척추동물의 두뇌 진화는 대뇌를 포함한 전뇌의 부피증가가 특징적인가요?
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.
진화발생생물학
흔히 새로운 종류의 신체 설계와 구조가 등장하기 위해서는 먼저 새로운 유전자들이 진화해야 한다고 생각한다. 그러나 절지동물의 조상인 엽족동물과 가까운 유연관계에 있는 유조동물과 절지동물의 호메오 유전자를 비교한 결과, 절지동물의 호메오 유전자들이 유조동물과 절지동물의 공통 조상에 이미 존재하고 있었다는 사실이 밝혀졌다. 이로써 호메오 유전자의 수가 폭발적으로 늘어난 것이 캄브리아기 대폭발의 원인이라는 가설이 깨어지게 되었고, 과학자들은 이제 새로운 해답을 찾아야만 했다. 이에 대한 대안으로 제시된 것이 스위치의 변화이다. 현생 절지동물의 설계들을 비교함으로써 과학자들은 호메오 유전자 발현 지역이 이동하면서 절지 동물 설계에서 주요한 차이들이 생겨났음을 알 수 있었다. 따라서 부속지의 종류 및 기능이 다양해진 것은 체축을 따라 늘어선 서로 다른 영역에서 서로 다른 호메오 유전자들이 발현했기 때문이라고 할 수 있다. 척추 동물의 진화 과정에서도 이와 비슷한 현상이 발견되는데, 초기 척추동물의 진화 과정은 캄브리아기 또는 그 이후 생물들의 진화과정과는 달리 호메오 복합체 또는 유전체를 복제하여 그 수 자체를 늘였다. 그러나 고등 척추동물의 진화 역사 후반에서는 유전자의 수가 중요한 요인이 아니었다. 척추동물의 신체 형태 진화는 절지동물과 비슷하게, 체축에서의 호메오 유전자의 발현 지역의 이동으로 이루어졌다. 이렇게 배아에서 호메오박스의 좌표를 통제하는 것은 바로 호메오 유전자의 스위치들이며, 이 스위치들의 DNA 서열이 변화함으로써 벌어지는 일이라는 것이 밝혀짐으로써 드디어 어떻게 동물군이 다양하게 형성되었는지에 대한 실마리가 풀렸다. 만약 호메오 단백질을 암호화하고 있는 서열 자체에 변화가 일어났다면 그 모든 기능들에 영향이 미쳤을 것이다. 그러나 실제로는 특정 스위치에만 변화가 일어났기 때문에 다른 신체 부속들에는 아무런 영향 없이 특정 모듈만 변화를 일으킬 수 있었다.
대뇌기저핵
선조체는 기저핵에서 가장 큰 구조이다. "선조체(Striatum)"라는 용어는 이 곳을 가로지르는 신경섬유들의 크고 작은 수많은 다발들(백질)로 인해 특정 방향으로 잘렸을 때 줄무늬가 보이는 것에서 기인한다. 선조체 내의 구조는 엄청나게 복잡하다. 이곳의 신경세포 중 96% 정도는 중간크기 가시뉴런(Medium spiny neurons)이고 이들은 GABA성 세포들(즉, 그들의 타겟을 저해함)이며 세포체는 작고 수지상 조직(Dendrite)은 수상돌기(Dendritic spine)로 빽빽하게 덮혀있으며 주로 시상과 피질로부터 신호를 받는다. 그 다음으로 많은, 2% 정도를 차지하는 세포타입은 매끈한 수지상 조직을 가진 콜린성 중간뉴런(interneuron)들이다. 그리고 여러 다른 종류의 중간뉴런들이 나머지를 차지하고 있다.
큰까마귀
큰까마귀의 뇌는 조류 전체를 통틀어 가장 큰 축에 속하며 일반적인 포유류를 능가한다. 이들의 뇌피질은 확실히 매우 큰 편이다. 큰까마귀들은 모방, 통찰, 문제해결능력과 같은 인지능력을 나타낸다.
삼엽충
원시적인 형태(예를 들어 에오레드리키드과 삼엽충 eoredlichids)로부터 진화해 나가는 주된 경향에는 새로운 형태의 눈, 개선된 몸말기(enrollment)와 마디 구조, 커진 꼬리 (머리보다 작은 꼬리에서 머리와 같은 크기의 꼬리로 변화), 그리고 일부 그룹에서 발달한 대량의 가시(spines) 등이 포함된다. 또 다른 변화로는 가슴 부위가 좁아진 것과 가슴 마디의 수가 증가 또는 감소한 것이 있다. 머리 부분에서 일어난 특정한 변화도 주목할 만 한데, 미간(glabella)의 크기와 모양이 다양해졌고, 눈과 얼굴 봉합선(facial suture)의 위치 변화, 히포스톰(hypostome)의 분화 등이 있다. 몇몇 형태들은 서로 다른 여러 개의 큰 분류군에서 독립적으로 나타나기도 했다. (예를 들면 눈이 없어진다든가, 아주 작은 형태가 나타나는 등)
삼위일체뇌
R-영역 : 파충류의 뇌
변연계 : 포유류의 뇌
대뇌피질 : 영장류의 뇌
개의 기원
시간이 지남에 따라 늑대의 가축화는 물리적 또는 형태적 변화를 동반한다. 예를 들어, 전체적인 크기가 줄어들고, 털 및 피부색이 변화하며, 턱이 짧아져 치아가 빽빽해지고 나중에는 치아 크기도 줄어들며, 두개골과 뇌의 크기도 같이 감소하고(특히, 야생에서 필요한 경계 감각 처리 구역이 줄어듬), 발음이 멈추게 되는 것이 발달되며 이마 앞이 수직으로 떨어지는 단두증 증상이 나타난다. 어린 시기 부분적으로 소화한 먹이가 역류하는 늑대 같은 증상 또한 사라졌다.
대뇌피질
대뇌피질의 대부분을 차지하는 신피질의 대부분에서는 6개의 층 구조가 발견된다. 각각의 피질층은 신경세포종류와 다른 피질영역(cortical region)과 피질하영역(subcortical region)에서 연결의 차이가 있다.
층구조에 따라 대뇌피질영역을 나눌 수 있는데, 6개의 층구조가 명확하게 나눠져 있는 부위를 신피질(동종피질, neocortex)라고 하고 반대로, 부등피질(이종피질, allocortex)는 6개보다 적은 층구조이다
부등피질을 갖는 부위의 예로는 해마조직(hippocampus)가 있는데, 해마조직의 피질을 3개의 세포층을 갖는다.
삼위일체뇌
R복합체는 "파충류의 뇌"라 불린다. R은 파충류(Reptile)를 의미한다. 이 부분은 가장 먼저 발달하였으며 뇌간과 소뇌를 포함하고 있으며 기본적인 생존의 행동과 생각이 나온다.
뇌간 상단부를 모자처럼 뒤덮고 있는 부위
 * 인간의 공격적 행위
새
조류는 대체로 머리에 비해 눈알이 크고, 망막의 시신경이 발달해 있어 시력이 예민하다. 부엉이 등의 야행성 종에서는 시세포가 간상세포만으로 되어 있으나, 주행성 종에서는 원추세포가 발달해 사람이 느끼는 색상을 대부분 감지할 수 있다. 귀는 머리 부분의 좌우에 한 쌍이 열려 있는데, 모두 깃털로 싸여 있기 때문에, 겉에서는 잘 보이지 않는 경우가 많다. 청각도 잘 발달해, 시각과 함께 조류가 생활하는 데 가장 중요한 감각 기관이다. 반면 후각은 타조목·슴새목 외에는 예민하지 않으며, 미각도 그리 발달해 있지 않다. 철새같은 경우는 이동을 해야하는데 이 넓은 지구를 길한번 잃지 않고 간다. 지금도 과학자들은 이것에 대해 연구를 하고 있다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
최근들어 주의, 언어, 인지 및 정서에 있어 소뇌의 중요한 역할에 대한 인식이 증가하고 있다. 인지적, 언어적, 사회행동적 및 정서적 장애가 소뇌 및 충부 출혈시 주요한 임상적 결과로 나타나고 있다. 계통 발생적 증거는 최근 수백만 년 동안의 소뇌 반구 확장이 전두엽 크기의 극적인 진화적 증가와 병행되었음을 보여준다. 뇌 부피의 10-20%만을 차지하는 소뇌는 뇌전체 뉴런의 반 이상을 보유한다.
새로운 연구 결과들은 소뇌충부의 비정상성은 조현증, 자폐증, ADHD 및 양극성, 단극성 우울증 등 많은 정신과적 질환과 관련되어 보인다. 소뇌충부는 norepinephrine 및 도파민 분출을 위한 세포체 영역인 청반(locus coeruleus), 복측피개영역(ventral tegmental area), 흑질(substantia nigra)에 있어 강한 조절 효과를 나타낸다. 소뇌는 높은 밀도의 글루코코르티코이드 수용체와 CRF 수용체를 보유하며 스트레스 반응 조절에 중요한 기능을 하는 것으로 보인다. 소뇌는 시스템적 순환만을 조절할 뿐 아니라 rCBF(국소뇌혈류량)에도 상당한 영향을 미치며, 혈류에 대한 영향과 독립적으로 허혈성 손상으로부터의 뇌의 장기적 신경보호를 촉발한다.
