A biológiai evolúciós fejlődés egy pontján már megjelentek azok a specializálódások, amelyek a későbbi idegrendszerhez vezetnek majd el. Kialakul a gerincvelő, majd az agy, amely egyre differenciáltabb funkciók végrehajtására képes. Az emberi faj agya, amely a testtömeghez mért arányát, és összetettségét tekintve a legnagyobb és legbonyolultabb a ma ismert élőlények között, magán viseli az evolúciós fejlődés korábbi állomásainak nyomait is.

Agytörzs
Agyunk funkcionális megközelítésében a legbelső réteg az agytörzs, amely már a hüllőknél is megjelent, és sok esetben agyunknak ezt a részét hüllőagyként is emlegetjük. Olyan, az életbenmaradáshoz szükséges, alapvető funkciók szerveződnek itt, mint a légzés, éhségérzet, szomjúságérzet, nyelési reflexek, hőmérsékletszabályozás, és a szexuális aktus szabályozása.

Az agytörzshöz sorolt alábbi képleteket említjük meg.

- Medula (nyúltvelő), amely a légzés és az egyenes testtartás reflexeinek beidegzését végzi.
- Kisagy, amely elsősorban a mozgáskoordináció központja.
- Talamusz, amely egyfajta reléként a látás, hallás, ízlelés ingerületeit továbbítja az agykéreg felé.
- Hipotalamusz, amely az éhség- és szomjúságérzet, a hőháztartás, és a szexus alapfunkcióit idegzi be. A stresszorok hatásának vizsgálatában, és persze a megelőzésben is, a hipotalamusz főszerepet játszik. Különösen nyilvánvaló ez, ha még azt is megemlítjük, hogy a hipotalamusz alatt közvetlenül elhelyezkedő agyalapi mirigy az endokrin (belső elválasztású mirigyek) rendszer fő szabályozója, azaz a hormonháztartásunk irányításának központja.
A - retikuláris rendszert említjük utoljára, amely az ébrenlét és az alvás beszabályozásáért, és a figyelemnek egy adott ingerre való fókuszálásért felelős.

A fenti funkciók felsorolásából is nyilvánvaló, hogy az agytörzs az élőlény életbentartásának az alapfeladatait látja el.

Tekintsük példaként a nyelést! Ebben az egyszerűnek tűnő folyamatban hallatlanul bonyolult szabályozás és koordináció zajlik, akaratunktól függetlenül. Nyeléskor azért nem kerül az étel a légcsövünkbe, mert az agytörzsünkből kiinduló és nagyon megbízhatóan működő reflex lezárja azt. Ugyanilyen automatizmus a nyelőcső mozgása, amely eljuttatja a megrágott ételt a gyomorba, akkor is, ha éppen nyelés közben fejjel lefelé lógunk.

Légzésünk automatizmusa sem egyszerű dolog, hiszen ahhoz, hogy levegőt szívjunk be izmaink segítségével, olyan nyomásviszonyokat kell kialakítani, hogy a tüdőbe áramoljon a levegő, kilégzéskor pedig megfordítva. Természetesen ezek a légzőreflexek is az akaratunktól függetlenül működnek.

Ha "üzemzavar" áll be, akkor a köhögés, tüsszögés, hányás funkciók állítják helyre a korábbi egyensúlyt. Ezek a reflexek is az agytörzsben szerveződnek.

Az agytörzsben szerveződő funkciók tehát a legalapvetőbb életfunkciókat szabályozzák.

Limbikus rendszer
Az agynak a következőkben ismertetett funkcionális alrendszere a limbikus rendszer.

A limbikus rendszer az egyed lét- és fajfenntartásának olyan funkcióit biztosítja, mint a menekülés, támadás, párzás.

A limbikus rendszer már a hüllőknél is megjelenik, de itt teljesen gátlás nélküli automatizmusokról van szó. Például, ha két teknős párzásra alkalmas időpontban találkozik, ha hormonrendszerük ezt lehetővé teszi, akkor párzani fognak. Emlősöknél ez nincs így, számos fajnál hosszabb "udvarlási" ceremónia előzi meg, és a nőstény sok esetben visszautasítja a hím közeledését, tehát egyfajta gátlás alatt van ez az alapvető mechanizmus is.

A félelem, a rettegés, és egyéb komplex emóciók átélése is csak a magasabb rendűeknél jelenik meg, alacsonyabb rendű élőlények valószínűleg nem ismerik ezeket az érzéseket, amelyeket mi emlősök olyan gyakran át tudunk élni. Az amygdala nevű agyi képlet az, amely a félelemért felelős. Sérülése, eltávolítása esetén a félelemérzet megszűnik, sőt, ilyen betegek az embertársaik arcán sem ismerik fel a félelem kifejeződését.

A félelem érzése valószínűleg evolúciós előnyt jelentett, és a környezethez való alkalmazkodás "finomhangolásának" tekinthetjük.