O cérebro é o centro da inteligência, pensamento e instinto na maioria das criaturas superiores, incluindo os humanos. Nos seres humanos, as estruturas cerebrais básicas são o cérebro, o cerebelo e o tronco cerebral. Cada um deles é composto por órgãos e estruturas menores que mantêm diferentes funções mentais e físicas. Todas as estruturas cerebrais são compostas de células nervosas, ou neurônios, que interagem com grande eficiência, processando informações sensoriais e realizando respostas apropriadas em frações de segundo.
O cérebro é uma extensão do sistema nervoso central, uma rede de neurônios existentes em todo o corpo humano. Esses neurônios transmitem dados sensoriais e comandos musculares de e para o cérebro através da medula espinhal, localizada na coluna protetora ou na espinha dorsal. No topo da medula espinhal, o tronco cerebral forma a base do próprio cérebro. Como muitas estruturas cerebrais, o tronco cerebral regula funções corporais específicas, neste caso ações involuntárias como respiração, circulação sanguínea e sono. O tronco cerebral inclui outras estruturas cerebrais, incluindo a ponte e a medula oblonga.
Logo atrás do tronco cerebral está o cerebelo, que coordena o movimento e a orientação, processando informações dos ouvidos e de outros órgãos sensoriais. Logo acima do cerebelo e do tronco cerebral estão os gânglios da base, também conhecidos como sistema límbico. Essas estruturas cerebrais, incluindo o núcleo caudado, o putâmen e o globus pallidus, também regulam as funções motoras. O hipocampo e a amígdala, envolvidos na resposta emocional básica e na memória, também fazem parte do sistema límbico.
A estrutura central do cérebro é o cérebro; sua camada mais externa é o córtex cerebral, também chamado de neocórtex. Como as outras estruturas cerebrais, o córtex cerebral é composto por neurônios. Nos cérebros preservados, os neurônios são cinzentos; portanto, o cérebro é chamado de substância cinzenta. No cérebro, milhões de neurônios se comunicam através de conexões chamadas sinapses, mantendo funções cerebrais mais elevadas, como fala, memória e solução complexa de problemas.
O córtex cerebral é dividido em hemisférios direito e esquerdo; cada um controla diferentes processos mentais e físicos. Sob essa camada externa, a chamada substância branca é composta de axônios, os corpos comunicantes dos neurônios do cérebro. Essa substância branca contém estruturas cerebrais, como o tálamo e o hipotálamo, que lidam com funções mais simples, como dor, apetite e resposta hormonal. Dentro das áreas branca e cinza do córtex cerebral, as várias estruturas cerebrais processam informações, tomam decisões e iniciam ações. O cérebro pode coordenar milhões dessas interações em um determinado segundo.