Hipotalamus, beyinde talamusun altında bulunan ve üçüncü ventrikülün tabanını oluşturan önbeyin bölgesidir. Küçük nukleuslardan oluşur ve en önemli görevlerinden birisi hipofiz bezi aracılığı ile beyin ve endokrin sistem arasındaki bağlantıyı sağlamaktır.
Omurilik soğanı veya medulla oblongata, ya da basitçe medulla beyin sapının ayrılmaz bir parçasıdır. Beyin sapının alt segmenti olarak konumlanmış olup, beyinciğin önünde ve biraz altında yer alır. Koni şeklindeki bu nöron kümesi, çeşitli otonom (istemsiz) bedensel işlevler için çok önemlidir. Bunlar kusma, hapşırma ve daha fazlası gibi refleks eylemleri içerir.
İnsan beyni, insan sinir sisteminin merkezi organıdır ve omurilikle birlikte merkezi sinir sistemini oluşturur.
Talamus, diensefalonun bir parçasıdır. Koku duyusu hariç, tüm sistemlerden gelen afferent (duyusal) sinyaller için bir kapı olarak kabul edilir. Ayrıca amaca yönelik bilinçli davranışlardan sorumludur. Vücuda gelen çeşitli uyaranlara bir çeşit filtre görevi yapar. Bu sayede konsantrasyon sağlanabilir.
Somatik sinir sistemi (SSS), çevresel sinir sisteminin bir bölümüdür. Vücut hareketinin çizgili kas vasıtasıyla istemli kontrolünü sağlar. SSS, kas kasılmasını uyarmak için motor sinir lifinden oluşur. Bunlara iskelet kaslarına ve deriye bağlanan, duyusal olmayan sinir hücreleri de dahildir.
Orta beyin ya da mesencephalon, merkezi sinir sisteminin; görme, işitme, motor kontrol, uyku/uyanma, uyarılm) ve sıcaklık regülasyonu ile ilgili bir parçasıdır.
Beyinsapı, beynin alt kısmıdır ve yapısal olarak medulla spinalis olarak devam eder. Kafa sinirleri yolu ile yüz ve boynun motor ve duyusal inervasyonunu sağlar. Beyinsapı küçük olmakla birlikte, beyin ile vücudun geri kalan kısmı arasındaki bütün sinir bağlantısı buradan geçtiğinden hayati öneme sahip bir bölgedir. Buradan geçen yollar, kortikospinal yol (motor), arka kolon-medial lemniskus yolu ve spinotalamik yoldur. Beyinsapı, kalp ve solunum sisteminin çalışmasının düzenlenmesinde de önemli rol oynar. Merkezi sinir sistemini de düzenler ve bilincin oluşmasında ve uyku düzeninde anahtar görevi yapar.
Motor sistem merkezi sinir sisteminin hareketini oluşan bir parçasıdır. Piramidal ve ekstrapiramidal sistemlerden oluşur.
Üst motor nöronlar (ÜMN), serebral korteks veya beyinsapının motor bölgesinde meydana gelen bir tür motor nörondur ve motor bilgisini son ortak ağa taşır. Bunlar hedef kası doğrudan uyarmakla sorumlu değildir. Ana motor nöronlar istemli hareket sağlar, primer motor korteksin katman V içinde uzanır ve Betz hücreleri olarak adlandırılır. Bu sinir hücrelerinin hücre gövdeleri, beyindeki en büyük gövdelerden bazılarıdır ve yaklaşık 100 μm çapındadır.
Serebral korteks veya beyin korteksi, insan ve diğer memeli beyinlerindeki serebrumun sinir dokusundan oluşan dış tabakasıdır. Beynin diğer kısımlarının çoğunun beyaz renkte olmasını sağlayan yalıtımın kortekste bulunmamasından dolayı rengi gridir. Korteks serebrum ve serebellumun dış kısımlarını örter ve kalınlığı 1,5-5,0 mm arasında değişir. Korteksin serebrumu örten kısımı serebral korteks olarak adlandırılmaktadır.
Fasiyal sinir on iki çift olan kraniyal sinirlerin yedincisidir. Sinir, beyinsapından, pons ile omurilik soğanı arasından çıkar. N. facialis, somatomotor, duyusal ve parasempatik lifler içerir. Dolayısıyla ponsta yerleşen 3 farklı çekirdeğe (nucleus) sahiptir. Yüz ifadelerini kontrol eden kaslara hükmeder. Dilin ön üçte ikisinden ve ağız boşluğundan gelen tat duyusunu iletir. Kafa ve boyunda çeşitli gangliyonlara parasempatik lif bağlantısı sağlar.
