膝跳反射是一种简单的生理现象，当膝关节处于半屈并小腿自然下垂的状态时，如果轻快地叩击膝腱，会引发股四头肌的快速收缩，使小腿向上做一次短暂的前踢动作。这个反射属于腱反射类型，主要由肌梭这种特殊的感受器来感知机械牵拉刺激。肌梭由一般的肌纤维排列成梭形，两端附着在肌腱上，外有结缔组织包裹，内部含有2至12根特殊肌纤维，其中央密集的细胞核无横纹，负责感受牵拉。肌梭的两端则有横纹，具备收缩功能。

当叩击膝关节下肌腱时，由于快速的肌肉拉伸，肌梭内的肌纤维会收缩并传递神经冲动。这些冲动沿着位于股神经内的传入神经纤维，传递到脊髓的腰部2至4节段。膝跳反射是单突触反射，意味着传入神经纤维直接与传出神经元的细胞体相连。冲动随后由传出神经纤维传递到效应器股四头肌的运动终板，驱动肌肉收缩，引发小腿的前伸反应。

膝跳反射的强度和速度往往受到中枢神经系统高级部位的调控，它能反映神经系统的功能状态。在临床检查中，医生会利用膝跳反射来评估患者的中枢神经系统健康状况，以此作为诊断某些神经疾病的重要指标。通过观察膝跳反射的反应，可以初步判断是否存在神经系统的问题。