Neurologinio tyrimo psichinės būklės dalis susideda iš kelių klausimų, kurie tikrina paciento gebėjimą tinkamai mąstyti. Tai gali apimti piešimo, rašymo, skaitymo, komandų vykdymo ir atminties pratimus. Reikėtų įvertinti bet kokius intelektinių gebėjimų ar kalbos modelių pokyčius, pvz., gebėjimą kalbėti sklandžiai, nes tai gali būti neurologinės problemos požymiai.
Tada gydytojas pacientui atlieka keletą testų, kurie padeda įvertinti individualią kaukolės nervų funkciją, kuri suteikia veido judesį ir jutimą. Akių judesiai, vyzdžių išsiplėtimas, regėjimas kiekvienoje akyje, kvapas per kiekvieną šnervę, veido raumenų funkcija, liežuvio funkcija, rijimas ir jutimas įvairiose veido vietose, ypatingą dėmesį skiriant simetrijai. Judėjimas, išvaizda ir pojūčiai turi būti vienodi abiejose veido pusėse.
Neurologinio tyrimo motorinės sistemos fazėje įvertinama viso kūno raumenų jėga ir tonusas. Tikėtina, kad šiam tyrimui pacientas nusirengs, nes gydytojas turi įvertinti raumenų išvaizdą, ieškoti per didelio išsivystymo ar raumenų atrofijos. Gydytojas gali paprašyti paciento sulenkti ir ištiesti raumenis, ištiesti pirštus, suimti daiktus ir panaudoti raumenis prieš pasipriešinimą.
Sensorinio tyrimo metu tikrinamas paciento gebėjimas jausti skausmą, temperatūrą, padėtį ir lengvą prisilietimą. Tyrimai gali apimti smeigtuko dūrius, kurių metu paciento prašoma užmerkti akis ir atpažinti ant nugaros ar delno užrašytą skaičių arba užmerkti akis ir nustatyti, kurioje kūno vietoje jis liečiamas. Jutimo sistemos problemos gali rodyti tokius sutrikimus kaip tiamino trūkumas, neurotoksinų pažeidimas ar cukrinis diabetas.
Tada gydytojas patikrins paciento refleksus, nevalingas organizmo reakcijas į dirgiklius. Paprastai tai daroma su nedideliu refleksiniu plaktuku, kuris smogiamas į kūno sausgysles ar raumenis. Klasikinis šio testo pavyzdys įvyksta, kai atsitrenkiama į sausgyslę, esančią tiesiai po keliu, dėl ko spyris blauzda.
Paskutiniai neurologinio tyrimo testai apima koordinaciją, eiseną ir pusiausvyrą. Kad patikrintų koordinaciją, gydytojas gali paprašyti paciento pakartoti greitus judesius pagal komandą, pirštu paliesti nosį, o tada pirštu paliesti gydytojo piršto galiuką ir nustumti pėdos kulną žemyn priešinga blauzda. Gydytojas tikrina eiseną, įvertindamas paciento gebėjimą vaikščioti sklandžiai, liepdamas vaikščioti normaliai, vaikščioti viena koja tiesiai prieš kitą, vaikščioti ant kulnų, vaikščioti ant kojų pirštų. Galiausiai gydytojas gali atlikti Rombergo testą, kurio metu paciento prašoma išlaikyti pusiausvyrą užmerkiant akis. Jei pacientas negali išlaikyti pusiausvyros, tai gali būti neurologinio sutrikimo požymis.