Hjärnan är centrum för intelligens, tanke och instinkt hos de flesta högre varelser, inklusive människor. Hos människor är de grundläggande hjärnstrukturerna storhjärnan, lillhjärnan och hjärnstammen. Var och en av dessa är sammansatt av mindre organ och strukturer som upprätthåller olika mentala och fysiska funktioner. Alla hjärnstrukturer är sammansatta av nervceller, eller neuroner, som interagerar med stor effektivitet, bearbetar sensorisk input och utför lämpliga svar på bråkdelar av en sekund.
Hjärnan är en förlängning av det centrala nervsystemet, ett nätverk av nervceller som finns i hela människokroppen. Dessa neuroner vidarebefordrar sensoriska data och muskelkommandon till och från hjärnan via ryggmärgen, belägen i den skyddande ryggraden eller ryggraden. Längst upp i ryggmärgen bildar hjärnstammen basen av själva hjärnan. Liksom många hjärnstrukturer reglerar hjärnstammen specifika kroppsfunktioner, i detta fall ofrivilliga handlingar som andning, blodcirkulation och sömn. Hjärnstammen inkluderar andra hjärnstrukturer, inklusive pons och medulla oblongata.
Strax bakom hjärnstammen finns lillhjärnan, som koordinerar rörelse och orientering genom att bearbeta information från öronen och andra känselorgan. Strax ovanför lillhjärnan och hjärnstammen finns de basala ganglierna, även känd som det limbiska systemet. Dessa hjärnstrukturer, inklusive caudate nucleus, putamen och globus pallidus, reglerar också motoriska funktioner. Hippocampus och amygdala, involverade i grundläggande emotionell respons och minne, är också en del av det limbiska systemet.
Hjärnans centrala struktur är storhjärnan; dess yttersta lager är hjärnbarken, även kallad neocortex. Liksom de andra hjärnstrukturerna består hjärnbarken av neuroner. I bevarade hjärnor är nervceller grå, så storhjärnan kallas ofta för grå substans. I storhjärnan kommunicerar miljontals neuroner med varandra genom anslutningar som kallas synapser, och upprätthåller högre hjärnfunktioner som tal, minne och komplex problemlösning.
Hjärnbarken är uppdelad i höger och vänster hemisfär; var och en kontrollerar olika mentala och fysiska processer. Under detta yttre skikt består den så kallade vita materian av axoner, de kommunicerande kropparna i storhjärnans neuroner. Denna vita substans innehåller hjärnstrukturer som thalamus och hypotalamus, som hanterar enklare funktioner som smärta, aptit och hormonell respons. Inom de vita och grå områdena i hjärnbarken bearbetar de olika hjärnstrukturerna information, fattar beslut och initierar åtgärder. Hjärnan kan koordinera miljontals sådana interaktioner under en given sekund.