Idegrendszer és endokrin rendszer
Az idegrendszer és az endokrin rendszer működésükben szorosan kapcsolódik egymáshoz, mivel mindkettő a tevékenység koordinálására szolgál. Az emlősök endokrin mirigyei általában összetettebb szabályozó funkciókkal rendelkeznek, mint az alacsonyabb rendű gerinceseké. Ez különösen igaz az agyalapi mirigyre, amely a szaporodási ciklust szabályozó hormonokat szolgáltatja. A tüszőstimuláló hormon (FSH) indítja el a petefészek tüsző érését. A luteinizáló hormon (LH) közvetíti a sárgatest kialakulását a tüszőből az ovulációt követően. A prolaktin, amely szintén az elülső agyalapi mirigy terméke, serkenti a tej kiválasztását.
Az agyalapi mirigyek irányítása részben a hipotalamuszból, az előagynak az agyalapi miriggyel ideg- és keringési pályákon keresztül kapcsolatban álló részéből származó neurohumorok segítségével történik. A hipotalamusz az emlősöknél kiemelkedő jelentőségű, mivel integrálja a belső és a külső környezetből érkező ingereket, és a jeleket magasabb központokba vagy autonóm pályákba irányítja.
A gerincesek kisagya a hátsó agy elülső végén helyezkedik el. Feladata a motoros tevékenységek koordinálása és a testtartás fenntartása. A legtöbb emlősnél a kisagy erősen fejlett, és felülete a területének növelése érdekében tekervényes lehet. Az adatok, amelyekkel a kisagy dolgozik, az izmokban lévő proprioceptoroktól (“önérzékelőktől”) és a belső fül hártyás labirintusából érkeznek, ez utóbbi a fej helyzetéről és mozgásáról ad információt.
Az emlősök gerinces őseinél az agyféltekék a szaglóingerek (lásd még szaglás) befogadásának központjai voltak. A gerincesek evolúciója e lebenyek növekvő jelentőségének kedvezett az ingerek integrálásában. Az emlősöknél az asszociációs központokként való nagymértékű fejlődésük felelős az osztály tagjainak “kreatív” viselkedéséért – azaz a tanulási képességért, azért, hogy egyedként a korábbi tapasztalatok alapján megfelelő válaszok révén alkalmazkodni tudjanak a rövid távú környezeti változásokhoz. A gerincesek evolúciója során a nagyagy szürkeállománya a féltekék primitív belső helyzetéből a felszínre került. A felszíni szürkeállományt palliumnak nevezzük. A kétéltűek paleopalliumából a magasabb rendű gerincesek szaglólebenye lett; a dorsolaterális felületből, vagy archipalliumból pedig az emlősök hippocampusa. Az emlősök nagy idegi fejlődése a neopallium kialakulásában rejlik, amely az agyvelő nagy részét alkotja. A neopallium asszociációs központ, az idegi funkciók domináns központja, és részt vesz az úgynevezett “intelligens” válaszadásban. Ezzel szemben a madáragy legmagasabb központja a corpus striatum, amely a kétéltűek agyának bazális magjainak evolúciós terméke. Ezért a madarak komplex viselkedésének nagy része ösztönös. A neopallium felszíne egyes emlősöknél hajlamos arra, hogy nagymértékben kitáguljon a tekervényesedés révén, mély barázdák (sulci) között ráncokat (gyri) képezve.