소뇌충부(vermis)는 정신건강 유지에 있어 중요한 부위이며 초기 스트레스나 방임에 유의하게 영향을 받으며, 초기 스트레와 방임으로 인한 중요한 신경행동학적 결과의 일부를 중재하는 것으로 보인다.
소해면상뇌병증
소해면상뇌증은 전염성 해면상뇌증(TSE; Transmissible Spongiform Encephalopathy)의 일종이며 전염성 해면상뇌증은 세포 프리온 단백질을 변형 프리온 단백질로 변형시키는 유전자를 가진 동물에서 발병하고 건강한 동물이 변형 프리온에 오염된 조직과 접촉한 경우 감염될 수 있다. 뇌 속에서 변형 프리온 단백질은 동물의 몸 속에서 자연발생하는 세포 프리온 단백질을 감염력이 있는 형태인 변형 프리온 단백질로 변형시키고 이 변형된 세포 프리온 단백질은 다시 다른 세포 프리온 단백질을 변형시켜 변형 프리온 단백질을 기하급수적으로 증가시킨다. 증가한 변형 프리온 단백질은 단백질 덩어리가 되어 조밀한 플라크 섬유를 형성하게 되고 결국 뇌 속에 미세한 구멍이 생겨 감염된 동물은 죽게 된다.
복셀 기반의 형태 계측
또 다른 논문에서는 465명 성인 정상인을 대상으로 나이가 회질, 백질, 뇌척수액의 부피에 미치는 영향을 연구했다. 이 연구에서 전체 회질의 부피는 나이에 따라서 선형적으로 감소함이 밝혀지만, 전체 백질의 부피는 나이에 따라 변하지 않는 것으로 나타났다.
인류의 진화
솔로인("Homo erectus soloensis")은 홍적세 후기의 고생인류로 자바 중부의 솔로강 유역 트리닐 근처와 간동이란 곳에서 1931, 1932년에 발굴되었다. 두개골은 크고 약간 높다. 안와상융기가 두드러지고 대퇴골은 약간 원시적이다. 뇌의 용적은 1150cm, 뼈의 구조로 본다면 네안데르탈인과 닮았으나 오히려 직립원인에 가깝다. 솔로인이 출토된 층은 간동층이라고 하며, 하마·물소·인도코끼리·멧돼지의 화석과 골기(骨器)를 포함하고 있다. 석기는 옥수제(玉髓製)의 박편이나 석핵(石核)이 발견되었다.
척추동물
척추동물의 몸은 머리 부분·몸통 부분·꼬리 부분으로 나뉜다. 몸통 부분에는 대개 몸을 지탱하는 두 쌍의 부속지가 있는데, 어류에서는 이것이 지느러미로 나타나지만, 양서류 이상의 동물에서는 앞다리와 뒷다리로 나타난다. 그러나 예외적으로 고래에서는 뒷다리가, 뱀에서는 앞다리와 뒷다리가 모두 퇴화되어 있다.
인간의 뇌
개인차에 따라 다르지만, 성인의 두뇌는 평균적으로 1.2-1.4kg 가량으로 신체의 2% 정도의 중량을 차지하며, 남성의 뇌는 1260cm, 여성의 뇌는 1130cm 정도 부피이다.
물고기
어류의 뇌는 몇개의 영역으로 나뉜다. 앞쪽이 한쌍의 구조를 지니고, 두개의 후신경으로부터 신호를 받고 처리하는, 뇌의 후엽이다.[15] 먹장어, 상어 그리고 메기등의 사냥을 위해 냄새를 주로 사용하는 물고기들에게서 이 후엽은 매우 크다. 이 후엽은 고등 척추동물에서의 대뇌와 같은 구조적 위상을 지닌, 두개의 둥글게 말린 종뇌로 이어진다. 어류에서 종뇌는 대개 후각에 관계된다.[15] 이 두개의 구조가 "전뇌"를 구성한다.
대뇌화 지수
특히 동종 간의 비교에 사용하는 것은 어렵다. 가령 개의 주요 품종 가운데 가장 대뇌화 지수가 높은 것은 치와와이지만, 치와와가 대형 개보다 지적이라는 것은 아니다.
전염성해면상뇌병증
전염성해면상뇌병증(傳染性]海綿狀腦病症, transmissible spongiform encephalopathy, TSE)은 포유동물의 뇌가 프리온(prion)이라는 단백질이 이상 증식하여 스폰지처럼 되어 알츠하이머 증상과 유사한 증상과 전신 경련을 일으키고 끝내는 사망에 이르게 하는 병이다. 불치병으로, 2007년 일본 기후 대학 연구팀이 프리온 병을 억제하는 것으로 여겨지는 'GN8' 인자를 발견하는 등 진단과 치료를 위한 연구가 계속되고 있다.
개 홍역
장관, 호흡기의 문제는 이후 나타나며, 2차 세균감염이 동반된다. 뇌와 척수의 염증, 즉 수막뇌염으로 알려진 질환은 위의 문제와 완전히 독립적으로 따로 나타난다. 발바닥이 두꺼워지는 증상도 나타날 수 있으며, 복부의 수포농포성 질환도 보일 수 있다. 신경학적 증상은 일반적으로 바이러스에 의한 발바닥 과각화와 함께 발견된다. 약 50%정도의 환축에서 수막뇌염을 경험한다. 이 질환이 발병된 성견의 50% 이하가 폐사한다. 강아지에서는 치사율이 80%까지 이른다. 
뇌실계통
뇌가 발달하면서 배아 발생 4주 째가 되면 신경관은 머리가 생길 곳에 여러 군데 부불어 오른다. 각각의 소포는 각기 다른 중추신경계 구성 요소가 된다. 앞쪽부터 앞뇌(), 중간뇌(), 뒤뇌(능형뇌, ) 이렇게 1차 소포 3개는 다시 5개로 나뉜다. 신경수관 주위로 초기 뇌가 발달하면서, 내부 공간은 원시적인 뇌실이 된다. 앞뇌가 끝뇌()와 사이뇌(간뇌, )로 나뉜다. 끝뇌에 있는 뇌실은 가쪽뇌실이 되고, 사이뇌에 있는 것은 제3뇌실이 된다. 중간뇌에 있는 뇌실은 중간뇌수도관()이 된다. 뒤뇌는 뒤뇌(후뇌, )와 숨뇌(연수, )로 나뉜다. 뒤뇌에 있는 뇌실은 제4뇌실이 된다.
물고기
후뇌는 특히 수영과 균형에 관여하는 부분이다.[15] 소뇌는 하나의 둥글게 말린 구조체이며 일반적으로 뇌에서 가장 큰 부분이다.[15]엘레펀트 피쉬의 소뇌가 거대하고 명백하게 그들의 전기감각에 관여하고 있는 반면, 막장어와 칠성장어는 비교적 작은 소뇌를 가졌다.[15]
중추신경계통
조류는 전뇌, 즉 대뇌·간뇌가 두드러지게 발달되는데, 이것은 대뇌핵의 선상체가 발달한 것으로, 피질은 파충류에 비해 그다지 진보되지 않았다. 그러나 사물을 잘 보므로 시엽이 두드러지게 발달하여, 간뇌의 양쪽에 튀어나오게 된다.
대뇌화 지수
대뇌화 지수에 대한 뇌의 무게 그 자체, 혹은 뇌의 중량을 단순히 체중으로 나눈 값은 인간보다 훨씬 비싼 값이 될 씨앗이 있는 등, 지성의 지표로서는 분명한 불편이 있다. 대뇌화 지수는 이들 값에 비하면 지성의 지표로서 유효하다고 생각된다. 그러나 그래도 지성에는 뇌의 많은 특징이 개입했으며, 대뇌화 지수만으로 판단할 수 없다.
뇌 유사장기
뇌 유사장기를 만드는 과정은 피부 등에서 채취한 체세포를 OCT4, SOX2, MYC, KLF4등을 이용해 역분화 하여 유도만능줄기세포(iPSC)로 만든 뒤 다시 뇌세포로 분화시키는 방법을 통하여 제작한다. 줄기세포는 신호전달 경로를 조절하는 요소들을 통하여 다양한 신경조직으로 분화하는데 FCS, TGF-β, BMP-2, NRG-1, Wnt1 등을 사용하여 여러 신경조직으로 분화시킨다. 이와 유사하게 신호 전달 경로를 조작함으로써 뇌 유사장기를 제작하게 된다. 뇌 유사장기를 배양하기 위하여 두가지 방법이 개발되었다. Eiraku 등에 의해 개발된 SFEBq(Serum-free culture of embryoid body-like aggregates,quick)는 끝뇌(telencephalon)와 유사한 유사장기를 생성하였고, Lancaster 등은 회전 바이오리액터(bioreactor)를 사용하여 뇌의 여러부위와 유사한 대뇌 유사장기를 생산하였다. 바이오리액터를 이용한 배양방법은 생체 기질 환경(metrigel,젤라틴 단백질 혼합물)에 ESC를 도입하여 복잡한 유기체를 만들기 위한 성장 인자와 영양, 산소 공급을 해주게 되고 이 때 발달을 촉진시키기 위해 레티노 산이 추가된다. 8-10일 내에 뉴런이 나타나고 20-30일 사이에 뇌의 영역이 형성된다. 실제 인간 배아에서 뇌 영역이 형성될 때까지는 몇 달이 걸린다. 이렇게 만들어진 뇌 유사장기는 배지에서 자라기 때문에 혈액 공급 부족과 영양 제한이 있기 때문에 직경 4mm 까지 성장하며 그 이상의 크기로 자라지 않는다. 이러한 뇌 유사장기는 초기 태아의 뇌보다 훨씬 작지만 정상적인 뇌 발달의 특징을 가지고 있으며 전뇌, 중뇌, 후뇌, 뇌막, 해마 및 망막을 비롯한 다양한 뇌 영역을 발생시킨다. 대뇌 피질 영역은 정상적인 인간 두뇌를 운동, 시각 및 다른 영역으로 나누는 것과 같이 세분화 된다.
