Il midollo spinale è collegato al cervello dal tronco cerebrale. Il midollo allungato collega il midollo spinale ad altre strutture nel tronco cerebrale e al cervello vero e proprio. Il tronco cerebrale è responsabile di alcuni dei più basilari processi di sopravvivenza, tra cui il controllo della fame, della sete, della pressione sanguigna, della temperatura corporea e della respirazione.
Nell'uomo, il tronco cerebrale è costituito da tre strutture: il midollo allungato, il ponte e il mesencefalo. Il midollo allungato è responsabile dei centri cardiaci, respiratori e vasomotori che controllano la pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e la respirazione. Questa struttura controlla anche i centri di riflesso responsabili di vomito, starnuti, tosse e deglutizione. Si stima che il midollo allungato si sia evoluto in organismi vertebrati circa 505 milioni di anni fa nei primi pesci, poiché è presente in specie di pesci primitivi come la rapa e le lamprede.
La struttura del ponte si trova tra il mesencefalo e il midollo allungato. È responsabile del trasporto di segnali neurali dal cervelletto al midollo allungato e per trasportare segnali sensoriali al talamo. Questa funzione di relè di segnale rende il ponte significativo nelle funzioni sensoriali come l'equilibrio, il gusto, il tatto e l'udito. Il mesencefalo è responsabile del trasporto di segnali ad altre aree del cervello significative per l'udito, la visione e il controllo motorio. È anche responsabile del risveglio /risveglio e della regolazione della temperatura corporea. Il ponte e il mesencefalo sono strutture del sistema nervoso molto primordiali, essendo presenti negli organismi vertebrati dagli insetti comuni agli esseri umani.
