Daerah yang berbeda dari otak tengah manusia umumnya bertanggung jawab atas reaksi bawah sadar terhadap rangsangan eksternal. Sinyal saraf yang berasal dari banyak indera manusia, termasuk penglihatan, pendengaran, dan sentuhan, diproses di sini. Kontrol motorik — banyak otot yang dibutuhkan untuk membuat gerakan tubuh apa pun — dikoordinasikan di sini. Atlet tinggi setengah sadar dapat mengalami, termasuk peningkatan kewaspadaan dan respons fisik yang tepat, berasal dari banyak bagian otak tengah yang berfungsi dalam sinkronisitas yang efisien.
Secara anatomis dan fungsional, otak manusia dibagi menjadi otak depan, otak belakang, dan otak tengah. Area yang terakhir berada di dekat pusat otak dan sebagian besar tidak terlihat kecuali dari tampilan bawah. Secara medis, ini disebut sebagai mesencephalon. Umumnya, ini dianggap sebagai pembesaran dan perluasan batang otak yang bertanggung jawab untuk fungsi otonom yang lebih mendasar seperti detak jantung, pernapasan, dan pertumbuhan. Mengikuti keputusan untuk tidur, ia mengatur garis tipis antara istirahat dan gairah yang diperlukan untuk kelangsungan hidup dan pertumbuhan.
Otak tengah adalah area otak yang paling maju. Sementara manusia memiliki otak depan dan otak belakang yang ekstra besar, semua hewan vertebrata dengan sistem saraf pusat memiliki struktur otak dasar ini. Arsitektur umumnya, organisasi bagian-bagiannya, juga sama, bahkan pada hewan paleontologis yang memfosil.
Salah satu bagian yang lebih menonjol dari area otak vertebrata ini adalah tectum, atau corpora quadrigemina, dinamai berdasarkan struktur kuadrannya. Masing-masing dari empat lobus disebut colliculus. Bundel saraf optik utama dari setiap mata melintasi jalur ke sisi berlawanan dari tektum. Colliculi atas, atau superior, telah terbukti secara klinis bertanggung jawab atas gerakan mata saccadic, getaran otot mata yang cepat dan sangat kecil yang memungkinkan persepsi garis dan bentuk. Sepasang colliculi yang lebih rendah atau inferior menerima sinyal saraf yang dipicu oleh energi cahaya, gelombang suara, dan gravitasi yang dicatat oleh telinga dan diterima oleh saraf troklearis masing-masing.
Batang otak, kumpulan besar saraf di kedua sisi sumsum tulang belakang, mewakili area otak yang signifikan. Mereka membawa tidak hanya saraf eferen instruktif seperti neuron okulomotor yang bertanggung jawab untuk melebarkan dan menyempitkan pupil mata, tetapi juga saraf aferen dari organ indera tubuh lainnya. Salah satu sinyal saraf yang paling penting adalah rasa panas, yang sebagian besar dicatat oleh saraf yang peka terhadap suhu di kulit. Otak tengah bertanggung jawab untuk memproses data lingkungan kritis ini dan mengeluarkan tindakan korektif, seperti otot menggigil.
Sebagian besar upaya otak untuk memperbaiki respons tubuh terhadap rangsangan eksternal adalah kimiawi, bukan sakelar hidup atau mati sinyal listrik. Hipotalamus dan kelenjar lain di otak mensekresi bahan kimia katalitiknya ke dalam substansia nigra, jaringan yang menghitam di inti batang otak. Salah satu hormon ini adalah dopamin, yang diketahui mempengaruhi kecanduan serta sifat dasar peradaban manusia yang sama seperti motivasi diri dan pembiasaan sosial.