İnsanlar dahil daha yüksek hayvanlarda, beyin ve sinir sistemi fiziksel olarak bağlanır. Her ikisi de sinir hücreleri denilen uzmanlaşmış hücrelerden veya nöronlardan oluşur. Teknik olarak, beyin, omurilik ve vücuda dağılmış olan tek tek sinir hücreleri ile birlikte sinir sisteminin bir parçasıdır. Bununla birlikte tıp ve biyolojide beyin ve sinir sistemi genellikle ayrı organlar olarak kabul edilir ve her ikisi de özel çalışma alanlarını temsil eder. Birlikte bu organlar düşünce, duyum ve dış uyaranlara verilen tepkilerden sorumludur.
Beyin ve sinir sistemi tamamen nöronlardan oluşur. Mikroskopik olarak küçük olan diğer hücrelerin aksine, bireysel nöronlar insanlarda 3 feet (1 metre) kadar olabilir. Daha büyük hayvanlarda, daha uzun olabilir; Zürafalarda, örneğin, tek bir nöron 15 metreye (5 metre) ulaşabilir. Vücutta, nöronlar tüm ekstremitelere uzanır, duyu, ağrı ve dokunma sağlar. Beyinde, milyarlarca nöron sıkı bir şekilde gelişmiş süreçler yapabilen karmaşık bir ağa ayrılır.
Nöronlar birbirleriyle ve diğer hücrelerle iletişim kurmak için kimyasal ve elektriksel sinyalleri kullanır. Bu sinyaller beyin ve sinir sistemi üzerinden çok yüksek hızlarda iletilir. Örneğin, bir kişi ayak parmağını bastırırsa, ayaktaki sinir hücreleri otomatik olarak ağrı ve hareket halindeki ani bir durma ve vurulacak nesnenin genel şekli gibi diğer duyumları kaydeder. Tüm bu duyumlar bacaklardaki nöronları omuriliğe ve ardından beyne, genellikle bir saniyeden daha az bir sürede iletir. Beyin, sırayla, ayağı yaralama nesnesinden geri çekmek gibi içgüdüsel tepkileri ve ayrıca bir ağrı bağı gibi gönüllü tepkileri yönlendirir.
Hem beyin hem de sinir sistemi nöronlardan oluşur, ancak beyinde bu hücreler inanılmaz derecede karmaşık bir organizasyona ve özel bir işleve sahiptir. Aksonlar, nöronların iletişim organları, beynin çekirdeğinde, bazen beyaz madde olarak adlandırılan geniş bir ağ oluştururlar. Sinaps, akson ve nöron adı verilen bağlantılarla iletişim kurmak, gönüllü veya başka türlü düşünce, duygu ve diğer tüm beyin fonksiyonlarını kontrol eder. İnsan beyninde, bu sinapslar trilyonlarda sayılır ve herhangi bir saniyede milyonlarca işlevi işleyebilir.
Beyin ve omuriliğe merkezi sinir sistemi denir, çünkü sinir işlevlerinin çoğunun işlenmesinden sorumludurlar. Omuriliğe ve vücuttaki bağlı sinir hücrelerine sinir sistemi denir ve bu, belirli bir çalışmanın odağına bağlı olarak beyni içerebilir veya içermeyebilir. Bu bağlamda, beyin ve sinir sistemi arasındaki ilişki, sürekli ve birbirine bağlı faaliyetlerden biridir. Bu faaliyet organizmanın tüm faaliyetlerinden ve gerçekten de yaşamı oluşturan işlevlerden sorumludur.
