Merkezi sinir sistemini oluşturan beyin ve omurilik, 3 katlı zarla çevrelenmiştir. Zarlar dıştan içeriye dura mater, araknoid ve pia mater zarlardır. Bunlar kesintisiz şekilde merkezi sinir sistemini sarmakta, çevresel sinir sisteminde ise hafif yapı ve işlev farklılıklarıyla devamlılık göstermektedir. Pia zarla araknoid zarın arsında içi sıvıyla dolu bir boşluk bulunur. Boşluğa ince uzantılar veren araknoid zar, burada örümcek ağı şeklinde bağlantılar yapar. Bu uzantılarla pia mater zara bağlanan araknoid zar, boşluğu doldurur. Boşluk beyin omurilik sıvısıyla dolu olup, sinir sisteminin beslenmesini, atıkların atılmasını sağlar. Sinir sisteminin hepsini saran zar ve sıvı dolu boşluklar sayesinde, sistem sıvının içinde yüzer haldedir. Bu şekilde darbelerden korunur, hasarlar önlenir.

Merkezi sinir sisteminin bölümleri

Merkezi sinir sistemini oluşturan beyin ve omurilik kısmı, yukarıdan aşağıya doğru hiyerarşik bir yapılanma içindedir. Daha basit olan işle alt kısımda yer alan omurilik tarafından, daha karmaşık olan işlerde beyin sapı, beyincik, orta beyin gibi bölümlerde yürütülür.

Omurilik: Merkezi sinir sistemi vücutta kararların verildiği, çevreden gelen bilgilerin yorumlandığı, zihin fonksiyonlarının yerine getirildiği yapılar bütünüdür. Bu sistemin en basit bölümü sırt ve omur kemiklerinin arasında yer alan ve aşağıya doğru uzanan tüp biçiminde olan omuriliktir. Burası çevreden gelen bilgilerin sisteme girdiği, merkezden gönderilen emirlerin çevresel sisteme aktarıldığı bölgedir. Burada refleks denilen istemsiz hareketlerde kontrol edilir. Orta kısmında uzanan ince bir kanal, çevresinde gri madde, bunun etrafında beyaz kütleden oluşan tüp şeklindeki omurilik, elektriksel devreler içerir.

Beyin sapı: Sistemdeki ikinci bölüm beyin sapıdır. Çok sayıda alt birimden oluşan, omuriliğe kıyasla karmaşık bir yapıya sahip olan bölgedir. Omurilik ile beyni birbirine bağlayan köprü gibidir. Yaşamsal temel fonksiyonların yürütüldüğü önemli bir bölümdür. Kanın damarlarda dolaşımı, nefes alıp verme, kalp atımının düzenlenmesi, uyku ve uyanıklık, dikkat gibi çok sayıdaki etkinlik bu bölgede kontrol edilmektedir. Beyin sapının bölümleri ise;

Bulpus, omurilik soğanı da denilen bu alanda, temel yaşamsal işlevler kontrol edilir. Burada yutma ve kusma merkezleri, kan basıncı refleksleri, solunum ritimleri gibi önemli merkezler bulunmaktadır. Vücuttan gelen duyuların önemli bir bölümü burada algılanır.

Pons, bu bölümde beyin sapındaki hayati bölgedir. Kafa ile boyun bölgesinin işlevlerini yürüten kafa sinirleri denilen özel sinirlerin kontrol merkezleri buradadır. Kan basıncı, kalp hızı, solunum gibi temel işlevler burada yerleşmiştir. Pons bölgesinde beyincikle beyni ve omuriliği bağlayan yollar bulunmaktadır.

Beyincik: Bu bölüm kas hareketlerinin düzenli olmasını sağlar. Kulakta olan yarım daire kanallarıyla beraber vücutta dengeli kas hareketlerini sağlamaktadır.

Beyin: Bu organ merkezi sinir sisteminin en önemli bölgesidir. En karmaşık işlemler burada yapılır. Kafatası kemiklerine yapışan kalın bir zarla çevrilmiştir. İki yarım küreden oluşan beyin, istemli ve öğrenilebilir davranışların yönetildiği alandır. Konuşma ve yazma, koku alma, işitme, zeka, sevinme, hafıza, üzülme gibi işlevler beyinden idare edilmektedir.