Lobus limbik, juga disebut sistem limbik atau otak Paleomamalia, adalah kumpulan struktur yang kompleks di dalam otak. Ditemukan di semua mamalia, sistem ini secara evolusi lebih tua dari korteks serebral, tetapi jauh lebih muda dari batang otak. Pada manusia, memori, pembelajaran, emosi, dan persepsi sensorik semuanya didukung oleh struktur di bagian otak ini.
Sistem limbik penting untuk kelangsungan hidup semua mamalia. Kapasitas mamalia untuk perilaku afektif berasal dari sistem ini. Ini mendorong mamalia untuk mengulangi tindakan yang menghasilkan hasil yang menyenangkan dan menghentikan tindakan yang menghasilkan sesuatu yang tidak menyenangkan. Dengan pemahaman yang meningkat tentang sebab dan akibat, mamalia dapat belajar dengan cepat. Kasih sayang, yang mendorong orang tua mamalia untuk merawat anak-anak mereka, juga berasal dari lobus limbik.
Pada manusia, lobus limbik terletak di bagian luar batang otak dan di bawah korteks serebral. Penempatannya di antara dua bagian ini mewakili sejarah evolusinya, seperti yang berkembang setelah batang otak reptil primitif dan sebelum otak primata yang lebih modern. Memotong otak menjadi dua bagian medial akan mengungkapkan penampang lobus limbik yang jauh lebih tipis dan lebih sederhana daripada korteks serebral dan mencakup lebih banyak lipatan daripada batang otak.
Lobus limbik terdiri dari sejumlah sistem yang mendukung memori, pembelajaran, emosi dan persepsi. Sementara sistem ini melibatkan lebih banyak pemikiran sadar daripada refleks otomatis yang dikendalikan oleh batang otak, mereka kurang dapat dikendalikan daripada keterampilan berpikir yang lebih tinggi yang didukung oleh korteks serebral. Lobus limbik terdiri dari banyak struktur kecil, termasuk talamus, hipotalamus, amigdala, dan hipokampus.
Talamus, yang terletak di otak depan, adalah tempat hampir semua data sensorik masuk ke otak. Sistem ini dikenal sebagai stasiun relai, karena setelah mengumpulkan informasi dari mata, hidung, telinga dan lidah, neuron dalam sistem ini mengirimkan informasi ke bagian lain dari otak di mana ia dapat berasimilasi dan dimanfaatkan. Hipotalamus, yang terletak di bawah talamus, terlibat dalam pemrosesan emosi, rasa lapar, haus, dan kontrol sistem saraf otonom.
Terletak di sebelah thalamus, neuron amigdala mendukung memori, ketakutan, dan emosi. Ini adalah bagian otak yang relatif besar. Hippocampus, yang terletak di belakang amigdala, mendukung memori dan pembelajaran. Sistem ini secara khusus terlibat dalam mengingat kembali hubungan spasial dan mengubah memori jangka pendek menjadi memori jangka panjang.