如果直接生殖器刺激可以在脊髓層面引發勃起反應，那么大腦的作用是什么？雖然陰莖有時似乎有自己的想法，但大腦在整合反應的過程中起著重要作用，
對陰莖的觸覺刺激可以通過脊髓觸發勃起，但性感覺通常靠大腦，大腦可以給人愉悅的感覺或使人專注于性刺激。對戀人的關注，性幻想，回憶等。會變成大腦發出的資訊，通過脊髓作用于陰莖動脈系統，維持和加強勃起的強度。當大腦發出觸發勃起反射的信號時，這種信號以神經沖動的形式傳遞到脊髓勃起反射高中樞，脊柱勃起反射高中樞的功能就像大腦和陰莖之間的中轉站，這是有道理的，感知和情緒反應在勃起反射中起作用。當大腦和脊柱勃起反射高中樞之間的神經通路受到嚴重損傷或阻斷時，男性在只有心理刺激的情況下將無法勃起，
大腦也能抑制性反應，一個對自己的性能力過分焦慮的人，即使直接強烈刺激陰莖，也無法勃起。再比如，一個人堅信性快感是邪惡骯臟的。當他的性伴侶刺激他的陰莖時，他的內心會充滿焦慮和內疚，不會有勃起。有些男性，尤其是青春期男性，勃起反射很容易被引出；陰莖被他內褲摩擦，看到有魅力的女人經過，閃現性幻想可能勃起。尷尬場面會出現自發勃起，比如因為轉學而站在所有初高中學生面前；或者出現在大眾面前，為了趕走性幻想，讓勃起消退，很多青春期的男性在上課鈴響之前突然變得對學習課程更有興趣。男人成年后勃起陰莖需要更多的刺激，如果三四十歲的女性，即使裸體也不能讓男性伴侶瞬間自動勃起，就會覺得自己魅力下降，老年男性不再有自發性勃起，因此直接刺激陰莖成為性興奮的重要手段。