신경 progenitor 세포와 줄기세포가 특정 신경조직으로 분화되는지 여부를 몇가지 유전자 마커를 통하여 확인할 수 있다. pluripotent 상태에서는 OCT4와 NANOG가 마커로 존재 한다. 유사장기 개발과정에서 두 마커는 감소하게 되고, 신경유도가 일어나면 SOX1,PAX6가 증가하게 된다. 이 마커들을 통하여 뇌 유사장기의 자가유도 및 분화를 확인한다. 뇌 유사장기에서 뇌 영역이 전뇌와 후뇌로 발달할때 전뇌는 FOXG1과 SIX3가 높게 나타나고, 후뇌의 경우 EGR2와 ISL1이 초기에 증가하고 후기에는 감소하게 된다. 
뇌 유사장기가 짧은 시간에 체외에서 제작되었으나 실제 뇌 부분의 기능을 가진 뉴런을 생성하며 불완전하지만 정상 인간 대뇌 피질 발달을 나타 낼 수 있으며 신경 전위등 인간 뇌와 유사한 성격을 가지고 있다. 제작된 뇌 유사장기가 실제 뇌의 영역과 얼마나 유사한지에 대한 것은 아직 명확하게 밝혀지지 않았으나 연구가 진행되고 있다.
대뇌화 지수
여기서 "E"는 뇌의 무게, "C"는 두화량, "S"는 몸무게, "r"은 지수 상수이다. 지수 상수는 일반적으로 영장류엔 0.28, 포유류엔 0.56이나 0.66이다.
대뇌피질
Ⅴ. 속피라밋층(internal pyramidal layer) : 바깥피라밋층에 비해 직경이 큰 피라밋세포가 분포하는 층으로, 사이사이에 많은 사이신경세포가 섞여 있다. 속피라밋층에 위치한 피라밋세포의 축삭은 새줄무늬체(striatum), 뇌줄기(brain stem), 척수(spinal cord) 등의 피질하영역으로 뻗는 투사섬유가 된다. 중심전회 (Precentral gyrus)의 운동피질에서 속피라밋층의 피라밋세포들은 크고 베츠세포라고 불린다. 이러한 세포들은 피질척수로나 추체로 (Pyramidal tract)의 투사섬유의 3%정도를 차지한다. 
대뇌화 지수
침팬지의 2배의 지수 돌고래와 개나 고양이보다 지수가 높은 까마귀 (닭과 비교하면 5.3배 높음) 등이 특히 주목된다.
척추동물
한편 척추동물의 몸은 좌우대칭으로 되어 있으며, 특히 파충류·조류·포유류에서는 머리 부분과 몸통 부분 사이에 목 부분이 존재한다. 몸의 표면은 피부로 싸여 있는데, 이들은 내부 기관을 보호할 뿐만 아니라, 털이나 깃털이 나와 있어 보온의 역할을 하기도 한다. 이러한 피부는 표피와 진피로 이루어져 있는데 파충류의 비늘, 조류의 깃털, 포유류의 털·발톱 등은 모두 표피로부터 생겨난 것인 반면, 경골어류의 비늘, 거북의 등딱지는 진피 속에서 생긴 골질의 판이다. 머리 부분에는 뇌·눈·코 등의 중요한 감각기관이 모여 있으며, 이들을 보호하기 위한 골격이나 연골이 발달하여 두개골을 형성한다. 몸통 부분에는 척추뼈와 내장의 대부분이 포함된다. 체강은 심장을 싸고 있는 위심강과 소화관 등을 포함하는 흉복강으로 나뉜다. 특히 흉복강을 이루는 흉강과 복강은 조류에서는 사격막(斜膈膜)에 의해 불완전하게 나뉘며, 포유류에서는 가로막에 의해 완전히 나뉜다. 꼬리 부분은 항문에서 뒤끝까지로, 길고 짧은 여러 가지 형태가 있는데, 퇴화된 종류도 있다.
익룡
익룡은 해부학적으로 볼 때 비행을 위해 조상인 파충류로부터 매우 큰 변화를 겪었다. 익룡의 골격은 새의 뼈와 마찬가지로 속이 비었고 공기로 차 있다. 가슴뼈에는 비행을 위한 근육이 부착될 수 있도록 용골돌기가 발달해 있으며 커다란 뇌는 비행과 관련하여 특화된 기능을 가지고 있었던 것으로 보인다.[7] 후기의 익룡에서는 어깨 위의 척추뼈가 합쳐져 '노타리움'(notarium)이라고 불리는 뼈가 되어 비행 중에 몸통을 단단하게 해주고 견갑골을 안정적으로 지지해 주었다.
알츠하이머병
알츠하이머병은 대뇌 피질 및 특정 피질 아래의 영역에서 뉴런과 시냅스의 소실이 특징이다. 이러한 손실은 측두엽, 두정엽과 전두엽 피질과 띠모양의 회전부 (cingulate gyrus) 부분의 변성을 포함한 피해 지역의 총 위축을 가져온다. 변성은 또한 파란색 반점 핵 (locus coeruleus) 같은 뇌간 핵에도 존재한다. MRI와 PET를 이용한 연구는 경도의 인지 장애에서 알츠하이머병으로 진행됨에 따라, 그리고 건강한 노인에서의 비슷한 이미지와 비교할 때 알츠하이머병 환자들에서 특정 뇌 영역의 크기 감소를 보고하고 있다.
후기 발생
척추동물은 낭배기를 지나면 원구 부근에서 동물극 쪽, 즉 배의 등쪽인 외배엽에 원구와 반대 방향으로 신경판이 생긴다. 얼마 후에는 신경판의 양쪽 가장자리가 주름 모양으로 솟아오르고 중앙이 약간 패어져 신경홈이 되면서 마침내는 좌우의 주름이 서로 맞닿아 관모양이 되는데, 이것을 신경관이라고 한다. 이 신경관의 앞끝은 약간 부풀어져서 뇌가 되고, 여기에 이어지는 가느다란 부분은 척수가 된다. 뇌척수 신경계가 관상 신경계라 불리는 것은 이러한 이유 때문이며, 성체가 되어도 뇌와 척수의 중앙은 빈 통로로 이어진다. 이렇게 하여 신경계의 중심부가 생기고, 좀더 시기가 지나면 말초신경과 여러 가지 신경이 외배엽으로부터 만들어진다. 신경관이 형성되는 시기의 배를 신경배라고 하며, 이 시기에 배의 앞(원구와 반대쪽)과 뒤, 등 '신경관이 생기는 쪽'과 복부와 같은 체제의 기본이 형성된다. 또한 외배엽에서는 이 밖에도 체표와 감각 기관 및 그 부속 기관이 만들어진다.
중추신경계통
경골어류는 생활 양식에 따라 뇌의 발달도 다양하다. 단뇌는 대부분이 후각의 중추로 후뇌 또는 후엽이라 불리며, 후구·후색 등의 돌기물이 분화되는 것도 있다. 특히, 간뇌의 하면에는 뇌하수체나 혈맥층이라 불리는 구조가 있는데, 혈맥층은 혈관이 많은 부속물로 수압에 의해 수심을 감지하는 작용을 하는 것으로 생각된다.
뼈대
척추동물 특유의 것으로 원구류에 처음으로 나타났으며, 포유류에서는 매우 견고한 것으로 발달하고 있다. 발생상으로는 뇌와 감각기를 감싸는 두개골과 구강과 인두의 벽에 생긴 안면골로 구성되어 있다.
오스트랄로피테쿠스
또한, 진화학을 기반으로 발전한 신경과학분야에서는 아프리카누스종을 기반으로 인간의 뇌의 진화과정을 연구하기도 한다.
신경계통
대부분의 무척추동물과 모든 척추동물의 감각수용기와 운동반응기는 신경계의 방식으로 연결되어 있다. 이러한 동물의 신경계는 뉴런과 지지세포로 이루어져 있다. 감각수용기와 연결된 뉴런을 감각 뉴런이라 하고 운동반응기와 연결된 뉴런을 운동 뉴런이라 한다. 감각 뉴런과 운동 뉴런은 뇌와 척수에 있는 연합 뉴런에 연결되어 있다. 연합 뉴런은 감각 뉴런을 통해 전달된 감각을 파악하고 운동뉴런을 통해 몸을 움직이게 한다. 연합 뉴런이 있는 뇌와 척수를 합해 중추신경계라 한다. 척추동물의 중추신경계는 뉴런이라 불리는 특수한 세포로 된 신경망을 사용하여 신체의 다양한 활동을 통합하고 조절한다.
