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.
분추목
다수의 분추류는 현생 양서류보다 훨씬 크고 얼핏 보기에 악어를 닮았다. 상대적으로 작고 도롱뇽을 닮은 종류도 있다. 대부분은 넓고 평평한 머리를 가졌고 주둥이는 뭉툭하거나 길쭉하다. 두개골은 위에서 보았을 때 둥글거나 삼각형 모양이며 대개 구멍과 돌기들로 덮여 있다. 울퉁불퉁한 뼈의 표면에는 혈관이 자리잡고 있어 이산화탄소를 뼈로 이동시켜 피 속에 산성 물질이 쌓이는 것을 중화시켜주었을 것으로 생각된다(초기 반수생 네발동물은 땅 위에 머무는 동안 이산화탄소를 제거하는 데 어려움을 겪었을 것이며 진피골(dermal bone)이 문제를 해결하는 초기의 방법이었을 수 있다). 또 많은 분추류들은 두개골에 감각구(sensory sulcus)라 불리는 수로같은 홈을 가지고 있었다. 감각구는 보통 코와 눈 주위에 위치하는데 이것은 물 속에서 진동을 감지하는데 사용되는 측선 시스템의 일부였다. 반수생 동물로 대부분의 분추류는 앞발에 네 개, 뒷발에 다섯 개의 발가락이 있는 작은 다리를 가지고 있었다. 육상 분추류는 더 크고 굵은 다리를 가지고 있었고 일부는 발톱도 있었다. 특이한 육상 분추류인 파옐라는 상대적으로 몸통에 비해 긴 다리를 가지고 있었으며 아마 먹잇감을 좇아 활동적으로 달리는 생활을 헀을 것이다.
분추류의 대부분의 뼈는 다른 초기 네발동물들의 뼈와 상동인데, 어떤 분추류 분류군에서 발달한 간비골(internasal), 간전두골(interfrontal), 간두정골(interparietal)을 비롯한 두개골의 몇몇 뼈는 그렇지 않다. 대부분의 분추류는 두개골 뒤쪽에 테이블뼈(tabular bone)를 가지고 있는데 이것은 두개골의 다른 부분과 이와로 구분되어 둥글게 튀어나와 있다. 자트라키스와 같은 분추류에서는 테이블뼈가 뾰족하고 눈에 띄게 튀어나와 있다. 분추류의 두개골에서 가장 눈에 띄는 특징은 간익상골(interpterygoid)의 빈 공간으로 입천장 뒤쪽에 있는 두 개의 큰 구멍이다. 또다른 한 쌍의 구멍인 코아나는 이 구멍 앞쪽에 있으며 비강과 입을 연결해 준다. 분추류는 턱 뿐 아니라 입천장에 이빨이 있는 경우가 많다. 이빨 중 어떤 것은 매우 커서 엄니로 불리기도 한다. 니게르페톤 같은 분추류는 아래턱의 엄니가 입천장을 뚫고 두개골 위쪽의 구멍으로 솟아나와있기도 하다.