El cervell és l’òrgan superior del sistema nerviós central, que controla tota l’activitat de l’organisme i n’ordena el funcionament i la conducta humans. Aquestes activitats es duen a terme a les seves neurones per mitjà de mecanismes que només són parcialment coneguts. A més, si bé la forma, la connexió i la localització topogràfica de les neurones és determinada genèticament, el funcionament cerebral s’adapta a les necessitats concretes de cada ésser humà. Així, el sistema nerviós no empra totes les neurones i les fibres contingudes en el cervell. L’aprenentatge provoca que es reprimeixin certes connexions interneuronals no utilitzades i se seleccionin les connexions sinàptiques més funcionals.
El cervell realitza diverses funcions que no es poden separar entre si, pel gran nombre de connexions que hi ha entre les diverses zones cerebrals. Així, per exemple, les àrees cerebrals que participen en les activitats motores i sensitives, descrites anteriorment, es troben sotmeses al control d’altres funcions cerebrals, com la memòria. La memòria permet que l’anàlisi i la integració de la sensibilitat que s’efectua en l’àrea sensitiva generi sensacions recognoscibles. Les sensacions són percebudes com un concepte emmagatzemat a la memòria, que identifica els impulsos sensitius rebuts amb altres d’experiències anteriors, emmagatzemades a les neurones. A través d’aquest mecanisme, al lòbul parietal es detecta el tacte, a l’occipital la visió i al temporal l’oïda. Cada lòbul rep impulsos procedents de la meitat contrària del cos, a causa de l’encreuament que gairebé totes les vies efectuen en algun punt del recorregut que segueixen. En rebre els impulsos, els transmet a l’altre hemisferi, a través del cos callós, a un punt del cervell simètric. De la integració dels impulsos sensitius d’ambdós costats del cervell sorgeix una imatge corporal global.
Els senyals que deixen les experiències queden enregistrats, hom no sap encara íntimament com, a les xarxes sinàptiques de l’escorça cerebral i constitueixen la base de la memòria. Pel que sembla, la memòria comprèn tres fases diferents, en cadascuna de les quals participen diverses estructures nervioses. La memòria immediata es compondria de la informació que s’acaba de rebre, que es manté durant uns segons als circuits de les mateixes àrees sensitives. La memòria recent comprèn el record dels fets i els pensaments esdevinguts en els minuts o les hores anteriors, i és deguda a modificacions bioquímiques en unes neurones determinades que es localitzen a l’hipocamp, una estructura situada a la part inferior de l’escorça cerebral. La memòria remota comprèn els fets i els pensaments més antics, enregistrats en diverses estructures cerebrals, que esdevenen conscients per activació d’unes àrees determinades del lòbul temporal.
La memòria es relaciona íntimament amb altres funcions nervioses superiors, especialment desenvolupades en l’ésser humà. Una d’aquestes funcions és el desenvolupament i el control del llenguatge. El llenguatge és el codi emprat per a comunicar-se amb l’exterior i que s’utilitza també com a base de la memòria interior, que permet de desenvolupar el procés del pensament. Així, el llenguatge permet a l’home de pensar amb idees en lloc de vivències concretes, com ara s’esdevé en els animals. El pensament lingüístic permet d’adaptar-se amb eficàcia a situacions noves i diferents, sense tenir-ne experiència prèvia. El seu desenvolupament s’inicia d’ençà que l’infant comença a emetre sons. Progressivament, es va establint una relació sensòrio-motora entre les àrees auditives corticals i les àrees motores dels músculs de la fonació, a través de la qual hom associa els sons amb la contracció d’uns músculs determinats. El llenguatge1 s’inicia quan els sons apresos són associats a la percepció d’un objecte. Amb aquesta mena d’associació, es va desenvolupant el codi auditivo-verbal, format per una combinació i una successió de sons que corresponen a uns determinats conceptes apresos. A poc a poc, el llenguatge esdevé més complex, inclou conjunts d’objectes i abstraccions, i es desenvolupa el llenguatge gràfic, de lectura i escriptura. Les àrees en què s’associen paraules i conceptes es localitzen al lòbul temporal.
Al cervell se situen també altres funcions nervioses superiors, de mecanismes no gaire ben coneguts, com ara la intel·ligència, l’atenció o la capacitat de judici. El desenvolupament de les activitats intel·lectuals depèn del patrimoni genètic, la maduració de la personalitat i de l’educació. En aquestes activitats participa el cervell en conjunt, però es troben sotmeses al control d’unes àrees determinades de l’escorça cerebral, molt més desenvolupades en l’ésser humà que en els animals. Les zones corticals implicades principalment en aquestes activitats són les àrees d’associació, és a dir, regions de l’escorça on s’efectuen nombroses interconnexions de diverses àrees corticals entre si. Les àrees principals d’associació són les frontals, les temporals i les parieto-occipitals.
L’estat emocional, íntimament relacionat amb el desenvolupament de la conducta, depèn també de l’activitat cerebral, especialment del sistema límbic. El sistema límbic és una estructura situada a la zona profunda dels lòbuls temporals, que forma un cercle al voltant dels ganglis basals del cervell i del tronc encefàlic. Aquesta estructura nerviosa representa la part més primitiva del cervell, i és present també en animals inferiors, com els rèptils. Va connectada amb altres estructures, sobretot amb l’escorça cerebral i Fhipotàlem. La interconnexió entre aquestes estructures fa que unes situacions externes o uns pensaments determinats provoquin modificacions en l’estat emocional, que impliquen sentiments subjectius i canvis en el funcionament de l’organisme. Així, per exemple, una determinada situació que hom pugui identificar amb altres experiències anteriors nocives provoca un sentiment de por i, a través de l’hipotàlem, ocasiona canvis en l’organisme, com ara acceleració del pols, respiració ràpida i dilatació de les pupil·les.