Οι διαφορετικές περιοχές του ανθρώπινου μεσαίου εγκεφάλου είναι γενικά υπεύθυνες για ασυνείδητες αντιδράσεις σε εξωτερικά ερεθίσματα. Τα νευρικά σήματα που προέρχονται από πολλές ανθρώπινες αισθήσεις, συμπεριλαμβανομένης της όρασης, της ακοής και της αφής, υποβάλλονται σε επεξεργασία εδώ. Ο κινητικός έλεγχος – οι πολλοί μύες που απαιτούνται για τη δημιουργία οποιασδήποτε σωματικής κίνησης – συντονίζεται εδώ. Οι ημι-συνειδητοί υψηλοί αθλητές μπορούν να βιώσουν, συμπεριλαμβανομένης της αυξημένης αμεσότητας της εγρήγορσης και της ακριβούς σωματικής απόκρισης, προέρχεται από τα πολλά μέρη του μεσαίου εγκεφάλου που λειτουργούν με αποτελεσματικό συγχρονισμό.
Ανατομικά και λειτουργικά, ο ανθρώπινος εγκέφαλος διαχωρίζεται σε πρόσθιο, οπίσθιο και μεσαίο εγκέφαλο. Η τελευταία περιοχή είναι κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου και ως επί το πλείστον δεν είναι ορατή παρά μόνο από την κάτω πλευρά. Ιατρικά, αναφέρεται ως μεσεγκεφάλου. Κοινώς, θεωρείται ως διεύρυνση και επέκταση του εγκεφαλικού στελέχους που είναι υπεύθυνη για πιο βασικές αυτόνομες λειτουργίες όπως ο καρδιακός παλμός, η αναπνοή και η ανάπτυξη. Μετά την απόφαση για ύπνο, ρυθμίζει τη λεπτή γραμμή μεταξύ ξεκούρασης και διέγερσης που είναι απαραίτητα για την επιβίωση και την ανάπτυξη.
Ο μεσαίος εγκέφαλος είναι η πιο προηγμένη περιοχή του εγκεφάλου. Ενώ οι άνθρωποι έχουν ποικίλα πολύ μεγάλους μπροστινούς και εγκεφάλους, όλα τα σπονδυλωτά ζώα με κεντρικό νευρικό σύστημα έχουν αυτή τη βασική δομή του εγκεφάλου. Η γενική αρχιτεκτονική του, η οργάνωση τμημάτων του, είναι εξάλλου η ίδια, ακόμη και σε απολιθωμένα παλαιοντολογικά ζώα.
Ένα από τα πιο εμφανή τμήματα αυτής της περιοχής του σπονδυλωτού εγκεφάλου είναι το tectum, ή corpora quadrigemina, που ονομάστηκε για τη δομή του τεταρτημόριου. Κάθε ένας από τους τέσσερις λοβούς ονομάζεται κολικός. Οι κύριες δέσμες οπτικού νεύρου από κάθε μάτι διασταυρώνονται σε αντίθετες πλευρές του τεκτύλου. Τα άνω ή ανώτερα κολικά είναι κλινικά αποδεδειγμένα υπεύθυνα για τις σακκαδικές κινήσεις των ματιών, την ταχεία και μικροσκοπική δόνηση των μυών των ματιών που επιτρέπει την αντίληψη των γραμμών και των μορφών. Το κατώτερο ή κατώτερο ζεύγος κολικών λαμβάνει νευρικά σήματα που ενεργοποιούνται από την ενέργεια του φωτός, τα ηχητικά κύματα και τη βαρύτητα που καταγράφονται από τα αυτιά και λαμβάνονται από τα αντίστοιχα τροχιακά νεύρα τους.
Οι εγκεφαλικοί μίσχοι, μεγάλες δέσμες νεύρων εκατέρωθεν του νωτιαίου μυελού, αντιπροσωπεύουν μια άλλη σημαντική περιοχή του εγκεφάλου. Φέρουν όχι μόνο διδακτικά επαγωγικά νεύρα όπως ο οφθαλμοκινητικός νευρώνας που είναι υπεύθυνος για τη διαστολή και τη στένωση των κόρων των ματιών, αλλά και προσαγωγικά νεύρα από τα άλλα αισθητήρια όργανα του σώματος. Ένα από τα πιο σημαντικά νευρικά σήματα είναι η αίσθηση της θερμότητας, που καταγράφεται σε μεγάλο βαθμό από τα ευαίσθητα στη θερμοκρασία νεύρα στο δέρμα. Ο μεσαίος εγκέφαλος είναι υπεύθυνος για την επεξεργασία αυτών των κρίσιμων περιβαλλοντικών δεδομένων και την έκδοση διορθωτικών μέτρων, όπως το ρίγος των μυών.
Μεγάλο μέρος της προσπάθειας του εγκεφάλου να διορθώσει την αντίδραση του σώματος στα εξωτερικά ερεθίσματα είναι χημική, όχι η ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση των ηλεκτρικών σημάτων. Ο υποθάλαμος και άλλοι αδένες του εγκεφάλου εκκρίνουν τις καταλυτικές τους χημικές ουσίες στην ουσία μαύρο, έναν μαυρισμένο ιστό στον πυρήνα των εγκεφαλικών μίσχων. Μία από αυτές τις ορμόνες είναι η ντοπαμίνη, η οποία είναι γνωστό ότι επηρεάζει τους εθισμούς, καθώς και τις εξίσου βασικές ανθρώπινες φύσεις του πολιτισμού, όπως η παρακίνηση του εαυτού και η κοινωνική συνήθεια.