Ο μεσαίος εγκέφαλος, γνωστός και ως μεσεγκεφάλου, ενεργοποιείται ως απάντηση σε συγκεκριμένα ερεθίσματα. Ανταποκρίνεται τόσο σε σήματα μέσα στο σώμα όσο και σε εξωτερικά γεγονότα. Η έρευνα για την ενεργοποίηση του μεσαίου εγκεφάλου εξετάζει ποιες περιοχές του εγκεφάλου ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένα ερεθίσματα και πώς αυτές παίζουν ρόλο στη μάθηση και σε άλλες δραστηριότητες που απαιτούν πιο περίπλοκη εγκεφαλική δραστηριότητα. Άτομα με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για αυτό το αντικείμενο μπορούν να υποβάλουν αίτηση για συμμετοχή σε μελέτες εγκεφάλου, όπου οι ερευνητές σαρώνουν τον εγκέφαλο των υποκειμένων τους ενώ εκτίθενται σε διάφορα ερεθίσματα.
Αυτό το τμήμα του εγκεφάλου είναι μέρος του εγκεφαλικού στελέχους, που βρίσκεται μεταξύ αυτής της δομής και των φλοιών υψηλότερου επιπέδου που είναι υπεύθυνοι για την κριτική σκέψη, τη γλώσσα και άλλες πολύπλοκες δραστηριότητες. Τα σήματα από τον ανώτερο και τον κάτω εγκέφαλο περνούν από τον μεσαίο εγκέφαλο, ενεργοποιώντας τον καθώς κινούνται, ώστε οι νευρώνες να μπορούν να καθορίσουν πού θα κατευθύνουν τις πληροφορίες. Η ενεργοποίηση του μεσαίου εγκεφάλου μπορεί επίσης να ελέγξει άμεσα ορισμένες διαδικασίες, όπως οι κινήσεις των ματιών και οι φυσιολογικές διεργασίες που εμπλέκονται στην διέγερση.
Όταν εμφανίζονται ερεθίσματα μέσα στο σώμα, ένας καταρράκτης νευροδιαβιβαστών στέλνει το σήμα μέσω του εγκεφαλικού στελέχους στον μεσαίο εγκέφαλο, όπου αποφασίζει τι θα κάνει με τις πληροφορίες. Μπορεί να το μεταφέρει σε άλλη περιοχή του εγκεφάλου ή να αναλάβει δράση για να ρυθμίσει άμεσα μια διαδικασία όπως ο εσωτερικός έλεγχος θερμοκρασίας. Ο μεσαίος εγκέφαλος ενεργοποιείται επίσης ως απόκριση σε εξωτερικά ερεθίσματα όπως τα αξιοθέατα και τους ήχους, επεξεργάζοντας τις πληροφορίες και ομαδοποιώντας τις σε μια κατάλληλη θέση αλλού στον εγκέφαλο.
Αυτή η δομή παίζει ρόλο στη συνειρμική μάθηση και η έρευνα υποδηλώνει ότι τα άτομα ανταποκρίνονται πιο έντονα σε ορισμένα είδη ερεθισμάτων από ό, τι σε άλλα, εμφανίζοντας επιλεκτική ενεργοποίηση του μεσαίου εγκεφάλου. Αυτό μπορεί να αντικατοπτρίζει την ιστορία της ανθρώπινης φυλής, η οποία θα έπρεπε να συντονιστεί ιδιαίτερα με ερεθίσματα που μπορεί να είναι επικίνδυνα. Η ικανότητα να επεξεργάζεται και να ανταποκρίνεται γρήγορα σε πληροφορίες όπως ένας πλησιάζοντας αρπακτικός θα επέτρεπε στους πρώτους ανθρώπους να επιβιώσουν, μεταφέροντας τα γονίδιά τους στην επόμενη γενιά.
Ορισμένες ψυχικές ασθένειες, ιδιαίτερα η σχιζοφρένεια, φαίνεται να παρεμβαίνουν στην ενεργοποίηση του μεσαίου εγκεφάλου. Αυτό μπορεί να παίξει ρόλο στην ανάπτυξη παραισθήσεων, ψευδαισθήσεων και άλλων φαινομένων που βιώνουν άτομα με ψυχική ασθένεια. Η παροχή φαρμάκων σε τέτοιους ασθενείς μπορεί να βοηθήσει στην ομαλοποίηση των νευροδιαβιβαστών τους για να καταστέλλουν τέτοιες εμπειρίες ελέγχοντας τις οδούς που εμπλέκονται στην ενεργοποίηση του μεσαίου εγκεφάλου και άλλες νευρολογικές διεργασίες. Μεταβλητή επιτυχία στα φάρμακα μεταξύ των ψυχιατρικών ασθενών συμβαίνει επειδή κάθε εγκέφαλος είναι ελαφρώς διαφορετικός και τα φάρμακα μπορεί να επηρεάσουν τους ασθενείς με διαφορετικούς τρόπους ως αποτέλεσμα.