뇌
척추동물의 두뇌 진화는 대뇌를 포함한 전뇌의 부피증가가 특징적이다. 원시어류의 경우 척추 앞부분에 약간 부풀어오르는 돌기모양의 뇌를 갖는다. 그보다 조금 더 발달한 어류는 원시어류에 비해 약간 큰 1~2g 정도의 돌기를 갖게 되었다. 이 돌기가 고등 동물의 후뇌, 뇌간, 중뇌에 해당된다.
소뇌
소뇌(小腦, )는 대부분의 척추동물에서 도드라게 관찰되는 뇌의 한 부분이다. 지금까지 밝혀진 주기능은 감각 인지의 통합과 운동근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 것이다. 그 이외에도 주의, 언어와 같은 인지 기능과 두려움 조절, 쾌락 반응 등에 관련되어 있는 것이 알려져 있다.