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.
뼈대
척추동물 특유의 골격으로 다수의 척추뼈가 체절 모양으로 늘어서 있다. 척색에서 진화한 것으로서, 본체는 원통 모양의 추체(椎體)인데, 여기서 갖가지 돌기가 나와 있다. 등쪽에는 한 쌍의 신경 돌기가 있고, 그 끝은 척수를 둘러싸며 합쳐져 추궁(椎弓)이 되고 그 정점은 가시 모양의 돌기를 이루고 있다. 몸통의 척추뼈에는 배쪽에 한 쌍의 혈도 돌기(血道突起)가 있는데, 그 속으로 혈관이 지나고 있다. 어류에서는 이것이 일종의 갈비뼈가 되어 창자를 보호하게 된다. 또 어류 이상의 동물에는 추체의 양쪽에 횡돌기가 있는데, 여기에 갈비뼈가 붙어 있다, 척추뼈의 수는 동물에 따라 달라, 개구리는 10개 밖에 안 되지만, 뱀은 400∼500개의 척추뼈를 지니고 있다. 또 척추뼈는 부위에 따라, 경추·흉추·요추·미추 등으로 구별되고, 구조도 여러 가지로 분화되어 있다.