השליטה על מתן השתן נעשית על ידי מערכת העצבים, 
- תפקיד תחושתי – העברת התחושה ששלפוחית השתן מלאה ושיש צורך ללכת אל השירותים.
- תפקיד מוטורי – כיווץ והרפיית המרכיבים האנטומיים השונים במערכת השתן על מנת להתאפק כראוי ולהשתין בצורה טובה.
כפי שניתן להבין, ללא תפקוד תקין של מערכת העצבים עלול להופיע חוסר שליטה על הסוגרים, ולכן אחד הסימנים האופייניים של מחלות נוירולוגיות שונות הוא בריחת שתן.
מהי שלפוחית נוירוגנית
שלפוחית נוירוגנית הוא שם כולל להפרעה בשליטה על השתן המופיעה על רקע הפרעה במערכת העצבים. במקרים של שלפוחית נוירוגנית, חוסר היכולת של מערכת העצבים להפעיל את שלפוחית השתן גורמת לבריחת השתן, המופיעה במספר מנגנונים:
- פעילות יתר של השלפוחית – לעתים השינויים העצביים גורמים להפעלה של שלפוחית השתן ביתר, המובילה לבריחת שתן בדחיפות.
- פעילות חסר של השלפוחית – במקרים אחרים, מערכת העצבים דווקא אינה מפעילה את שלפוחית השתן, וכתוצאה היא מתמלאת יתר על המידה וגורמת לבריחת שתן על רקע מילוי יתר (Overflow).
- פגיעה בשרירי השוער – לעתים הפגיעה בעצבוב היא ממוקדת מאוד ומשפיעה על שרירי השוער בלבד, אשר בעלי תפקיד מרכזי בשליטה על מתן השתן.
טראומה לחוט השדרה
עצבים רבים יוצרים מחוט השדרה, ובמידה ומופיעה טראומה לחוט השדרה או פגיעה אחרת, עלולה להופיע בריחת שתן. במקרים אלה, העצבים היוצאים מחוט השדרה ונכנסים אליו לא מבצעים את תפקידם כהלכה ולכן לא מתאפשרת שליטה על שלפוחית השתן.
כחלק מהפגיעה נגרם חוסר איזון בין מערכת העצבים הסימפתטית למערכת הפראסימפטתית אשר גורם בין היתר לבריחת שתן. ולכן, בריחת שתן הוא סימן אופייני מאוד לאנשים לאחר תאונות דרכים המערבות פגיעה בחוט השדרה, או בפתולוגיות אחרות של חוט השדרה.
שבץ מוחי
שבץ מוחי גורם לפגיעה קשה ברקמה המוחית, ובמקרים רבים נשאר נזק תפקודי ארוך טווח. במידה והשבץ פוגע באזורים חשובים המעורבים בתהליך השליטה על מתן שתן עלולה להופיע בריחת שתן. במקרים אלה, בריחת השתן מופיעה בגלל שהמוח לא מצליח לחוש כשורה את מלאות השלפוחית ומצד שני אינו מסוגל להעביר את הפקודה המוטורית לכיווץ הסוגרים ולתהליך ההתאפקות. שבץ מוחי הוא אחד הגורמים המובילים לבריחת שתן באוכלוסיה, ואירועים של אי שליטה על מתן השתן אופייניים מאוד בקרב אנשים לאחר שבץ למשך שנים רבות.
פגיעה בעצבים פריפריים
לעצבוב הפריפרי של הגוף תפקיד חשוב מאוד בהעברת התחושה אל המוח. במקרה של שלפוחית השתן, פגיעה בעצבוב הפריפרי גורמת לכך שהמוח לא מקבל את הקלט המבשר על מלאות שלפוחית השתן, השלפוחית מתמלאת ועלולה להופיע בריחת שתן. מצב זה נפוץ ביותר בחולי סוכרת אשר סובלים מנוירופתיה היקפית המשפיעה בין היתר על עצבוב השלפוחית.
מחלות נוירולוגיות נוספות
בריחת שתן נפוצה מאוד במחלות נוירולוגיות רבות, אשר גורמות לפגיעה בפעילות מערכת העצבים בכל הגוף ומשפיעה גם על השליטה במתן השתן. המחלות העיקריות הגורמות לבריחת שתן:
- מחלת פרקינסון – מחלה ניוונית אשר מופיעה כתוצאה מפגיעה במאזן הדופמין במוח. למחלה זו מאפיינים רבים, ומבחינת שלפוחית השתן היא יכולה לגרום לפגיעה בשליטה על שרירי השוער ולבריחת שתן.
- דמנציה ואלצהיימר – פגיעה ביכולת הקוגניטיבית עלולה גם כן להתבטא על ידי אבדן שליטה על מתן השתן, הנובעת מהבלבול והמצב הקוגניטיבי הירוד בו שרוי החולה.
- טרשת נפוצה – מחלה המופיעה על רקע פגיעה בחומר הנקרא מיילין. בלמעלה ממחצית חולי טרשת נפוצה תופיע בשלב מסוים בריחת שתן על רקע הפרעה עצבית הגורמת לפעילות יתר של שרירי השלפוחית.
- אפילפסיה – מחלה נוירולוגית הנקראת גם כפיון, וכוללת התקף אפילפטי במהלכו מתרחשת פעמים רבות גם בריחת שתן.