O encéfalo é o centro do sistema nervoso em todos os animais vertebrados, e em muitos invertebrados. Alguns animais primitivos como os celenterados e equinodermes como a estrela-do-mar possuem um sistema nervoso descentralizado sem encéfalo, enquanto as esponjas não possuem sistema nervoso. Nos vertebrados o encéfalo localiza-se na cabeça protegido pelo crânio, próximo aos aparatos sensoriais primários: visão, audição, equilíbrio, paladar, e olfato. Os encéfalos podem ser extremamente complexos. O encéfalo humano - composto dentre outras estruturas pelo cérebro, cerebelo e tronco encefálico (Mesencéfalo, Ponte e Bulbo) - contém cerca de 86 bilhões de neurônios, ligados por mais de 10 mil conexões sinápticas cada.Cater, Rita; et alii - O Livro do Cérebro - Tradução de Francis Jones - Rio de Janeiro - Agir - 2012 - ISBN 978-85-220-1361-6Dicionário Priberam da Língua Portuguesa - Encéfalo - Versão digital online consultada em 03/08/2013 às 23:45 horas UTC. Endereço eletrônico: http://www.priberam.pt/dlpo/default.aspx?pal=encéfalo Esses neurônios comunicam-se por meio de prolongamentos citoplasmáticos denominado axônio, que conduzem pulsos em sinais chamados potencial de ação para partes distantes do encéfalo e do corpo e as encaminham para serem recebidas por células específicas.

Nem todos os comportamentos precisam de um encéfalo. Mesmo organismos unicelulares são capazes de extrair informações do ambiente e responderem de acordo.Gehring, Wj (2005) New Perspectives on Eye Development and the Evolution of Eyes and Photoreceptors: The Evolution of Eyes and Brain, J Heredity (acessado em 26-04-2008) As esponjas, às quais falta um sistema nervoso central, são capazes de coordenar suas contrações corporais, e até mesmo de se locomoverem. Na maioria dos vertebrados, a própria coluna vertebral - especificamente a medula espinhal e suas extensões imediatas - contém vários dos circuitos neurais essenciais à vida vegetativa e mesmo circuitos neurais capazes de gerar respostas reflexas, assim como padrões motores simples, a exemplo nadar ou andar:

Anatomia thumb|upright=1.2|Diagrama do encéfalo thumb|upright=1.2|Diagrama esquemático do encéfalo humano, em corte sagital, destacando algumas de suas partes: 1. Encéfalo frontal 2. Telencéfalo 3. Diencéfalo 4. Tronco cerebral 5. Mesencéfalo 6. Ponte 7. Bulbo raquidiano 8. Cerebelo 9. Medula espinhal

Prosencéfalo, que se divide em: Telencéfalo. Córtex cerebral, que inclui: lobo occipital (visão), lobo parietal (órgãos das sensações e cinesia), lobo temporal (audição e olfato próximos ao hipocampo), lobo frontal (julgamento, percepção e zona motora). Os lobos frontal, parietal e temporal são responsáveis ​​pelo aprendizado e todo o córtex é responsável pela linguagem. Corpo estriado. Rinencéfalo Diencéfalo: Epitálamo: contém a glândula pineal, produtora de melatonina. Tálamo: zona de máximo controle das sensações. Subtálamo: é a estrutura diencefálica localizada entre o mesencéfalo, o tálamo e o hipotálamo. Ele está localizado próximo ao lado medial da cápsula interna. Hipotálamo: composto por quiasma óptico, tubérculo cinéreo, tubérculo mamilar e hipófise posterior que secreta dois hormônios: ocitocina e vasopressina; É o centro regulador das emoções (sistema límbico) e do controle físico. Mesencéfalo: possui quatro tubérculos quadrigêmeos, dois superiores ou anteriores relacionados à visão e dois inferiores ou posteriores relacionados aos fenômenos auditivos e é aquele que filtra as informações entre o rombencéfalo e o prosencéfalo. Rombencéfalo: é uma porção do cérebro que circunda o quarto ventrículo cerebral; é constituído pelo mielencéfalo e pelo metencéfalo em conjunto. Ele está localizado na parte superior imediata da medula espinhal e é composto de três estruturas: o bulbo raquidiano, a ponte e o cerebelo. Nele está também o quarto ventrículo. Metencéfalo: Cerebelo: controla o movimento, a energia muscular, a postura. Ponte Mielencéfalo Bulbo raquidiano: (tronco cerebral) controle de funções básicas, como circulação sanguínea através do coração e respiração.

