Nucleii cohleari sunt structuri din trunchiul cerebral prin care trec nervii din cohleea în formă de spirală. Ele servesc ca o poartă de acces între urechea internă și restul creierului, permițând procesării și transmiterii impulsurilor nervoase și a informațiilor sonore către centrii auditivi majori ai creierului. Împărțiți atât în nucleul cohlear ventral, cât și în cel dorsal, ele formează o secțiune crucială a căii auditive și sunt, de asemenea, împărțite în secțiuni anterioare și posterioare. Ambele sunt situate de-a lungul secțiunii posterioare a trunchiului cerebral, opus unui tract nervos motor numit peduncul inferior.
Fibrele nervoase din nuclei sunt organizate într-un sistem complex de celule ganglionare spiralate, care detectează sunete de joasă frecvență și axioane din celulele părului din cohlee, care detectează sunete de înaltă frecvență. Nucleii cohleari au trei proiecții nervoase majore care se răspândesc în creier prin trunchiul cerebral prin medulare. Una este cunoscută sub numele de stria acustică ventrală și trece printr-o structură cerebrală cunoscută sub numele de complexul olivar superior. Stria acustică dorsală, o altă proiecție, străbate și medulara, alături de stria acustică intermediară. Acestea trec apoi prin puț, o structură a creierului care leagă ambele emisfere și în nucleul lemniscului lateral.
Toate proiecțiile fibrelor nervoase din nucleii cohleari se termină în coliculul inferior, de la care alte proiecții se răspândesc către centrii majori de procesare auditivă din creier. Multe dintre celulele nervoase trec, de asemenea, prin miezul cohleei și se termină ca celule de păr care preiau fiecare sunet din urechi. Există, de asemenea, diverse alte tipuri de celule în nucleii cohleari. Celulele stufoase, care prezintă ramuri mici care creează aspectul de tufișuri, și în nucleul cohlear ventral anterior. Ei sunt în primul rând responsabili pentru transmiterea informațiilor de sincronizare între nervul auditiv principal și alte zone de procesare auditivă.
Celulele în formă de stea numite celule stelate declanșează impulsuri electrice la ritmuri regulate atunci când este detectat un zgomot. Rata activității este determinată de cât de puternică este intrarea auditivă, în timp ce celulele de caracatiță, situate în nucleul cohlear ventral posterior, răspund la frecvență. Acestea se declanșează la începutul oricărei modificări de frecvență și sunt, de asemenea, importante în transmiterea informațiilor despre sincronizarea sunetelor. Acestea sunt, de asemenea, celulele nervoase ale creierului cu cea mai mare precizie în ceea ce privește detectarea temporală. Împreună, nucleii cohleari și restul sistemului auditiv procesează sunetul din lumea exterioară împreună cu locația, frecvența și sincronizarea acestuia.