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.
뇌줄기
중간뇌로 이어지는 팽융부(膨隆部)가 '다리뇌', 이것이 척수로 이행해가는 부분이 '숨뇌(연수, 延髓)'이다. 이들 배쪽에는 구심성·원심성 신경 다발이 달리고 있으며, 등쪽에는 뇌신경 핵이 존재한다. 교 배쪽의 불룩한 부분은 교핵이 존재하기 때문이며, 이 핵은 운동 신경의 추체 외로에 관계하는 신경 세포의 집합체로, 소뇌 피질과의 연락을 맡고 있다. 연수의 배쪽에는 추체로(錐體路)의 운동성 신경의 대부분이 반대쪽으로 이행하고 있으며, 이를 '추체 교차'라고 한다. 그 바로 위쪽 내부에는 지각성 신경이 반대쪽으로 이행하고 있으며, 이를 '모대(毛帶) 교차'라고 한다. 교뇌와 연수 등쪽의 소뇌 사이의 공간은 '제4뇌실'이라 부른다. 그 바닥을 이루는 부분은 사다리꼴을 하고 있어 '능형와(菱形窩)'라고 하는데, 여기에는 제5부터 제12까지의 뇌신경에 관계된 신경 세포가 가득 들어 있으며, 뇌신경핵이라고 총칭되고 모두 중계소 역할을 하고 있다. 특히 제10 뇌신경(미주 신경)은 골반내장을 제외한 모든 내장을 지배하는 자율 신경인데, 그 출발점(신경핵)이 연수에 있다는 것은 내장의 여러 기능의 중추가 연수임을 시사한다. 실험적으로 동물은 대뇌 피질을 적출해도 죽지 않지만 연수가 손상되면 단시간에 죽는다. 연수에는 또한 피부에서의 지각 신경의 최초의 중계소인 골핵 및 블루다하핵과 운동성 추체 외로의 중계소인 올리브핵 등이 존재한다.