Разные по сложности формы поведения осуществляются с помощью различных уровней нервной системы. Простейшие элементы поведения, такие как сегментарные рефлексы, например коленный рефлекс, элементарные защитные рефлексы, осуществляются механизмами спинного мозга. Сложная врожденная форма поведения как регуляция обменного равновесия (гомеостаз), обеспечиваемая дыханием, пищеварением и терморегуляцией, осуществляется посредством механизмов, заложенных в верхних отделах ствола головного мозга (продолговатый мозг – гипоталамус). Более сложные формы поведения тесно связаны с деятельностью промежуточного мозга и подкорковых двигательных узлов (таламоспинальная система). Низшие уровни нервного аппарата участвуют в организации работы коры больших полушарий и обеспечивают ее тонус. Отдельные участки коры головного мозга соединяются между собой не только с помощью горизонтальных (транскортикальных) связей, но и через нижележащие образования, т. е. посредством системы вертикальных связей. Принципы вертикального строения функциональных систем мозга обеспечивают совместную работу восходящими (петельными) и нисходящими (фугальными) связями.

Мозг в целом, его кора, нейроны коры обладают неоднородным морфологическим строением.

По функциональному признаку нейроны коры больших полушарий могут быть подразделены на три основные группы. К первой группе относятся клетки, на которых оканчиваются аксоны третьих нейронов специфических афферентных путей. Эти клетки могут быть названы сенсорными, ибо они обеспечивают восприятие афферентных импульсов, приходящих в кору больших полушарий из ядер зрительных бугров. Такую функцию в основном выполняют так называемые звездчатые нейроны, которые в особенно большом количестве находятся в III и IV слоях сенсорных областей коры.

Ко второй группе относятся клетки, посылающие импульсы в отделы мозга, лежащие ниже, – к подкорковым ядрам, стволу мозга и спинному мозгу. Это большие пирамидальные нейроны, впервые описанные В. А. Бецем в 1874 г. в работе «Два центра в корковом слое человеческого мозга» (Московский врачебный вестник. 1874. № 24). Они сконцентрированы в V слое моторной зоны коры. Их считают моторными, или эффекторными. В осуществлении эффекторной функции коры принимают участие и некоторые веретенообразные клетки.

Третья группа – клетки, осуществляющие связь между различными нейронами одной и той же или различных зон коры. Это контактные, или промежуточные, нейроны. К их числу относятся мелкие и средние пирамидальные и веретенообразные клетки.

Наряду с шестислойной клеточной структурой имеется сложная структура нервных волокон в коре больших полушарий. Различаются горизонтальные волокна, соединяющие различные участки коры, и радиальные – связывающие серое и белое вещество. Нервные волокна также располагаются в шесть слоев. Их структура и соотношения между ними еще более сложны и изменчивы, чем структура клеточных слоев. Приведенное описание клеточной структуры коры является в известной мере схематическим, поскольку имеются значительные варианты в степени развития указанных слоев в различных областях коры. По особенностям клеточного состава и строения кору больших полушарий разделяют на ряд участков, называемых корковыми полями. Специфические особенности имеются также в нейронах.

Модельное изучение целостного мозга показало, что по своей структуре он представляет многоуровневую организацию. Выделено три уровня структурно-функциональной организации нейронной сети мозга: низший (рефлекторный), средний (образный) и высший (логический). Эти уровни соответствуют трем этапам филогенетического развития нейронной сети мозга путем последовательного наслоения новых нейронных образований на более древние. В результате специализации отдельных областей мозга возникают анализаторы и эффекторы мозга. Анализаторы и эффекторы целого мозга постоянно объединяются в функциональные системы, обеспечивающие получение некоторого полезного для организма результата.