신경가소성
신경가소성(Neuroplasticity)은 인간의 두뇌가 경험에 의해 변화되는 능력을 말한다. 즉 뇌가 성형적(plastic)이고 순응성이 있다(malleable)는 것이다. 이러한 두뇌의 특징은 꽤 현대에 와서야 발견되었다. 우리의 뇌는 경험에 대한 반응으로 자기 스스로를 (한계 내에서) 재설계할 수 있는 능력을 진화시켜 왔다 (Shatz 1992). 해부학적 뇌 구조의 가소성 덕분에 개개인의 활동에 적합하도록 뇌를 맞춤 설계를 하는 게 가능해졌다. 뇌는 신경세포(뉴런)와 신경교세포가 연결되어 구성된다. 학습은 신경세포 연결 길이의 변화, 연결의 추가 또는 제거, 그리고 새로운 신경세포의 형성을 통해 일어날 수 있는데, 가소성은 바로 이러한 학습과 관계가 있다.
자연변증법
엥겔스는 《반뒤링론》에서 썼던 과학에 관한 생각들을 보다 발전시켜 《자연변증법》에 기록했는데, 이 원고 중에는 유명한 〈원숭이의 인간화에 있어서 노동의 역할〉도 있다. 여기서 엥겔스는 인간의 손과 뇌가 함께 진화했다고 주장했으며, 이는 후대에 화석 발견을 통해 지지받는다.
뇌
간뇌는 항상성의 중추로 뇌줄기와 대뇌 사이에 존재한다. 간뇌는 시상, 시상하부와 뇌하수체와 송과샘을 포함하는 내분비조직으로 나뉜다. 신경세포들이 모여있는 장소다.
대뇌화 지수
뇌의 무게는 이속생장에 따른 전 체중의 거듭제곱에 비례하는 경향이 있다. 대뇌화 지수의 제창 때는 몸무게의 2/3 제곱에 비례한다고 여겨졌다. 그래서 대뇌화 지수는 뇌의 무게를 체중의 2/3으로 나눈 뒤 적당한 계수를 곱한 값으로 나타난다. 다만 더 자세한 계측·해석 결과 이 거듭제곡 지수는 3/4 제곱으로 판명됐기 때문에 2/3 제곱을 사용한 대뇌화 지수는 체중이 큰 동물일수록 과대로 잡는 편견이 조금 (체중 10배에서 +21%, 1000배에서 +78%) 있다.
DISC1
DISC1은 뇌의 성장의 결정적 시기에 가장 높게 발현된다. 특히 신경전구세포가 발견되는 대뇌피질의 embryonic ventricular and subventricular zone에서 발견된다. 이 위치는 DISC1이 배아와 성체뇌신경생성에 중요한 조절인자임을 알 수 있으며 신경세포의 증식과 분화를 조절한다고 볼 수 있다. 신경전구세포의 순환에서 단백질의 농도은 뉴런으로 분화되는 신경전구세포와 신경전구세포로 남는 것의 여부에 영향을 미친다. 발달과정동안 해마에서 유전자발현프로필이 가장 높게 나타난다. DISC1은 뇌에 뉴런의 통합의 속도를 조절하며 새로운 뉴런의 위치를 조정한다. 시냅스에서 DISC1의 위치가 발견된 것으로 볼 때 DISC1은 시냅스 후부위의 밀도에서 큰 역할을 하고 있는 것으로 볼 수 있으나 어떠한 역할을 하는 지는 구체적으로 나와있지 않다.
DISC1의 엑손 9번에서 13번까지의 부위가 11번 염색체로 이동하는 돌연변이를 균형전위(balanced chromosomal tranlocation)라고 하며, 그 결과로 생성되는 불완전한 단백질은 정상적으로 상호작용해야 하는 다른 유전자들과 결합하지 못하고 신경세포 가지돌기의 발달 등에 장애를 일으키는 것으로 관찰되었다. 결국 DISC1은 광범위한 뇌 부위에 발현하여 다양한 유전자들과 상호작용하면서 뇌신경의 발달과 다중적인 연결에 관여하는 것으로 볼 수 있다.
원숭이
몸무게가 다양하며 약 80g의 애기여우원숭이도 있다. 원숭이류의 진화의 특징을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 눈이 얼굴의 양쪽에서 앞쪽으로 이행하여 양쪽 눈을 함께 사용할 수 있어 입체적으로 볼 수 있게 되었다. 이것은 나무 위에서의 민첩한 행동과 관계가 있다. 둘째, 코가 퇴화하고 눈이 발달하여 후각 위주의 생활에서 시각에 의존한 생활로 이행한다. 셋째, 입천장이 퇴화하고 이빨의 수가 감소한다. 넷째, 손의 엄지손가락은 다른 4개의 손가락과 서로 마주보게 되어서 나무의 가지를 꽉 쥐거나 먹이 등을 잡을 수 있어 손은 점점 보행기관으로부터 해방되었다. 다섯째, 손발톱이 갈고리 모양에서 편평한 것으로 변화되고 지문의 발달을 볼 수 있다. 여섯째, 한 번에 낳은 새끼의 수가 줄면서 임신기간이 길어지고 점차로 직립화가 확립된다. 일곱째, 수명이 길어지고 사회적인 행동과 사회구조가 복잡화된다. 간혹 얼굴 등이 붉거나 검은 원숭이가 있는데, 이것은 색소나 혈액의 관계에 의한 것이다.
진화
적응으로 인한 진화가 지속적으로 일어난 경우 같은 류의 생물의 상동성을 갖는 기관이 매우 다양한 형태로 분화된다. 이러한 상동 기관의 예로는 박쥐의 날개와 인간의 손, 고래의 지느러미가 같은 뼈 구조로 되어있다는 점을 들 수 있다. 이들 모두에서 뼈는 마디가 달린 다섯 가닥의 구조로 되어있다. 대왕판다의 "가짜 엄지"는 손목의 종자뼈에서 진화된 것이다. 이는 생물의 적응이 무궁무진할 수 있다는 사실을 보여준다.
뇌 유사장기
뇌 유사장기는 인간 두뇌와 유사한 발달과정을 거치면서 일어나는 복잡한 과정을 단계적으로 관찰하여 연구 할 수 있다. 뇌 유사장기는 피질과 뇌 발달 초기 단계의 특징인 전구세포 영역(progenitor zone)을 가지고 있고 완전한 기능을 하는 뉴런을 포함 하고 있다. 실제 2016년 중남미 지역에서 유행한 지카 바이러스(Zika virus)가 태아의 소두증을 유발한다고 알려졌지만 원인을 규명할 수 없었으나 소두증 환자의 세포에서 얻은 줄기세포를 통하여 질환 모델 뇌 유사장기를 제작하여 지카 바이러스의 감염이 신경세포의 미성숙을 유발하는 신경발달 손상 기작을 규명하였다. 또한 자폐증 환자의 유도만능줄기세포(iPSC)에서 유래한 뇌 유사장기를 통하여 GABA성 억제 뉴런이 과도하게 형성 된 것을 확인 하였다.
고생대
그러나 캄브리아기에는 아직 대부분 동물의 각질부가 석회질보다는 유기질로 되어 있으며, 주로 삼엽충(三葉蟲)과 완족동물(腕足動物)이 지배적이었다. 오르도비스기에는 세계적으로 필석퇴적상(筆石堆積相)과 각질퇴적상이 발달하여 전자는 주로 필석류를 수반하는 흑색 셰일로, 후자는 주로 삼엽충 ·완족류 및 두족류(頭足類)의 화석을 가진 석회질암으로 되었다. 이 시대의 무척추동물은 석회질로 된 각질부를 이루었고, 특히 척추동물의 시조인 원시어류가 최초로 출현하였다.
삼엽충
삼엽충의 발생은 마디 사이의 분절이 생겨나는 방식이 독특하고, 분절의 발생 방식이 변함에 따라 일반적으로 인식되는 삼엽충 생활사의 발달 단계가 나뉘는데 (세 단계가 있다) 다른 절지동물과는 비교하기가 힘들다. 삼엽충의 실제 성장과 외형 변화는 허물을 벗고 다음 외골격이 굳기 전, 몸이 말랑말랑할 때 일어났을 것으로 보인다.
대뇌피질
사람의 대뇌피질은 표면적이 매우 넓어 주름져 있으며, 이를 이랑(gyrus) 및 고랑(sulcus)이라고 한다. 몇몇 이랑과 고랑은 대뇌 겉질의 영역을 구분하는 지표가 된다. 측면고랑(lateral sulcus)와 두정후두고랑(parieto-occipital sulcus)은 태아기 초기에 형성되며, 성인의 대뇌 고랑 중 가장 깊게 패여 있다. 이 두 대뇌 고랑과 중심고랑(central sulcus) 및 섬둘레고랑(circular sulcus)은 대뇌반구를 전두엽(이마엽, frontal lobe), 두정엽(마루엽, parietal lobe), 측두엽(관자엽, temporal lobe), 후두엽(뒤통수엽, occipital lobe)으로 나누는 경계가 된다.
대뇌화
2004년 Dennis Bramble과 Daniel Lieberman은 초기 Homo는 죽은 동물의 뼈를 열고 고기를 얻기 위해 석기를 사용했다고 제안했다. 그들은 인간이 다른 죽은고기를 먹는 동물들과 시체를 얻는 경쟁을 위해 장거리 달리기에 전문화되었다고 제안했다. 이런 식품공급을 보장하는 것에 대한 적응이 뇌가 커지는 것을 가능하게 했다고 제안했다.
