Le tronc cérébral est la partie la plus basse du cerveau et est une continuation structurelle de la moelle épinière. C’est la partie la plus ancienne du cerveau, structurellement analogue aux parties trouvées dans le cerveau de tous les vertébrés, apparemment même les plus anciens vertébrés, comme le poisson sans mâchoire, Haikouichthys, dont les fossiles sont datés de 530 millions d’années. La zone comprend le cerveau postérieur et le mésencéphale, deux des trois principales régions dans lesquelles le tube neural se différencie au cours de l’embryogenèse. La troisième région se différencie dans le reste du cerveau.
Sans doute la partie la plus primitive du cerveau, mais aussi parmi les plus essentielles, le tronc cérébral régule principalement les fonctions autonomes ainsi que les parties du système nerveux central situées à l’extérieur du cerveau. Ces fonctions incluent le contrôle cardiovasculaire (battements cardiaques et pression artérielle), le contrôle de la sensibilité à la douleur, la vigilance, le contrôle respiratoire (respiration) et, plus largement, la conscience – bien que ce mot soit notoirement difficile à définir. Si cette région est endommagée, la mort est probable, alors que si une partie du cortex (couche externe) du cerveau est endommagée, par exemple, la survie est beaucoup plus probable.
En plus de réguler les fonctions les plus élémentaires de la vie, le tronc cérébral joue le rôle d’une sorte de standard neuroanatomique mais le reste du cerveau, car toutes les informations qui entrent et sortent du cerveau doivent le traverser. Son troisième rôle majeur est de servir de noyau aux nerfs crâniens, des nerfs qui émergent du cerveau plutôt que de la moelle épinière, comme le font la plupart des nerfs. Les humains ont 12 nerfs crâniens, qui desservent les systèmes moteur et sensoriel de la tête et du cou.
Les composants de la zone comprennent la moelle allongée, le pont et le mésencéphale. La moelle contient les régions du cerveau qui contrôlent la respiration, le cœur, la déglutition, les vomissements et la défécation. Le centre cardiaque dans la moelle, en particulier, est ce qui contrôle le cœur. La moelle est la partie la plus basse de la tige, et juste au-dessus se trouve le pont, qui est le renflement caractéristique du tronc cérébral. Ses rôles principaux sont de relayer les informations sensorielles entre le cervelet et le cerveau (la majeure partie du cerveau), d’aider à réguler la respiration et de contrôler l’excitation – pas dans le sens sexuel, mais dans le sens d’un animal endormi ou éveillé, calme ou agité.