I diskussioner om anatomi kan hjärnan och det centrala nervsystemet (CNS) hänvisas till som separata enheter. Hjärnan är dock en del av det centrala nervsystemet, liksom ryggmärgen. Den fungerar som kroppens kontrollcenter, både skickar och tar emot information, vilket den gör i form av elektriska signaler som kallas nervimpulser. Dessa nervimpulser skickas längs ryggmärgen och ut till kroppens vävnader via nerverna som lämnar ryggraden och levererar meddelanden från hjärnan som kommandon till musklerna att dra ihop sig. Omvänt skickar det perifera nervsystemet, som består av nerverna och nervcellerna fördelade över hela kroppen, information från kroppen tillbaka till hjärnan för tolkning.
Där hjärnan är nervsystemets informationscentrum är det centrala nervsystemet som helhet ansvarigt för överföringen och tolkningen av meddelanden som skickas mellan hjärnan och kroppen. Nervimpulser, som rör sig antingen mot eller bort från hjärnan, måste kanaliseras upp eller ner i ryggmärgen, den nedre delen av det centrala nervsystemet. De som skickas bort från hjärnan och ut mot kroppen kallas motoriska signaler eftersom de i allmänhet talar om för kroppens muskler att röra sig som svar på en stimulans. Ett exempel skulle vara att kliva från trottoaren till sanden: celler som kallas sensoriska receptorer signalerar hjärnan att marken inte längre är fast under ens fötter, och hjärnan och centrala nervsystemet koordinerar och skickar en motorisk signal tillbaka ut till musklerna som används för att gå så att de kan anpassa sig till den ojämna ytan.
Det centrala nervsystemet tar också emot nervimpulser från kroppen som kallas sensoriska signaler. Sensoriska receptorceller i huden och i hela kroppen skickar statusuppdateringar till hjärnan om allt från smärta till temperatur till organfunktion — det är så kroppen upprätthåller sitt stabila drifttillstånd, känd som homeostas. Dessa signaler går upp genom ryggmärgen till den övre delen av CNS: hjärnan och hjärnstammen. Där kan de tolkas och en lämplig kroppslig respons bestämmas, såsom en ökning av saliv i munnen i väntan på en måltid, eller att snabbt kliva av sand som är för varm för att gå på. Genom denna koordinering av sensorisk input och respons från det centrala nervsystemet och perifera nerver och receptorer kan kroppen anpassa sig till både sin inre och yttre miljö.