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.
중추신경계통
먹장어 등의 원구류의 경우, 연수는 다른 척추동물의 것과 비슷하고, 또 중뇌·간뇌·단뇌(端腦) 및 후구 등도 구별되지만 소뇌는 형성되어 있지 않든가 있어도 아주 작다.
인간의 뇌
인간의 뇌는 인간의 중추신경계의 주요 기관이다. 머리 부분에 위치하고 있으며, 두개골로 보호되어 있다. 다른 포유류의 일반적인 뇌 구조와 같은 구조를 가지고 있으나, 대뇌피질이 상대적으로 더 발달된 것이 특징이다.
대뇌
머리뼈 안에 있는 대뇌(大腦, )는 뇌의 일부로 대뇌 좌우 반구의 대뇌피질과 피질밑 구조(해마, 기저핵, 후각 망울)을 포함하는 영역이다. 사람에게 대뇌는 중추신경계의 가장 상위 영역이다. 운동, 감각, 감정, 언어, 기억 및 판단 등 고등 정신 기능을 한다. 끝뇌()는 배아의 발생 과정에서 대뇌가 기원하는 구조이다. 포유동물의 등쪽 끝뇌 혹은 겉질()은 대뇌피질이 되고, 배쪽 끝뇌 혹은 아래겉질()은 기저핵이 된다. 대뇌는 거의 대칭적인 좌우 반구로 나뉜다.
뇌
이후 환형동물에 이르러 신경삭으로부터 신경절이 체절마다 한 쌍씩 형성되어 각 체절을 담당하게 됨으로써 중추신경계가 더욱 발달하게 되었다. 특히 환형동물의 체절 신경계는 가로섬유와 세로섬유가 마치 사다리와같이 연결되어있어 사다리 신경계라고 불리는데 그 중 가장 앞에 존재하는 신경절이 가장 잘 발달되어 있어 뇌를 이룬다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
뇌량과 같이 수초가 형성되는 영역도 높은 수준의 스트레스 호르몬에 초기에 노출될 경우 취약한 부분인데, 수초형성에 중요한 glial cell division이 억제되기 때문이다. Juraska등(1988)의 초기 연구들에서 뇌량의 크기가 초기 경험에 영향을 받으며 그 영향은 성별에 따른 차이가 있는 것으로 나타났다. Teicher등(1997)은 인간에서 아동기 외상(trauma)이 뇌량의 발달에 영향을 미칠 수 있다는 연구결과를 시사했는데, 이에 따르면 학대나 방임을 경험한 정신과 입원 아동(특히 남아)에서 뇌량의 중간 부위가 통제집단에 비해 감소되어 나타났다. 이런 결과는 De Belllis등(1999)의 연구에서도 확인되었는데 이에 의하면 뇌량 크기의 감소는 학대나 PTSD 및 학대 경험이 있는 아동에서 나타나는 가장 유의한 해부적 요인이며 남성이 여성에 비해 더 영향을 받는 것으로 나타났다.
뇌량 크기의 감소는 반구 피질간의 소통 감소와 관련된다. Schiffer등(1995)의 연구에서, 아동기 외상이 있는 성인들에서 중립적 기억 및 불편한 기억의 회상 과정시 반구 활동이 극적으로 차이를 보이는 것으로 나타났다. 중립자극과 불편한 아동기 기억을 각각 회상하게 했는데, 정상 통제집단에선 두 경우 모두에서 양측반구간 진폭에 차이가 없었다. 이에 비해 외상경험이 있는 집단에선 중립기억 회상과정에선 좌반구에서 유의한 반응 억제가 나타난데 비해 불편한 기억 회상시에는 우반구 반응 억제가 나타났다. 이런 결과는 정상군은 두 과제 모두에서 양측반구 모두를 사용하는데 비해 외상경험 집단에선 과제에 따라 반구 처리과정에서의 두드러지는 기능분화가 나타남을 보여준다.
소뇌
최초의 해부학자는 소뇌의 독특한 모양을 보고 인식했다. Aristole과 Herophilus는 소뇌를 뇌(encephalon)와 반대된다는 뜻으로 parencephalis라 불렀다. Galen는 소뇌가 살아있다는 것을 최초로 서술하였으며, 소뇌가 운동신경의 중추일 것이라 추측했다.[3]
르네상스까지 해부학의 중요한 발전은 없었다. 이후 Vesalius가 간단히 소뇌를 논의하였고 해부학은 1664년 Thomas Willis에 의해 더욱 철저하게 서술되었다. 해부학적 작업이 18세기에 시작되었지만 19세기 초까지 소뇌의 기능을 알지는 못했다. 1809년 Luigi Rolano는 운동장애가 소뇌의 손상 때문이라는 것을 발견했다. 19세기 전기 때 Jean pierre Flourens는 실험을 통해 소뇌가 손상된 동물이 움직일 수는 있지만 조정력(강한 움직임, 어색한 걸음걸이, 근력약화)은 상실하며, 병변이 크지 않을 경우 그 기능의 회복이 가능하다는 것을 밝혀냈다.[4] 20세기가 되면서 소뇌의 주기능이 운동조절과 관련 있다는 것이 일반화되었고 20세기 전기에 들어 인간의 소뇌질환과 관련된 몇몇 임상적 증상들이 자세히 소개되기 시작했다.[5]
대뇌화
관련된 계산식으로 다음과 같은 것이 있다.
대뇌기저핵
대뇌기저핵(Basal ganglia, 기저핵)은 척추동물 전뇌(Forebrain)의 기저에 위치해 있으며 다양한 곳으로 부터 기원한 여러 피질하핵(Subcortical nuclei)으로 이루어져있다. 기저핵은 대뇌피질(Cerebral cortex), 시상(Thalamus), 뇌간(Brainstem), 그리고 다른 여러 뇌 부위들과 강하게 상호연결 되어있다. 기저핵은 수의운동의 조절, 절차상학습, 이갈기와 같은 습관, 눈의 움직임, 인식, 감정을 포함한 많은 기능들과 관련있다.
뇌실계통
뇌실계통은 배아발생 과정 중 신경관()의 중심에 있는 통로인 신경수관()에서 기원한다. 후에 뇌줄기가 되는 초기 신경관은 등쪽과 옆쪽으로 팽창하여 제4뇌실을 생성하고, 팽창하지 않고 중간뇌()와 같은 크기를 유지하는 제4뇌실 윗부분은 중간뇌수도관이 된다. 제4뇌실은 숨뇌의 꼬리쪽에 있는 빗장()에서 좁아져 척추의 중심관이 된다.
물고기
철갑상어와 주걱 철갑상어, 그리고 폴립테루스와 같은 조기어류(영어: Chondrostean)들은 중앙신경조직을 둘러싸고 있는 얇은 막인 뇌막들과 관련된 거대한 덩어리 안에 과립성 백혈구의 생산을 위한 주된 부위를 갖고 있다. 이들의 심장은 자주 임파구, 세망세포(영어: reticular cell), 그리고 약간의 대식세포를 가진 조직으로 둘러쌓인다. 조기어류의 신장은 중요한 조혈(영어: hemopoietic)기관이다. 이 신장에서 적혈구(영어: erythrocyte), 과립성 백혈구(영어: granulocyte), 임파구(영어: lymphocyte), 그리고 대식세포(영어: macrophage)가 발달한다.
신경가소성
과거 과학자들 사이에서 두뇌는 유년기 같은 초기 단계의 중요한 기간 이후에는 변경되지 않는다고 믿어졌다. 1800년 말엽까지는 척추동물의 뇌에 있는 모든 뉴런들이 배아 발생기 동안이나, 아무리 늦어도 유아기 동안 다 형성된다고 생각되었다. 감각 경로는 중요한 시기 이후로 고정되어 있고, 그 시점을 지나면 뇌는 뉴런을 상실할 수만 있을 뿐 절대로 다시 만들 수는 없다는 전통적인 믿음을 가졌던 것이다.
소뇌
소뇌(小腦, )는 대부분의 척추동물에서 도드라게 관찰되는 뇌의 한 부분이다. 지금까지 밝혀진 주기능은 감각 인지의 통합과 운동근육의 조정과 제어에서 중요한 역할을 담당하는 것이다. 그 이외에도 주의, 언어와 같은 인지 기능과 두려움 조절, 쾌락 반응 등에 관련되어 있는 것이 알려져 있다.
뇌
전두엽은 대뇌반구의 전방에 있는 부분으로 전전두엽 관련 영역에서 기억력·사고력 등의 고등행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터의 정보를 조정하고 행동을 조절한다.
중추신경계통
뇌는 발생학적으로는 신경관의 앞쪽이 부풀어서 발달한 것으로, 대뇌·간뇌·중뇌·소뇌·연수의 5부분으로 되어 있으며, 연수의 끝은 척수와 연결되어 있다. 호흡, 순환, 심장박동, 소화 등의 생명활동과 직결된 작용을 조절하는 부위인 중뇌, 뇌교, 연수를 묶어서 뇌간(brain stem)이라고 한다.
