Das Gehirn lenkt unsere Körperfunktionen. Da es die sensorischen Signale und Informationen zusammenführt, erzeugt es Wahrnehmungen, Gedanken und Erinnerungen. Durch das Gehirn erhalten wir Selbsterkenntnis, können sprechen und uns in der Welt bewegen. Möglich wird dies durch vier Regionen: Das Großhirn mit seiner Großhirnrinde ermöglicht uns die bewusste Kontrolle über unsere Handlungen. Das Zwischenhirn ist der Vermittler bei Empfindungen, geht mit Emotionen um und lenkt ganze Körpersysteme. Das Kleinhirn regelt die Körperbewegungen, koordiniert das Sprechen und Gleichgewicht, während der Hirnstamm die Signale des Rückenmarks weiterleitet und grundlegende Körperfunktionen und -reflexe lenkt.
Das Großhirn ist die größte Struktur des menschlichen Gehirns und Teil des Vorderhirns (oder Prosencephalon). Sein markanter äußerer Anteil, die Großhirnrinde, verarbeitet nicht nur sensorische und motorische Informationen, sondern ermöglicht auch das Bewusstsein, d. h. die Fähigkeit über uns und unsere Umwelt nachzudenken. Genau daran denken die meisten Menschen, wenn sie den Ausdruck „graue Substanz“ hören. Das Rindengewebe besteht zumeist aus den Zellkörpern von Neuronen, und durch seine Furchen und Windungen (auch als Sulci und Gyri bezeichnet) erhält das Großhirn seine charakteristische zerknitterte Oberfläche. Die Großhirnrinde ist in eine linke und rechte Hälfte unterteilt. Jede Großhirnhälfte ist wiederum in vier Lappen unterteilt: Stirnlappen, Schläfenlappen, Hinterhauptslappen und Scheitellappen. Bei den Lappen handelt es sich um Funktionsabschnitte. Sie sind spezialisiert auf verschiedene Bereiche des Denkens und der Erinnerung, der Planung und Entscheidung sowie der Sprache und Sinneswahrnehmung.
Das Kleinhirn ist der zweitgrößte Teil des menschlichen Gehirns Es sitzt unterhalb der beiden hinteren Großhirnlappen (Hinterhauptslappen) und hinter dem Hirnstamm und ist Teil des Rautenhirns. Wie das Großhirn ist auch das Kleinhirn in eine linke und rechte Hälfte unterteilt. Beide Hälften werden in der Mitte durch den sogenannten Wurm (Vermis cerebelli) miteinander verbunden. Im Inneren des Kleinhirns findet sich ein zentraler weißer Stamm, Arbor vitae, dessen Verästelungen in den Kleinhirnhälften an das Aussehen des Lebensbaumes erinnern. Hauptaufgabe des Kleinhirns ist es, die Körperhaltung und das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Wenn wir zur Seite springen, nach vorne greifen oder uns plötzlich drehen, schätzt das Kleinhirn sofort die Bewegung ein. Es sendet dann Signale an das Großhirn, mit welchen Muskelbewegungen unsere Position korrigiert werden muss, damit wir das Gleichgewicht behalten.
Der Hirnstamm verbindet das Rückenmark mit den übergeordneten Denkzentren des Großhirns. Es umfasst drei Strukturen: Medulla oblongata, die Brücke und das Mittelhirn. Die Medulla oblongata geht in das darunterliegende Rückenmark sowie die darüber liegende Brücke über. Sowohl die Medulla oblongata als auch die Brücke zählen zum Rautenhirn. Das Mittelhirn oder Mesencephalon verbindet die Brücke mit dem Zwischen- und Vorderhirn. Neben der Übertragung sensorischer und motorischer Signale sind die Strukturen des Hirnstammes auch für die Lenkung unwillkürlicher Funktionen verantwortlich. Die Brücke unterstützt die Kontrolle des Atemrhythmus. Die Medulla oblongata greift in die Atmung, Verdauung und den Kreislauf ein sowie in Reflexe wie das Schlucken, Husten und Niesen. Das Mittelhirn trägt zur motorischen Kontrolle, dem Sehen und Hören sowie seh- und hörbedingten Reflexen bei.
Als Zwischenhirn wird eine Region des Vorderhirns bezeichnet, die Verbindung sowohl zum Mittelhirn (Teil des Hirnstammes) als auch Großhirn hat. Den größten Teil des Zwischenhirns nimmt der Thalamus ein. Er besteht aus zwei symmetrischen eiförmigen Anteilen und Neuronen, die sich durch die Großhirnrinde erstrecken. Neben den vom Hirnstamm kommenden sensorischen Daten strömen auch emotionale, viszerale und sonstige Informationen aus verschiedenen Bereichen des Gehirns in den Thalamus. Er leitet diese Meldungen an die entsprechenden Areale der Großhirnrinde weiter. Diese legt fest, welche Signale Bewusstsein erfordern und welche für das Lernen und die Erinnerung vorgesehen sind.
Der Hypothalamus gehört zum Zwischenhirn, d. h. zu einer Region des Vorderhirns, die Mittelhirn und Großhirn miteinander verbindet. Der Hypothalamus unterstützt die Verarbeitung sensorischer Sinnessignale des Riechens, Schmeckens und Sehens. Er verarbeitet Emotionen wie Schmerz und Genuss, Aggression und Vergnügen. Als viszerales Kontrollzentrum regelt der Hypothalamus das endokrine System und die täglich erforderlichen Körperfunktionen. Er übersetzt Nervensignale in aktivierende oder blockierende Hormone, die er dann an die Hirnanhangdrüse ausschüttet. Diese Hormone können Hormone der Hirnanhangdrüse aktivieren oder blockieren, die bestimmte Drüsen und Gewebe im Körper ansteuern. Unterdessen lenkt der Hypothalamus das autonome Nervensystem der unwillkürlichen Körperfunktionen. Er signalisiert den Schlafzyklus und andere zirkadiane Zyklen, steuert die Nahrungsaufnahme und überwacht und korrigiert die Körpertemperatur und Körperchemie.
