In Diskussionen über die Anatomie können das Gehirn und das zentrale Nervensystem (ZNS) als separate Einheiten bezeichnet werden. Das Gehirn ist jedoch ebenso wie das Rückenmark ein Bestandteil des zentralen Nervensystems. Es fungiert als Kontrollzentrum des Körpers, das sowohl Informationen sendet als auch empfängt, was durch elektrische Signale, die Nervenimpulse genannt werden, erfolgt. Diese Nervenimpulse werden entlang des Rückenmarks und über die aus der Wirbelsäule austretenden Nerven an das Körpergewebe gesendet, um Nachrichten vom Gehirn zu übermitteln, z. B. Befehle an die Muskeln, sich zusammenzuziehen. Umgekehrt sendet das periphere Nervensystem, das aus den im ganzen Körper verteilten Nerven und Nervenzellen besteht, Informationen vom Körper zur Interpretation an das Gehirn zurück.
Während das Gehirn das Informationszentrum des Nervensystems ist, ist das Zentralnervensystem als Ganzes für die Übertragung und Interpretation von Nachrichten zwischen Gehirn und Körper verantwortlich. Nervenimpulse, die entweder zum Gehirn hin oder von ihm weg wandern, müssen über das Rückenmark, den unteren Abschnitt des Zentralnervensystems, nach oben oder unten geleitet werden. Die vom Gehirn weg zum Körper gesendeten Signale werden als motorische Signale bezeichnet, da sie im Allgemeinen die Muskeln des Körpers anweisen, sich als Reaktion auf einen Reiz zu bewegen. Ein Beispiel wäre, vom Bürgersteig auf Sand zu treten: Zellen, die als sensorische Rezeptoren bezeichnet werden, signalisieren dem Gehirn, dass der Boden unter den Füßen nicht mehr fest ist, und das Gehirn und das zentrale Nervensystem koordinieren und senden ein motorisches Signal zurück an die Muskeln, die beim Gehen verwendet werden dass sie sich der unebenen Oberfläche anpassen können.
Das zentrale Nervensystem empfängt auch Nervenimpulse vom Körper, die als sensorische Signale bezeichnet werden. Sensorische Rezeptorzellen in der Haut und im ganzen Körper senden Status-Updates an das Gehirn über alles von Schmerz über Temperatur bis hin zu Organfunktionen – so hält der Körper seinen stabilen Betriebszustand aufrecht, der als Homöostase bekannt ist. Diese Signale wandern das Rückenmark hinauf zum oberen Teil des ZNS: dem Gehirn und dem Hirnstamm. Dort können sie interpretiert und eine angemessene körperliche Reaktion bestimmt werden, wie etwa eine Zunahme des Speichels im Mund in Erwartung einer Mahlzeit oder das schnelle Betreten von Sand, der zu heiß ist, um darauf zu gehen. Durch diese Koordination von sensorischem Input und Reaktion durch das zentrale Nervensystem und periphere Nerven und Rezeptoren kann sich der Körper sowohl an seine innere als auch an seine äußere Umgebung anpassen.