대뇌
포유류, 특히 영장류의 대뇌는 더욱 발달하여 피질이 대뇌 반구의 거의 대부분을 덮는다. 옛겉질은 뇌의 배쪽 표면으로 밀려 후각엽이 되고, 원시겉질은 가운데 등쪽 가장자리로 말려 올라가 해마가 된다. 태반을 형성하는 포유류는 뇌량이 발달하여 두 반구를 연결한다. 대뇌 표면에 형성되는 복잡한 이랑은 고등 포유류에서만 존재한다. 코끼리같이 큰 포유류의 대뇌는 예외적으로 크지만, 사람을 제외하고는 체중의 2% 가량을 대뇌가 차지하는 종으로는 돌고래가 유일하다.
대뇌
척추동물 배아의 발생 과정 동안 신경관은 앞뇌(), 중간뇌(), 마름뇌(능형뇌, ), 척수 이렇게 네 개의 연속된 구간으로 나뉘어 각각 중추신경계의 특정한 영역으로 발달한다. 앞뇌는 끝뇌(, 후에 다시 앞뇌와 대뇌로 나뉨)와 훨씬 작은 사이뇌(, 후에 시상과 시상하부, 시상밑부, 시상상부가 됨)로 나뉜다. 끝뇌는 옆쪽 끝뇌 소포를 형성하고 각각 좌우 대뇌 반구로 발달한다.
대뇌
사람의 경우 대뇌는 진화적으로 오래된 부위를 감싸고 있다. 변연계, 후각계, 운동계는 대뇌에서 뇌줄기와 척수로 신경섬유를 뻗는다. 인지와 의지 기능은 대뇌에서 시작하여 시상과 중뇌의 특정 영역에 이르는 회로를 통하여 일어난다. 대뇌의 신경 네트워크는 사회적 상호작용, 생각, 판단, 학습, 작업 기억, 그리고 인간의 경우 발화와 언어를 포함하는 복잡한 기능을 가능하게 한다.
대뇌
조류의 대뇌는 파충류와 비교하면 포유류의 것과 유사한 크기이다. 본래 조류의 뇌 크기가 증가한 데에는 기저핵의 영향이 컸으며 뇌의 다른 부분은 원시적이라는 설이 지배적이었다. 그러나 조류는 다른 지배파충류에서 분화하며 다른 방법으로 대뇌화하였다는 증거가 있다.
곤충의 진화
절지동물의 계통적 발생과 관계
뇌머리뼈
뇌머리뼈는 외배엽의 신경능선세포(neural crest cell)에서 기원하며, 이 때의 머리뼈는 연골로 이루어져 있으므로 연골머리뼈(chondrocranium)라고 한다. 외배엽성중간엽(ectomesenchyme)에서도 일부 기원한다. 사람은 연골머리뼈가 연골속골화(endochondral ossification)를 거쳐 단단해 지지만, 연골어류나 다른 연골성 척추를 가진 동물에서는 골화되지 않는다.
중추신경계통
연골어류의 상어류에서는 후각기의 발달과 더불어 단뇌(후엽)가 잘 발달되어 있으며, 또 소뇌도 현저하게 발달되어 있다. 간뇌나 중뇌는 뇌의 등쪽에서는 거의 볼 수 없다.
신경과학
척추동물의 신경계는 중추신경계와 말초신경계 두 부류로 나뉜다. 신경계는 체내에서 가장 복잡한 시스템이고, 대부분의 복잡성은 뇌에 있다. 인간의 뇌는 천억 개의 뉴런과 백조 개의 시냅스로 이루어져 있다. 서로 구별할 수 있는 하위 구조가 수천 개는 되고, 시냅스 네트워크는 이제 막 밝혀지기 시작하였다. 사람의 유전자는 약 2만 개에서 2만 5천 개로 추정하고 있는데 그 중 대부분이 뇌에서 특이적으로 발현된다. 시냅스의 연결 구조는 일생 동안 계속해서 변화하며(신경가소성), 그 결과 기능도 변화한다. 따라서 신경계의 복잡성을 이해하는 것은 엄청난 과제이다. 또한 신경의 진화과정에 대해서는 많은 부분이 연구되어 있으며, 현재의 복잡성을 형성하는 진화의 속도 연구 역시 많이 진행되고 있다.
수렴 진화
수렴 진화의 가장 유명한 예는 두족류 동물과 척추동물과 자포동물의 눈이다. 이들 동물의 마지막 공통 조상은 매우 간단한 형태의 감광 기관을 가지고 있었다. 일련의 과정을 통해 이 기관은 안구라는 발전된 형태의 섬세한 기관으로 진화하게 된다. 사소한 차이가 있다면 척추동물의 경우 망막 앞쪽에서 혈관과 시신경이 들어오는 반면 두족류 동물의 눈은 반대 방향인 망막의 뒤쪽에서 들어오도록 연결되어있다는 점 뿐이다. 그외의 구조적 유사성들은 기관의 복잡한 본성에도 불구하고 시각이라고 하는 생물학적인 도전이 어떤 방식으로 최적을 해결책을 찾는지 잘 보여준다.
동물의 잠
조류와 포유류의 수면은 수면이 온혈동물에서 REM과 NREM으로 나뉘어 함께 진화했다는 점에서 유사점이 있다. 포유류와 유사하게 조류에서도 감소된 수면에 대한 보상이 한번 수면을 할 때 더 깊은 수면을 하거나 아니면 좀 더 강력한 SWS(slow-wave sleep)를 보이는 것으로 일어난다.
조류는 REM과 NREM 수면을 하며 포유류와 유사한 EEG패턴을 갖는다. 조류의 종이 다르다면 수면의 시간(양)도 차이가 나지만 포유류에서 보이는 수면과 체 질량, 뇌 질량, 상대적인 뇌 질량, 기저가 되는 대사와 수면 시간과의 상관성은 나타나지 않는다. 수면시간에대한 가장 명백한 변화요인으로 설명되는 것은 포식자에게 얼마만큼 노출되어 있느냐 하는 환경요인이며 위협이 클수록 깊은 잠에 덜 빠지게 된다.
수생 포유류와 함께하는 조류의 특징은 반구수면을 할 수있는 능력이 있다는 것이다. 반구수면은 한쪽 반구가 깨어있는동안 나머지 반구가 잠을 자는 수면이다. 한쪽의 반구가 잠을잘 때 그 반대쪽 눈이 감겨지게 된다. 두 반구사이 수면의 분배와 반구수면의 시간(양)은 깨어있는 동안 어느 쪽의 뇌가 가장 활동적인지로 결정이 되며(가장 활동적인 부분의 뇌가 깊게 수면함) 또한 포식자로부터의 공격 위험에 의해서도 결정이 된다.
오리무리의 가까운 주변에는 포식자의 공격을 감지하는 역할을 하는 오리가 있다. 이 오리는 좀 더 많은 반구수면을 하며 뜨고 있는 눈으로 위험에 대해 반응을 한다.
철새에서는 수면의 해석이 약간 다르다. 주된 논란은 철새가 날고 이는 상태에서 수면을 하는지 안하는지이다. 이론적으로 특정 유형의 수면은 날고 있는 동안 가능하지만 날고 있는 동안의 기술적인 어려움이 뇌활동 저장을 방해한다.
시상하부
시상하부(Hypothalamus)는 뚜렷한 핵(nuclei)과 더불어 더 적은 해부학 상으로 분명한 지역으로 구성된 뇌 구조를 가지고 있다. 이것은 모든 척추동물의 신경계에서 발견할 수 있다. 시상하부는 시상(thalamus)의 바로 밑에 있으며, 제3뇌실의 벽을 따라서 존재한다. 이는 누두체(infundibulum)을 통해 뇌하수체의 줄기와 연결되며, 뇌하수체는 입 천장 바로 위, 즉 뇌의 바닥에 달려있다. 시상하부는 뇌 전체 질량의 1%에 불과한 덩어리임에도 불구하고 신체의 생리작용에 커다란 영향을 미친다.
말초신경계통
체성 신경계는 우리의 의식과 관계하는 신경으로, 뇌신경과 척수 신경이 여기에 속한다. 뇌신경이 원구류는 8쌍, 어류·양서류는 10쌍, 파충류 이상의 동물은 12쌍으로, 안면의 감각 기관과 내장, 근육 등에 분포한다. 척수 신경은 척수에서 나와 몸의 각 부분에 분포하는 신경으로 사람은 모두 31쌍의 척수 신경이 있다. 척수 신경은 감각 기관에서 들어오는 감각 신경과 운동기로 나가는 운동 신경으로 되어 있다.
거울 신경 세포
이러한 실험 결과는 출판됐고 거울신경세포가 전두부 대뇌피질 아래쪽과 두정부 대뇌피질 아래쪽에 있다는 것은 다른 사람도 재발견하였다. 거울신경체계가 인간에게 존재한다는 주장은 fMRI, TMS, EEG 같은 장치나 행동 관찰을 이용해서도 그 주장을 입증할 근거를 확보한다. 뇌에서 인간이 특정한 행동하거나 다른 대상의 행동을 관찰하는 동안 활성화하는 영역을 확인할 수 있다는 것이다. 더욱이 인간 뇌의 그 영역은 짧은꼬리원숭이의 뇌에서 발견된 영역과 상당히 유사하다.
