Das Gehirn ist das Zentrum der Intelligenz, des Denkens und des Instinkts bei den meisten höheren Kreaturen, einschließlich des Menschen. Beim Menschen sind die grundlegenden Gehirnstrukturen das Großhirn, das Kleinhirn und der Hirnstamm. Jedes davon besteht aus kleineren Organen und Strukturen, die unterschiedliche geistige und körperliche Funktionen aufrechterhalten. Alle Gehirnstrukturen bestehen aus Nervenzellen oder Neuronen, die mit hoher Effizienz interagieren, sensorische Eingaben verarbeiten und in Sekundenbruchteilen entsprechende Reaktionen ausführen.
Das Gehirn ist eine Erweiterung des zentralen Nervensystems, ein Netzwerk von Neuronen, das im gesamten menschlichen Körper existiert. Diese Neuronen leiten sensorische Daten und Muskelbefehle über das Rückenmark, das sich in der schützenden Wirbelsäule oder dem Rückgrat befindet, zum und vom Gehirn weiter. An der Spitze des Rückenmarks bildet der Hirnstamm die Basis des Gehirns selbst. Wie viele Gehirnstrukturen reguliert der Hirnstamm bestimmte Körperfunktionen, in diesem Fall unwillkürliche Handlungen wie Atmung, Durchblutung und Schlaf. Der Hirnstamm umfasst andere Gehirnstrukturen, einschließlich des Pons und der Medulla oblongata.
Direkt hinter dem Hirnstamm befindet sich das Kleinhirn, das Bewegung und Orientierung koordiniert, indem es Informationen aus den Ohren und anderen Sinnesorganen verarbeitet. Oberhalb des Kleinhirns und des Hirnstamms befinden sich die Basalganglien, auch limbisches System genannt. Diese Gehirnstrukturen, einschließlich des Nucleus caudatus, Putamen und Globus pallidus, regulieren auch motorische Funktionen. Der Hippocampus und die Amygdala, die an der grundlegenden emotionalen Reaktion und dem Gedächtnis beteiligt sind, sind ebenfalls Teil des limbischen Systems.
Die zentrale Struktur des Gehirns ist das Großhirn; seine äußerste Schicht ist die Großhirnrinde, auch Neocortex genannt. Wie die anderen Gehirnstrukturen besteht die Großhirnrinde aus Neuronen. In konservierten Gehirnen sind Neuronen grau, daher wird das Großhirn oft als graue Substanz bezeichnet. Im Großhirn kommunizieren Millionen von Neuronen über Verbindungen, die Synapsen genannt werden, miteinander und erhalten höhere Gehirnfunktionen wie Sprache, Gedächtnis und komplexe Problemlösungen.
Die Großhirnrinde ist in rechte und linke Hemisphäre unterteilt; jeder steuert unterschiedliche mentale und physische Prozesse. Unter dieser äußeren Schicht besteht die sogenannte weiße Substanz aus Axonen, den kommunizierenden Körpern der Neuronen des Großhirns. Diese weiße Substanz enthält Gehirnstrukturen wie Thalamus und Hypothalamus, die einfachere Funktionen wie Schmerzen, Appetit und hormonelle Reaktionen übernehmen. Innerhalb der weißen und grauen Bereiche der Großhirnrinde verarbeiten die verschiedenen Hirnstrukturen Informationen, treffen Entscheidungen und leiten Aktionen ein. Das Gehirn kann in jeder Sekunde Millionen solcher Interaktionen koordinieren.