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.
파키케팔로사우루스
2012년에 발표된 연구에서 "P. wyomingensis"의 두개골 부분에 있는 병변이 공세적 행동때문이라는 견해가 제시되었다. 또 다른 후두류 표본들에서 이전에는 매몰 과정에서 생긴 변형, 혹은 뼈가 재흡수되면서 생긴 변형이라고 생각되었던 것이 공세적 행동 때문에 생긴 것으로 보인다고 주장했다. 피터슨과 동료들의 2013년 연구에서는 파키케팔로사우루스과 공룡 두개골 부분의 병리학적 흔적을 연구하여 조사한 두개골의 22% 에서 골막염때문인 것으로 보이는 병변을 발견하였다. 이것은 외상을 입어 구멍이 뚫리거나 두개골을 덮고 있는 조직에 외상이 생겨 뼈조직까지 감염되었을 경우 생기는 질병이다. 높은 병변의 발생률은 파키케팔로사우루스과의 돔이 종 내부의 싸움에 이용되었을 것이라는 가설에 힘을 실어주었다. 파키케팔로사우루스 와이오밍엔시스 표본인 BMR P2001.4.5 의 이마뼈 (frontal bone)에서는 23 개의 병소, "P. wyomingensis" 표본 DMNS 469 에서는 5 개의 병소가 관찰되었다. 외상의 빈도는 크기와 돔의 구조가 서로 다르고 서로 다른 지질학적 시기에 살았던 파키케팔로사우루스과의 여러 속에서 모두 비슷하게 나타난다. 이 발견은 상대적으로 납작한 머리를 가진 파키케팔로사우루스과 공룡들을 분석했을 때 병변을 발견할 수 없었던 결과와는 사뭇 다르다. 이 결과는 납작한 머리를 가진 개체들이 암컷이거나 어린 개체라는 가설을 지지하는 것으로 암컷이나 어린 개체들 사이에서는 종 내 싸움이 없었을 것으로 보인다.