Uzanım lifleri ya da projeksiyon lifleri, korteks ile beynin alt kısımları ve omuriliği birleştiren, içe aktaran(getiren) ve dışa aktaran(götüren) liflerden oluşur. İnsan sinir sistemi anatomisinde, beyindeki yollar denilen akson demetleri fonksiyonlarına göre birleştirme lifleri, uzanım lifleri ve komissüral lifler olarak kategorize edilebilir.
Troklear sinir (nervus trochlearis), ekstrensek göz kaslarından süperior oblik kası innerve eden bir motor sinir. On iki kraniyal sinir'den dördüncüsüdür. (CV IV) Çekirdeği mezensefalon'dadır. Beyin sapı'nı iki simetrik lif halinde terk eder.
İnsan beyin sapında, (SN) (soliter çekirdek, soliter nükleus, nucleus tractus solitarius) medulla oblongata içine gömülmüş gri madde sütunu oluşturan, tamamen duyusal nöronlardan oluşan bir çekirdektir (sinir hücresi gövdeleri kümeleri). SN'un merkezi boyunca, SN'u innerve eden fasial, glossoparingeal ve vagus sinir liflerine ait olan beyaz bir sinir lifi demeti bulunur. SN, diğer bölgelerin yanı sıra, retiküler formasyon, parasempatik preganglionik nöronlar, hipotalamus ve talamusaotonomik dengenin sağlanmasıyla ilgili bağlantılar gönderir. SN uzunluğu boyunca hücreler kabaca işleve göre düzenlenmiştir; örneğin, tada dahil olan hücreler rostrum (kafaya yakın) kısmında bulunurken, kardiyo-solunum ve gastrointestinal süreçlerden bilgi alan hücreler kaudal (kutuda yakın) kısımda bulunur.
Nucleus ambiguus, beyin sapında retükler formasyonun içerisine yerleşen, büyük motor nöronlardan oluşan ve Jacob Clarke tarafından tanımlanmış bir çekirdektir. Nucleus ambiguusu yumuşak damağın düz kaslarını, farinksi, yutma ve konuşma esnasında kullanılan kasları kontrol edenler motor sinirlerin gövdeleri oluşturur. Kalbe giden parasempatik postglionik nöronların bağlantı kurduğu parasempatik pre-ganglionik sinirler de burada bulunur.
Glossofaringeal sinir 9. kranial sinirdir. Afferent duyu ve efferent motor nöronlar içeren karma bir sinirdir. üst medulla oblangatadan, vagus sinirinin hemen önünden çıkar. Glossofaringeal sinirin motor dalları embriyonik dönemdeki medulla oblangatanın tabanından, duyu dalları ise kranial nöral katlantıdan köken alır.
Hipoglossal sinir 12. kraniyal sinirdir. Vagus sinirinin uyardığı palatoglossus kası hariç dilin tüm intrinsik ve ekstrinsik kaslarını innerve eder. Saf motor nöronlardan oluşan bir sinirdir. Beyin sapında hipoglossal sinir çekirdeğinden çıkan lifler aşağı oksipital kemiğin hipoglossal kanalına doğru ilerler. Bu kanaldan geçerek boynun önünden yukarı dil altına doğru yönlenir. Dilin kasları içerisinde terminal dallarını verir.
Lemniscus medialis (Medial lemniscus) veya Reil Bandı beyin sapında,özellikle Medulla Oblongata'da, çapraz yapan ve ağırlıklı olarak miyelinli aksonların yaptığı büyük bir lif demetidir.Medial lemniscus, internal arkuat liflerin çaprazlaşmasıyla oluşur. İnternal arkuat lifler, nükleus arkuatus ve nükleus gracilisin aksonlarından oluşur. Medial lemniscus'taki nükleus kuneatus'un ve nüklues gracilis'in aksonları, kontralateral olarak uzanan hücre gövdelerine sahiptir.
Putamen ön beynin (prosensefalon) tabanında bulunan yuvarlak bir yapıdır. Latincede putamen kabuk anlamına gelir. Putamen ve kaudat çekirdek birlikte dorsal striatumu oluşturur. Aynı zamanda bazal çekirdekleri oluşturan yapılardan biridir. Putamen, serebral korteksin birçok bölgesine ek olarak, çeşitli yollarla substantia nigra, globus pallidus, klostrum ve talamusa bağlanır. Putamenin birincil işlevi, hareketleri çeşitli aşamalarda düzenlemek ve çeşitli öğrenme tiplerini etkilemektir. İşlevlerini yerine getirmek için GABA, asetilkolin ve enkefalin kullanır. Putamen, Parkinson hastalığı gibi dejeneratif nörolojik bozukluklarda da rol oynar.
Ekstrapiramidal sistem anatomide motor sisteminin bir parçasıdır ve daha önce öğrenilmiş hareketlerin düşünülmeden koordineli bir şekilde yapılmasını sağlar. Bu sistemi oluşturan yapıların başında basal çekirdekler yer alır.