Sistemas nervioso y endocrino
El sistema nervioso y el sistema endocrino están estrechamente relacionados en su función, pues ambos sirven para coordinar la actividad. Las glándulas endocrinas de los mamíferos suelen tener funciones reguladoras más complejas que las de los vertebrados inferiores. Esto es particularmente cierto en el caso de la glándula pituitaria, que suministra hormonas que regulan el ciclo reproductivo. La hormona foliculoestimulante (FSH) inicia la maduración del folículo ovárico. La hormona luteinizante (LH) interviene en la formación del cuerpo lúteo a partir del folículo tras la ovulación. La prolactina, también producto de la hipófisis anterior, estimula la secreción de leche.
El control de las glándulas pituitarias se realiza parcialmente mediante neurohumores procedentes del hipotálamo, una parte del cerebro anterior en contacto con la glándula pituitaria por vías nerviosas y circulatorias. El hipotálamo es de suma importancia en los mamíferos, pues integra los estímulos del medio interno y externo, canalizando las señales hacia los centros superiores o hacia las vías autonómicas.
El cerebelo de los vertebrados se encuentra en el extremo anterior del rombencéfalo. Su función es coordinar las actividades motoras y mantener la postura. En la mayoría de los mamíferos, el cerebelo está muy desarrollado y su superficie puede estar enroscada para aumentar su superficie. Los datos con los que trabaja el cerebelo provienen de los propioceptores («autosensores») de los músculos y del laberinto membranoso del oído interno, este último da información sobre la posición y los movimientos de la cabeza.
En los ancestros vertebrados de los mamíferos, los hemisferios cerebrales eran centros de recepción de estímulos olfativos (véase también olfato). La evolución de los vertebrados ha favorecido una importancia creciente de estos lóbulos en la integración de los estímulos. Su gran desarrollo en los mamíferos como centros de asociación es responsable del comportamiento «creativo» de los miembros de la clase, es decir, de la capacidad de aprender, de adaptarse como individuos a los cambios ambientales a corto plazo mediante respuestas apropiadas sobre la base de la experiencia previa. En la evolución de los vertebrados, la materia gris del cerebro ha pasado de una posición interna primitiva en los hemisferios a una posición superficial. La materia gris superficial se denomina palio. El paleopalio de los anfibios se ha convertido en los lóbulos olfatorios de los vertebrados superiores; la superficie dorsolateral, o archipalio, se ha convertido en el hipocampo de los mamíferos. El gran avance neuronal de los mamíferos reside en la elaboración del neopalio, que constituye la mayor parte del cerebro. El neopalio es un centro de asociación, el centro dominante de la función neuronal, y está implicado en la llamada respuesta «inteligente». En cambio, el centro superior del cerebro aviar es el cuerpo estriado, un producto evolutivo de los núcleos basales del cerebro anfibio. Por tanto, la mayor parte del comportamiento complejo de las aves es instintivo. La superficie del neopalio tiende en algunos mamíferos a ensancharse enormemente por convolución, formando pliegues (gyri) entre surcos profundos (sulci).