베이징 원인
두개골은 낮고 안와상(眼窩狀)돌기가 튀어나왔으며, 아래턱은 두텁고 뇌의 용적은 평균 1043cm이다. 상완(上腕)과 손의 뼈는 두드러지게 발달하였고 하지의 긴 뼈는 원시적이다. 직립원인에 비해서 두개골과 손의 구조는 진화되어 있으나, 대퇴골은 직립원인 쪽이 진보되어 있다.
머리
아주 단순한 동물의 경우 머리가 없는 것도 있으나 대부분의 좌우대칭동물류는 머리가 있다. 척추동물은 배아 시기부터 신경관의 발달과 함께 머리가 형성된다. 척추동물 배아의 머리가 형성되는 과정에서 신경관은 뇌가 되고 머리뼈로 둘러싸이게 되며 뇌에서 나온 척수는 척추로 보호된다. 머리는 척추동물의 부위 중 가장 복잡한 해부학적 구조를 지니고 있다.
후두류
피터슨 외 (2013) 에서 파키케팔로사우루스과 공룡 두개골을 연구한 결과 조사한 돔의 22% 에서 골수염 때문에 발생한 것으로 보이는 병변이 발견되었다. 이것은 뼈에 구멍이 나거나 두개골을 덮고 있는 조직에 외상이 생겨 뼈 조직까지 감염이 되었을 경우에 볼 수 있는 흔적이다. 높은 발병률은 파키케팔로사우루스과 공룡의 두개골에 있는 돔이 종 내부의 싸움에 이용되었다는 가설에 힘을 더해 주는 것이다. 외상의 빈도는 파키케팔로사우루스과의 여러 속에 걸쳐 돔의 크기나 구조가 다양하고 여러 지질시대에 걸쳐있음에도 불구하고 전반적으로 크게 다르지 않았다. 이 연구결과는 상대적으로 납작한 머리를 가진 파키케팔로사우루스과 공룡들을 분석한 연구에서 병리적인 흔적이 발견되지 않은 것과 대조된다. 머리가 납작한 개체들이 종 내부의 싸움과 관련이 없었을 암컷, 혹은 어린 개체들이었을 것이라는 가설을 지지하는 것이다.
척수
척수는 척주관의 전체에 걸쳐 존재하는 것이 아니라 성인은 보통 제1요추(腰椎) 정도까지 있다. 발생 초기의 척수는 척주관(연골성)과 같은 길이이며, 척수에서 나온 신경은 같은 높이의 추간공에서 밖으로 나오는데, 그 후의 성장 속도가 다르다. 척수는 조기에 성장하여 조기에 정지하는 데 비해 등뼈는 성인이 될 때까지 성장을 계속하기 때문에 점차 심하게 엇갈린다. 완성된 상태에서는 척수는 제1요추 부분까지 매달려올라간 형태가 되며, 아래쪽 추간공에서 나오는 신경은 척수에서 나온 뒤 척주관 속을 다발져 하행하고, 정해진 추간공에 도달한 곳에서 밖으로 나온다. 제1요추 이하의 척주관 속을 다발을 이루어 존재하는 신경 섬유군을 '마미(馬尾)'라고 한다. 이 마미는 종사들에 의해 구성된다. 이 동사는 척수 경막과 함께 미골인대를 구성하여 척수가 위로 이동하는 것을 방지해준다. 이 밖에 척수 연막 지주막 경막이 추간공을 빠져나오는 척수신경에 붙어 치장인대를 구성하는데 이또한 척수의 이동을 방지한다. 또한 이 경막은 후두공에 붙어 척수가 아래로 이동하는 것을 막아준다.
뇌하수체
대부분의 척추동물에서 발견되는 부분이나, 인간의 경우 퇴화하여 존재하지 않으며 뇌하수체 전엽이 이를 대신한다. 뇌하수체 중엽에서 분비되는 호르몬은 다음과 같다.
회색늑대
개는 늑대의 가장 가까운 친척 관계(회색늑대와 개 사이의 유전적 분산은 1.8%이며 회색늑대와 에티오피아늑대, 코요테 사이는 4%이다)이며, 개와 늑대의 행동 및 해부학적 구조 연구에서 개의 생리 및 유전성숙 및 아형보유 구조가 대부분 늑대와 비슷하다. 늑대의 청각융기는 볼록하며 원형이지만, 개의 청각융기는 작고 압축되었으며 약간 뒤틀렸다. 같은 개와 늑대의 크기를 비교할 시, 늑대는 20% 더 큰 두개골과 10% 더 큰 뇌 크기를 가졌다. 이 이해 부위의 노출은 뇌의 중간 부분에 자리를 잡았다. 늑대의 이빨도 개와 비례해서 크며, 소구치와 대구치는 늑대가 덜 빽빽하고 더 복잡한 교두 패턴을 이룬다. 개는 전미골부샘(pre-caudal gland) 기능이 부족하고, 개가 대부분 1년에 두 번 발정하는 데 비해 늑대는 1번 발정한다.
중추신경계통
해면동물을 제외한 모든 동물은 신경계를 가지고 있지만, 편형동물부터 활발한 움직임을 필요로 하게 되어 두화가 일어나게되며 신경세포들이 개체의 앞쪽으로 집중되어 뇌와 신경삭을 이루게 되었다.
뇌
인간의 경우 성인의 뇌 무게는 약 1,400g~1,600g 정도이며 이는 1000억 개 정도의 뉴런을 포함한다. 가로 15cm, 너비 15cm, 깊이 20cm로 평균 1350cc 정도의 부피를 가진다.
뇌
중추신경계통 척수 대뇌반구 소뇌 브로카영역 베르니케영역 인간의 뇌
대뇌피질
인간의 뇌는 배아의 초기발생과정에서 나타나는 신경관(neural tube)에서 발달이 시작된다.
신경관이 점차 발달하면서 전뇌(forebrain), 중간뇌(midbrain), 후뇌(hindbrain)로 분화되는데, 전뇌가 대뇌로 된다.
전뇌는 종뇌(telencephalon)와 중뇌(diencephalon)로 분화된다.
여기서 종뇌는 최종적으로 신피질(neocortex), 기저핵(basal ganglia), 대뇌변연계(limbic system)로 분화되고, 중뇌는 시상(thalamus)와 시상하부(hypothalamus)로 분화된다.
삼위일체뇌
뇌의 가장 바깥 부분에 위치한다.
진화론적 관점에서 수백만 년 전 인간이 영장류였던 시기에 생긴 부위
대뇌 피질은 원시 두뇌(R-영역, 변연계)를 둘러싸고 억제하고 있다.
뇌
뉴런을 생성한 최초의 동물은 자포동물이지만 자포동물의 신경계는 균일하게 퍼져 있는 산만 신경계이므로 뇌로 볼 수 없다. 원시적인 조절중추로서의 뇌는 편형동물에서 최초로 진화한 것으로 보인다. 운동성을 갖게 되며 두화가 일어나기 시작한 편형동물은 신경세포체를 2개의 신경삭의 형태로 신경세포체가 머리부분에 밀집되는 방향으로 진화하였다.
시상하부
시상하부(視床下部, hypothalamus)는 시상(thalamus)에 위치해 있으며, 뇌간(brain stem) 바로 위에 있다. 시상하부는 사이뇌(간뇌, diencephalon)의 복부부분(ventral part)에서 유래되었다. 모든 척추동물의 뇌는 시상하부를 가지고 있으며, 사람의 경우, 이것은 거의 아몬드 정도의 크기이다.
익룡
익룡의 소엽은 전체 뇌 질량의 7.5% 를 차지하고 있었으며 이것은 어떤 척추동물보다도 높은 비율이다. 새도 다른 동물들과 비교하면 유난히 큰 소엽을 가지고 있는데 전제 뇌 질량의 1~2 퍼센트만을 차지하고 있다. [7]
대뇌피질
전두엽(前頭葉, 이마엽, )은 대뇌반구의 전방에 있는 부분으로 전전두엽 관련 영역을 가져 기억력·사고력 등의 고등행동을 관장하며 다른 연합영역으로부터 들어오는 정보를 조정하고 행동을 조절한다. 또한 추리, 계획, 운동, 감정, 문제해결에 관여한다. 전두엽의 피질은 중앙전두피질, 안와전두피질, 후하전두피질, 등측면 전두피질로 구분할 수 있다.두정엽(頭頂葉, 마루엽 )은 중심고랑과 두정후두고랑 사이, 바깥쪽 틈새 상부에 있으며 기관에 운동명령을 내리는 운동중추가 있다. 체감각 피질과 감각연합영역이 있어 촉각, 압각, 통증 등의 체감각 처리에 관여하며 피부, 근골격계, 내장, 미뢰로부터의 감각신호를 담당한다.측두엽(側頭葉, 관자엽 )은 대뇌반구의 양쪽 가에 있는 부분으로 청각연합영역과 청각피질이 있어 청각정보의 처리와 감정, 사실적 기억, 시각적 기억 정보를 처리한다. 오른쪽 측두엽이 손상된 환자는 비언어적 청각자극 (예: 음악)에 대한 해석능력을 상실한다. 왼쪽 측두엽이 손상되면 언어의 형성과 기억, 인지능력에 크게 방해받는다. 
뇌
문어의 경우 무척추동물 중에서 가장 정교한 두뇌를 보인다. 척색동물에 이르러서는 신경섬유가 뇌 뿐만이 아니라 등쪽에 모여 하나의 척수라는 관상구조를 이루는데 척색동물에서 뇌와 척수를 구분하기는 힘들다.