thumb|upright=1.2|Encéfalo humano (seção sagital)

O cérebro, que consiste nos hemisférios cerebrais, forma a maior parte do encéfalo e recobre as outras estruturas cerebrais A região externa dos hemisférios, o córtex cerebral, é a massa cinzenta, consistindo de camadas corticais de neurônios. Cada hemisfério é dividido em quatro lobos principais - o lobo frontal, o lobo parietal, o lobo temporal e o lobo occipital. Três outros lobos são incluídos por algumas fontes, que são um lobo central, um lobo límbico e um lobo insular. O lobo central compreende o giro pré-central e o giro pós-central e está incluído, pois forma um papel funcional distinto.

O tronco encefálico, semelhante a um talo, se fixa e deixa o cérebro no início da área do mesencéfalo. O tronco cerebral inclui o mesencéfalo, a ponte e o bulbo raquidiano. Atrás do tronco cerebral está o cerebelo (latim para pequeno cérebro).

O cérebro, o tronco cerebral, o cerebelo e a medula espinhal são cobertos por três membranas chamadas meninges. As membranas são a dura-máter resistente; a aracnóide e a pia-máter interna, mais delicada. Entre a aracnoide e a pia-máter estão o espaço e as cisternas subaracnoides, que contêm o líquido cefalorraquidiano. A membrana mais externa do córtex cerebral é a membrana basal da pia-máter e é uma parte importante da barreira hematoencefálica. O cérebro vivo é muito macio, tendo uma consistência de gel semelhante ao tofu. As camadas corticais de neurônios constituem grande parte da matéria cinzenta cerebral, enquanto as regiões subcorticais mais profundas dos axônios mielinizados constituem a matéria branca. A substância branca do cérebro representa cerca de metade do volume total do cérebro.

Cérebro

thumb|esquerda|Principais giros e sulcos na superfície lateral do córtex esquerda|thumb|Lóbulos do cérebro

O cérebro é a maior parte do encéfalo e é dividido em hemisférios direito e esquerdo quase simétricos por um sulco profundo, a fissura longitudinal. A assimetria entre os lobos é observada como uma petália. Os hemisférios são conectados por cinco comissuras que abrangem a fissura longitudinal, a maior delas é o corpo caloso. Cada hemisfério é convencionalmente dividido em quatro lobos principais; o lobo frontal, o lobo parietal, o lobo temporal e o lobo occipital, nomeados de acordo com os ossos do crânio que os cobrem. Cada lobo ou lóbulo está associado a uma ou duas funções especializadas, embora haja alguma sobreposição funcional entre elas. A superfície do cérebro é dobrada em cristas (giros) e ranhuras (sulcos), muitos dos quais são nomeados geralmente de acordo com sua posição, como o giro frontal do lobo frontal ou o sulco central, que separa as regiões centrais dos hemisférios. Existem muitas pequenas variações nas dobras secundárias e terciárias.

A parte externa do cérebro é o córtex cerebral, composto de matéria cinzenta organizada em camadas. Tem 2 a 4 milímetros de espessura e é profundamente dobrado para dar uma aparência complicada. Abaixo do córtex está a matéria branca cerebral. A maior parte do córtex cerebral é o neocórtex, que possui seis camadas neuronais. O resto do córtex é de alocórtex, que tem três ou quatro camadas.

