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고등동물의 지능은 뇌나 척수에서 나오는 것이며 뇌는 신경계의 한쪽 끝이 고도로 발달되어 생긴 것이다.

이렇게 한쪽 끝이 집중적으로 발달되면서 동물은 몸 전체가 노출되기 전에 먼저 환경을 감지하고 적절히 반응할 수 있게 되었다. 또한 뇌가 계속 발달되면서 동물은 점차 유전적으로 정해진 행동에 대한 의존도가 적어지고 경험에 대한 의존도가 커지게 되었다. 가장 단순한 후생동물의 신경계인 신경망(nerve net)은 히드라 같은 자포동물에서 나타난다(→ 히드라속). 뉴런들은 몸 전체에 산만하게 퍼져 있으나 특히 촉수와 입에 집중되어 있다. 편형동물의 신경계는 사다리 모양이며 평행인 2개의 신경색이 있고 그 사이를 가로지르는 많은 신경들이 두신경색을 연결하고 있다. 뉴런은 머리 부위에 집중되어 있고 플라나리아에서는 신경절을 볼 수 있다(→ 플라나리아류). 환형동물인 지렁이의 머리에는 인두를 둘러싸는 커다란 신경절이 있으며 체절마다 쌍으로 된 복신경절을 가지고 있다. 연체동물 중에서 이매패의 신경계는 사다리 모양을 하고 있으나 편형동물보다는 훨씬 복잡하며, 입 주위에는 뉴런이 집중되어 신경환을 이룬다. 연체동물 중에서 문어와 같은 두족류의 신경계는 대단히 발달되어 있으며 신경절은 각 부분이 상당히 분화되어 있어서 뇌라고 부를 수도 있다. 절지동물은 독립된 신경절이 각 체절을 돌보도록 진화되었으나, 많은 동물에 있어 체절신경절은 점차 감소되는 반면 보다 집중된 신경절을 형성하는 방향으로 진화되었다. 곤충의 뇌는 식도 위의 커다란 신경절과 식도 아래에 있는 작은 신경절로 되어 있는데, 위의 것은 눈·촉각 등의 감각구조로부터 들어오는 정보를 통합하며 아래의 것은 구기와 침샘을 조절하는 일을 한다.

척추동물은 등 쪽에 속이 빈 척색과 그것이 팽창된 뇌를 가지고 있다. 척추동물 중에서 뇌의 발달 정도가 낮은 창고기는 속이 빈 척색을 갖고 있지만, 중심화된 뇌가 없다. 모든 척추동물의 뇌는 전뇌·중뇌·능뇌의 3부분으로 되어 있으나 이 세 부분의 상대적인 크기는 동물에 따라 다르다.

척추동물 중에서 가장 최근에 진화되고 고등한 포유동물은 중뇌와 능뇌에 비해 전뇌가 크고 더 발달되어 있다.