생애 초기 스트레스로 인한 신경생물학적 영향
초기 스트레스는 피질의 기능분화 및 전두엽 성숙 등 대뇌피질의 발달에 영향을 미친다. 신피질은 재조직화의 순환적 좌정에 의해 천천히 발달한다. 뇌량 수초형성의 지연은 뇌반구가 서로 독립적으로 발달하는 것을 가능케 해준다. 모든 피질 영역 중에서 전두엽 피질은 가장 늦게 발달한다. 즉 전두엽 피질로의 분출(projection)과 관련한 수초형성은 청소년기와 30대에 들어서야 이루어진다. 전두엽 피질은 상대적으로 높은 밀도의 글루코르티코이드 수용체를 가지며 전두엽 피질로의 도파민 분출은 특히 스트레스에 의해 활성화된다. 그렇게 되면 전두엽 피질은 피질하 영역으로의 모든 주요 모노아민 분출에 있어 억제를 일으켜 스트레스에 대한 반응을 제한하고 HPA 통제에 있어 억제적 피드백을 가한다.
초기 경험은 실험 동물들의 행동적 및 신경화학적 기능분화에 두드러지는 효과를 일으키는데 이는 성별로 이형화된다. 발달 초기에 스트레스는 신경축에 광범위한 영향을 미친다. 전두엽 피질이 성숙함에 따라 스트레스에 대한 반응은 더 제한적이 되는데, 이는 전두엽 피질이 다른 영역에 대해 미치는 억제적 효과 때문이다. 초기 스트레스는 발달중인 전두엽 피질을 활성화시켜 발달에 변형을 가하고 조숙한 성숙을 가져오지만 최종 능력이 저해되게 하는 것이라고 추정해 볼 수 있다.
몇몇 임상연구들은 어렸을 적 학대 경험이 인간에서 피질의 신경적 발달을 변형시킨다고 제안한다. 아동기 외상이 좌우반구 발달에 미치는 영향을 알아내기 위해 EEG를 사용하여 피질 성숙과 차이를 알아본 연구에서, 오른손잡이인 건강한 아동으로 이루어진 통제군에선 기존 해부학적 지식에 일관되게 좌반구 피질이 더 발달된 것으로 나타났다. 그러나 학대경험이 있는 정신과 입원 소아 환자군에선 모두 오른손잡이임에도 불구하고 EEG상 우반구 피질이 더 발달된 것으로 나타났다. 나아가 학대 받은 피험집단의 우반구가 통제집단과 갚은 수준으로 발달한데 비해 학대경험 집단의 좌반구 발달은 건강한 통제집단에 비해 뒤쳐진 것으로 나타났다. Carrion등(2001)의 연구에선 외상경험과 PTSD증상이 있는 24명의 아동(7-14세)의 전두엽 비대칭성을 측정하여 통제군과 비교하였다. 학대경험이 있는 아동의 경우 통제군에 비해 전두엽 비대칭성이 약하고 전체 뇌 및 피질 부피가 작은 것으로 나타났다. 이런 연구들은 발달중인 인간의 신피질이 학대에 비교적 쉽게 영향 받는다는 것을 시사한다.
뇌머리뼈
뇌머리뼈의 지붕으로는 시상봉합(sagittal suture)이 지나가며, 뇌머리뼈 바닥에는 수많은 구멍(foramen)들이 존재한다. 특히, 가장 큰 구멍인 큰구멍(foramen magnum)은 뇌와 척수가 서로 연결되어 지나가는 통로이다. 
뇌머리뼈는 머리덮개뼈(calvaria 또는 skullcap)와 머리바닥뼈로 구성되어있다. 머리덮개뼈는 이마뼈, 마루뼈, 뒤통수뼈의 윗부분으로 구성되어 있다.
대뇌
양막류의 대뇌는 훨씬 크고 복잡하다. 파충류의 옛겉질은 양서류보다 훨씬 커져 기저핵을 대뇌 가운데 영역으로 밀어냈다. 하등한 척추동물처럼 회백질은 일반적으로 백색질 아래에 위치한다. 어떤 파충류의 경우 회백질이 표면으로 퍼져, 특히 뇌의 앞부분에서 원시적인 피질을 형성한다.
뇌
인간 발생에서는 4주까지 신경관의 앞부분이 전뇌와 중뇌와 후뇌로 나뉜다. 후뇌 쪽에 있는 신경관 뒷부분은 척수가 된다. 발생이 계속 되면 대뇌의 성장이 급속도로 빨라져 뇌간을 뒤덮는다. 발생 후 6주 정도 되면 중추신경계는 대뇌, 간뇌, 중뇌, 소뇌, 교뇌, 연수, 척수의 뇌의 7개 주 부분을 형성하게 된다. 또한 중심 체강은 속이 빈 뇌실로 확장하기 시작하여 2개의 가쪽뇌실과 2개의 하향뇌실로 발달하게된다. 신경관의 중앙강은 척수의 중심관으로 발달한다.
대뇌화
대뇌화()는 뇌가 발달하면서 뇌의 기능이 발달하는 것을 일컫는 용어이다. 이는 동물의 전체 몸질량에 대한 뇌 질량의 양으로 정의된다. 동물의 대뇌화를 정량화하는 것은 동물의 지적수준과 직접적으로 관련되어 있는 것으로 뵌다. 아리스토텔레스는 기원전 335년에 "모든 동물중, 인간은 몸에 비해 가장 큰 뇌를 가지고 있다"라고 썼다.
인류의 진화
오스트랄로피테쿠스는 현생 인류와는 그 모습이 다르지만, 두 발로 걸을 수 있고, 송곳니가 원숭이와는 다르게 작고 덜 날카롭기 때문에 원숭이에 가까운 인간으로 알려졌다. 1924년에 남아프리카에서 발견됐고 그 후 많은 화석이 발견되었다. 골반·대퇴골은 인간을 닮고 있어 직립 보행한 것 같다. 엄지는 다른 손가락에 비해서 크고, 다른 손가락과 마주보듯 붙어 있다. 두개골은 수직으로 붙어 있고 전두엽(前頭葉)·두정엽(頭頂葉)은 유인원보다 발달하였으며, 뇌의 용적은 650~750cm로서 고릴라보다도 약 100cm 크다. 오스트랄로피테쿠스류는 현재 6종류가 발견되어 있는데, 나무에서 나무로 뛰어다니는 숲에서의 생활을 그만두고 수목이 없는 아프리카의 남부 사막에서 생활한 것 같다. 그 결과 상지(上肢)는 손이 되어 식물성의 먹이를 채취하고, 작은 동물을 포획하며, 원숭이나 유제류(有蹄類)까지 잡아서 식량으로 했다. 1959년 동아프리카의 올드바이 계곡에서 리키(Leakey) 부처에 의해서 발견된 진잔트로푸스 보이세이(Zinjanthropus boisei)도 오스트랄로피테쿠스류에 속하는데, 카프 문화기의 역석기(礫石器) 를 제작하여 원숭이의 두개골을 깨서 그 뇌수(腦髓)를 식량으로 한 것 같으며 확실히 인류라는 것이 증명되었다. 진잔트로푸스는 홍적세의 초기(약 100만~60만 년 전)에 출현했다.
대뇌화
더 많이 대뇌화된 종은 척수 쇼크 기간이 긴 경향이 있다. 대뇌화는 또한 종이 진화하면서 뇌가 더 커지는 경향이 나타날 수 있다. 인류학적 연구는 인간이 침팬지의 혈통에서 분리된 후 두발 보행이 인간의 진화에서 대뇌화에 선행하여 나타났다고 한다. 침팬지의 뇌와 비교해볼 때, 인간의 뇌는 진화하는 동안 더 커지고 어떤 뇌 영역이 특히 달라졌다. 침팬지는 대부분의 뇌 성장이 출생 전에 발생하는 반면 대부분의 인간의 뇌 성장은 출생이후에 일어난다. 또한 인간의 뇌에서 대뇌피질은 증가하고 동시에신경섬유는 극히 복잡해진 결과 인류의 독특한 사고와 언어,손을 비롯한 전신근육의 정밀함, 섬세한 운동, 각종 감각의 발달 등이 가능해졌다.
소뇌
두개의 반구로 이루어진 소뇌 피질은 모든 부분이 균등한 구조를 하고 있으며 중앙부인 충부(Vermis)를 넘어 양 옆에 있는 반구로 연장된다. 피질의 표면이 매우 밀접하게 접혀 소뇌회(folia)를 이루고있다.
대뇌 피질과는 매우 다른 모양으로 소뇌 피질은 뚜렷하게 3층으로 나누어 진다.
척삭동물
척삭동물의 진화에 대해서는 몇 가지 가설이 있다. 현재 널리 인정되는 이론에 따르면 척삭동물은 모두가 하나의 공통 조상에서 진화한 단계통군으로서, 어느 시점에 유두동물과 두삭동물로 나뉘게 되었다고 본다. 척삭동물의 화석은 초기 캄브리아기 층에서부터 발견되며, 마오티엔산(毛天山) 혈암층에서 어류 두 종이 발견되었다. 캄브리아기 화석은 그 수가 적은 편으로 대부분은 분자 고생물학 수준에서 생물의 존재 여부를 확인할 수 있을 뿐이다.