O córtex é mapeado por divisões em cerca de cinquenta áreas funcionais diferentes, conhecidas como áreas de Brodmann, que são nitidamente diferentes quando vistas ao microscópio. O córtex é dividido em duas áreas funcionais principais - um córtex motor e um córtex sensorial. O córtex motor primário, que envia axônios para os neurônios motores no tronco cerebral e na medula espinhal, ocupa a parte posterior do lobo frontal, diretamente na frente da área somatossensorial. As áreas sensoriais primárias recebem sinais dos nervos e tratos sensoriais por meio de núcleos de retransmissão no tálamo. As áreas sensoriais primárias incluem o córtex visual do lobo occipital, o córtex auditivo em partes do lobo temporal e o córtex insular e o córtex somatossensorial no lobo parietal. As partes restantes do córtex são chamadas de áreas de associação, que recebem informações das áreas sensoriais e partes inferiores do cérebro e estão envolvidas nos complexos processos cognitivos de percepção, pensamento e tomada de decisão.Principles of Anatomy and Physiology 12th Edition – Tortora, p. 519. As principais funções do lobo frontal são controlar a atenção, o pensamento abstrato, o comportamento, as tarefas de resolução de problemas e as reações físicas e a personalidade. O lobo occipital é o menor lobo; suas principais funções são recepção visual, processamento visual-espacial, movimento e reconhecimento de cores. Existe um lóbulo occipital menor no lobo conhecido como cúneo. O lobo temporal controla as memórias auditivas e visuais, a linguagem e um pouco da audição e da fala. thumb|upright|Dobras corticais e matéria branca na bissecção horizontal da cabeça

O cérebro contém os ventrículos onde o líquido cefalorraquidiano é produzido e circulado. Abaixo do corpo caloso está o septo pelúcido, uma membrana que separa os ventrículos laterais. Abaixo dos ventrículos laterais está o tálamo e na frente e abaixo deste está o hipotálamo, que leva à glândula pituitária. Na parte posterior do tálamo está o tronco cerebral.

Os núcleos da base são um conjunto de estruturas nas profundezas dos hemisférios envolvidas no comportamento e na regulação do movimento. O maior componente é o corpo estriado, outros são o globo pálido, a substância negra e o núcleo subtalâmico. O corpo estriado é dividido em ventral e dorsal, subdivisões que são baseadas em funções e conexões. O estriado ventral consiste no núcleo accumbens e no tubérculo olfatório, enquanto o estriado dorsal consiste no núcleo caudado e no putâmen que, ao lado do globo pálido, fica separado dos ventrículo laterais e do tálamo pela cápsula interna, enquanto o núcleo caudado se estende ao redor e confina com os ventrículos laterais em seus lados externos. Na parte mais profunda do sulco lateral, entre o córtex insular e o corpo estriado, existe uma fina lâmina neuronal chamada claustro.

Abaixo e na frente do copro estriado estão várias estruturas basais do prosencéfalo. Isso inclui o núcleo basal, a faixa diagonal de Broca, a substância inominada e o núcleo septal medial. Essas estruturas são importantes na produção do neurotransmissor acetilcolina, que é então amplamente distribuído por todo o cérebro. O prosencéfalo basal, em particular o núcleo basal, é considerado a principal saída colinérgica do sistema nervoso central para o corpo estriado e o neocórtex.

Cerebelo

thumb|Localização do cerebelo (em vermelho)

O cerebelo é dividido em um lobo anterior, um lobo posterior e o lobo floculonodular. Os lobos anterior e posterior são conectados no meio pelo vermis. Comparado ao córtex cerebral, o cerebelo tem um córtex externo muito mais fino que é estreitamente sulcado em várias fissuras transversais curvas. Visto por baixo, entre os dois lóbulos, está o terceiro lóbulo, o lóbulo floculonodular. O cerebelo fica na parte posterior da cavidade craniana, abaixo dos lobos occipitais, e é separado deles pelo tentório cerebelar, uma lâmina de fibra.

Ele está conectado ao tronco cerebral por três pares de tratos nervosos chamados pedúnculos cerebelares. O par superior se conecta ao mesencéfalo; o par do meio se conecta à medula e o par inferior se conecta à ponte. O cerebelo consiste em uma medula interna de substância branca e um córtex externo de substância cinzenta. Os lobos anterior e posterior do cerebelo parecem desempenhar um papel na coordenação e suavização de movimentos motores complexos, enquanto o lobo floculonodular é responsável pela manutenção do equilíbrio, embora exista debate quanto às suas funções cognitivas, comportamentais e motoras.

Tronco cerebral

thumb|esquerda|As três partes do tronco cerebral