En anatomie animale et humaine, le système nerveux, c'est à dire l'ensemble des centres nerveux, des ganglions et des nerfs de l'organisme, commande, coordonne et régule l'ensemble des fonctions vitales. On distingue le système nerveux cérébrospinal (SNC) et le système nerveux végétatif (SNV) ou autonome.
Le SNC gère l'ensemble des activités "volontaires" de l'organismes et est composé du système nerveux central, regroupant l'encéphale et la moelle épinière, et du système nerveux périphérique (SNP), comprenant les nerfs crâniens et spinaux respectivement issus de l'encéphale et de la moelle épinière et les organes des sens.
Le SNV est divisé en deux systèmes antagonistes responsables du bon fonctionnement des fonctions internes vitales "automatiques": le système Sympathique, qui lorsqu'il est actif induit une augmentation du rythme cardiaque, de la tension artérielle, une mobilisation des réserves de l'organisme...et le Parasympathique, qui produit les effets inverses du Sympathique lorsqu'il est activé.

Le système nerveux central

Le cerveau des Vertébrés contrôle et coordonne la plupart des mouvements, du comportement, l'homéostasie des fonctions internes telles que le rythme cardiaque, la pression artérielle, la température du corps... Certaines parties du cerveau gèrent la mémoire, les émotions ou la parole : ce sont les portions les plus récentes et les plus évoluées du cerveau, particulièrement développées chez l'Homme.
Chez la plupart des animaux, le cerveau se trouve dans la boite crânienne, où il est protégé par les os du crâne, par les méninges (enveloppes de tissus qui se trouvent entre le crâne osseux et le cerveau, composées de la dure-mère contre le crâne, de l'arachnoïde, et de la pie-mère qui tapisse très intimement le cerveau) et par le liquide céphalo-rachidien (ou liquide céphalo-spinal) situé entre l'arachnoïde et la pie-mère.
Les régions du cerveau correspondent à des fonctions : les fonctions sensorielles et motrices dans la partie supérieure, la vue dans la partie la plus postérieures, le langage en avant, etc.

Le cerveau est grossièrement divisé en 3 parties :
la fosse postérieure, où on trouve la moelle allongée et le métencéphale (3)(cerveau le plus archaïque, qui gère les fonctions essentielles : rythme cardiaque, respiration, température interne...),
le cerveau 'moyen' ou mésencéphale (4),
le cerveau 'antérieur' (diencéphale et télencéphale, 1 et 2).
Le cerveau humain possède un cervelet (5), branché en parallèle sur le tronc cérébral (6), à la face postérieure de celui-ci.
Le système nerveux des Vertébrés se distingue par l'encéphalisation et la symétrie des hémisphères. Les animaux les plus évolués ont développé une organisation complexe, en couches et en réseaux, de leurs cellules. Le cerveau humain est composé de deux hémisphères reliés par le corps calleux (pont de fibres nerveuses). Par ailleurs, les circonvolutions apparaissent au cours de l'évolution permettant d'augmenter la surface de la substance grise en périphérie du cerveau.

Le tissu nerveux est divisé en substance grise (impliquée dans l'élaboration et l'intégration du message nerveux) et en substance blanche (rôle dans la transmission de l'influx nerveux).
La substance grise est constituée du corps cellulaire des neurones, c'est-à-dire là où sont reçues, traitées, intégrées les informations électriques, avant d'émettre une réponse. On la trouve dans les couches internes de la moelle épinière et à l'extérieur du cortex des hémisphères cérébraux.
La substance blanche, elle, est composée de fibres nerveuses : c'est-à-dire composée d'axones de neurones, qui se dirigent vers leur destination dans le cerveau, ou le reste du corps. On la trouve à la périphérie de la moelle épinière et dans les couches internes du cerveau et du cervelet.

Le cerveau des Vertébrés reçoit des signaux par les nerfs afférents (c'est-à-dire que leurs informations « remontent » vers le cerveau via les neurones sensitifs) de la part de chaque portion du corps; interprète ces signaux, en tire une réponse fondée sur l'intégration des signaux électriques reçus, puis la transmet par les nerfs efferents (qui descendent vers les centres nerveux périphériques).

Ce jeu de réceptions et d'émission de signaux (après leur intégration) représente la fonction majeure du cerveau, qui explique à la fois les sensations, le mouvement, la mémoire... et aussi la conscience. Les activités cognitives supérieures (l'intelligence, la réflexion) se déroulent dans les parties les plus antérieures du cerveau : les lobes frontaux (droit et gauche), particulièrement par leur interactions avec le système limbique (thalamus, hippocampe, qui appartiennent aux noyaux gris centraux). Le cerveau a aussi un rôle de production hormonale, à partir de l'hypophyse, de l'hypothalamus, de l'épiphyse en particulier (trois petites régions situées à la base du cerveau impliquée dans la gestion des autres hormones).

Ainsi, par le rôle central qu'il exerce dans la captation des stimulus externes, le cerveau occupe le rôle central de création des réactions à l'environnement. La faim, la peur, le danger, la douleur, le besoin d'uriner, etc. sont des stimulations dont le but terminal se situe dans des zones spécialisées du cerveau, qui y analyse l'information, avant de répondre par l'élaboration du comportement approprié.

Constitution

La substance cérébrale est constituée de deux types de cellules : les neurones et les cellules gliales.
Les neurones sont responsables du traitement et de la transmission des messages et informations en provenance de notre environnement. Ils sont regroupés dans la matière grise et organisés en réseau où se produit des milliards d'intéractions.
Les cellules gliales (glie, d'origine grecques, signifie « colle ») représentent 85 % de la population cellulaire du cerveau; on distingue les astrocytes, la microglie et les oligodendrocytes. Longtemps considérées comme de simples « cellules de soutien », un support sur lequel évoluent les neurones, elles exercent un rôle beaucoup plus étendu. Elles communiquent avec les neurones, produisent des éléments nécessaires au bon fonctionnement neuronal et participent au contrôle de l'activité neuronale.