Στα κελιά, ο πυρήνας θεωρείται παραδοσιακά ότι είναι το κέντρο του κυττάρου: ένα κέντρο συνάντησης όπου οι πληροφορίες αποθηκεύονται, επεξεργάζονται και διανέμονται. Οι πυρήνες του εγκεφαλικού στελέχους εξυπηρετούν παρόμοιο σκοπό, καθώς είναι τα κεντρικά δίκτυα μέσω των οποίων τα νευρικά κύτταρα και τα νεύρα προέρχονται και εκτελούν τις λειτουργίες τους. Οι πυρήνες του εγκεφαλικού στελέχους είναι έτσι υπεύθυνοι για πολλά από τα συναισθήματα και τις λειτουργίες που βιώνουν οι άνθρωποι κάθε μέρα, αλλά δεν χρειάζεται να τα σκεφτόμαστε συνειδητά. Κάθε πυρήνας μπορεί να ταξινομηθεί ως αισθητηριακός ή κινητικός.
Το στέλεχος του εγκεφάλου είναι το πιο πρωτόγονο τμήμα του εγκεφάλου. Βρίσκεται μεταξύ του κύριου εγκεφάλου και του νωτιαίου μυελού και αποτελείται από τον μεσαίο εγκέφαλο, τους πόντους και το μυελό. Ένα ευρύ δίκτυο νεύρων στηρίζεται σε αυτές τις δομές και κάθε ένα από αυτά τα νεύρα ξεκινά από έναν ή περισσότερους πυρήνες εγκεφαλικού στελέχους.
Γενικά, τα νεύρα μπορεί να εξυπηρετήσουν είτε μια αισθητηριακή είτε μια κινητική λειτουργία. Ως εκ τούτου, είτε συμβάλλουν στις πέντε αισθήσεις ενός ανθρώπου είτε βοηθούν στις κινήσεις. Επομένως, οι πυρήνες του εγκεφαλικού στελέχους αναφέρονται ως αισθητήριοι ή κινητικοί πυρήνες ανάλογα με τη φύση των νεύρων που προέρχονται από αυτούς. Εάν ένα νεύρο έχει αισθητηριακές και κινητικές δυνατότητες, θα προσαρτηθεί τόσο στους αισθητήριους πυρήνες όσο και στους κινητικούς πυρήνες.
Ενώ οι αισθητήριοι πυρήνες βρίσκονται συνήθως στις πλευρές του εγκεφαλικού στελέχους, οι κινητικοί πυρήνες είναι τοποθετημένοι στο μεσαίο ή μεσαίο τμήμα του εγκεφαλικού στελέχους. Οι περισσότεροι από αυτούς τους πυρήνες συνδέονται με ένα μόνο νεύρο, αλλά μερικές φορές μπορεί να προκύψουν πολλά νεύρα από έναν μοναχικό πυρήνα.
Υπάρχουν 12 κρανιακά νεύρα που προέρχονται από τους πυρήνες του εγκεφαλικού στελέχους. Αυτά τα νεύρα εκτελούν διάφορες μεμονωμένες λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της κίνησης του ματιού, του προσώπου και της μυρωδιάς ή της γεύσης. Το οφθαλμοκινητικό νεύρο, για παράδειγμα, είναι κινητικό νεύρο υπεύθυνο για τη διατήρηση κινητικότητας ορισμένων μυών των ματιών. Ο πυρήνας αυτού του νεύρου είναι γνωστός ως οφθαλμοκινητικός πυρήνας. Άλλοι πυρήνες που περιέχουν αντίστοιχα νεύρα περιλαμβάνουν τα εξής: τους πυρήνες που αφαιρούνται, τους τροχικούς πυρήνες, τους αιθουσαίους πυρήνες και τους υπογλωσσικούς πυρήνες.
Ενώ οι περισσότεροι πυρήνες εγκεφαλικού στελέχους ονομάζονται από τα νεύρα που δημιουργούν, υπάρχουν μερικές εξαιρέσεις. Ο πυρήνας Edinger Westphal, για παράδειγμα, βρίσκεται γύρω από τους οφθαλμοκινητικούς πυρήνες και μπορεί να υπερηφανεύεται για τα νεύρα που ευθύνονται για τη συστολή της κόρης. Επιπλέον, ένα νεύρο που φέρει τόσο αισθητηριακές όσο και κινητικές ικανότητες που σχετίζονται με το πρόσωπο και το στόμα – το τρίδυμο νεύρο – έχει δύο πυρήνες προέλευσης: τον μεσεγκεφαλικό πυρήνα και τον κινητικό πυρήνα. Περαιτέρω, το ευέλικτο κόλπο του νεύρου έχει τρεις πυρήνες εγκεφαλικού στελέχους: τον αμφίσημο πυρήνα, τον εκκριματοκινητικό παρασυμπαθητικό πυρήνα και τον μοναχικό πυρήνα. Επιπλέον, ορισμένα νεύρα, όπως ο μοναχικός πυρήνας, έχουν συνδέσεις με περισσότερα από ένα κρανιακά νεύρα και ως εκ τούτου δεν έχουν κοινό όνομα με κάποιο συγκεκριμένο νεύρο.