BOS, merkezî sinir sistemi için, fiziksel ve kimyasal bir tampon işlevi görür. BOS’un
fiziksel tampon özelliği sayesinde, merkezî sinir sistemi içte ve dışta bulunan bu
sıvı  yatağın içinde darbelere karşı korur. Eğer BOS olmasaydı,
beynimiz kafa çarpmaları ve hatta ani kafa hareketleri sonucunda dahi zarar görebilirdi. 

Ön beyin bölgeleri içinde yer alan beyin yapıları; hipotalamus, talamus, bazal gangliyonlar, amigdala, hipokampus ve beyin kabuğu (korteks) dur. Bunların içinde hipotalamus ve talamus beyin sapının üzerinde ve orta hatta yerleşmiş durumdadır.

Çevresel sinir sisteminin birincil görevi, merkezî sinir sistemi ile vücudun diğer
bölümleri (deri, iskelet kasları, iç organlar) arasında iki yönlü bağlantıyı sağlamaktır.

Koku ve görme duyusu ile ilgili sinyalleri taşıyan sinirler merkezî sinir sistemine omurilik ya da beyin sapı düzeyinde giriş yapmaz ve çevresel sinir sistemi içinde yer almazlar.

Sinir hücrelerinde soma adı verilen hücre gövdesi bulunur. Hücre gövdesinde diğer hücreler gibi hücre çekirdeği, sitoplazma (hücre içindeki saydam ve homojen dolgu kitlesi) ve organeller (küçük organlar) vardır. Sinir hücreleri diğer hücrelerden farklı olarak, dendrit ve akson olarak adlandırılan 2 farklı uzantı tipine sahiptir.

Nörogliaların bazıları merkezî sinir sistemindeki aksonların miyelin kılıfını oluşturarak sinirsel iletinin kalitesini ve hızını arttırırken (oligodendroglialar), diğerleri merkezî sinir sisteminde bağışıklık yanıtlarına aracılık ederler.

MS hastalığında motor ve duysal işlevlerin yanı sıra bilişsel ve duygusal işlevlerde de bozulma ortaya çıkabilmektedir.

Sinaptik bağlantılar bir sinir hücresinin akson sonu ile diğer sinir hücresinin a) dendriti, b) hücre gövdesi ya da c) aksonu arasında olabilir. Sinir hücreleri arasında sinaptik bölgelerde oluşan haberleşme çoğunlukla nörotransmiterler aracılığıyla gerçekleşir fakat tek haberleşme biçimi bu değildir.

Sırasıyla şu işlemler olmaktadır:

1. Birinci sinir hücresine farklı kaynaklardan gelen uyarıların toplamı eşik seviyenin üzerinde bir depolarizasyon oluşturur ve hücrede aksiyon potansiyeli gelişir.
2. Aksiyon potansiyeli akson boyunca ilerler ve akson ucuna ulaşır.
3. Kalsiyum kanalları açılır ve kalsiyum hücre içine girer.
4. Nörotransmiter sinaptik aralığa salınır.
5. Nörotransmiter, ikinci hücredeki reseptörüne (sinaps sonrası zar bölgesinde bulunur) bağlanır.
6. İkinci hücrede reseptörün bağlantılı olduğu hücresel yanıtlar oluşur.

İletişim dört farklı şekilde kesilebilir. Bunlar: 1- Nörotransmiter, enzimler tarafından parçalanabilir; 2-Salgılandığı hücreye tekrar geri alınabilir. Bu geri alıma reuptake denir;
3- Nörotransmiter bağlandığı reseptörüyle birlikte sinaps sonrası hücre içine alınabilir; ya
da 4- Sinaptik aralığın dışına sızarak astrositler tarafından tutularak parçalanabilir.

Glutamat öğrenme ve hafızanın oluşması için gerekli bir nörotransmiterdir. 

Asetilkolin, ilk keşfedilen nörotransmiterdir. Sinir sisteminin bir çok bölgesinden
salınır. Merkezî sinir sisteminde bazı nöronlar, iskelet kasını uyaran motor nöronlar, otonom sinir sisteminin parasempatik nöronları asetilkolin salgılar. Asetilkolin reseptörlerinin alt-tipleri organlara göre farklılık gösterir. Örneğin, iskelet kası üzerinde bulunan asetilkolin reseptörleri ile kalp kasındaki reseptörler farklı tiptedir. Asetilkolin hareket ve bellek için önemli olan sinirsel devrelerin işleyişi için gereklidir. 

Serotonin, duygu-durum, iştah, uyku, dürtüsellik durumlarını düzenler. Serotonin seviyesindeki düşüş depresyon ve saldırganlık ile ilişkilendirilmiştir.

Beyin sapının temel işlevleri şu şekilde sıralanabilir:

1- Solunum ve dolaşım fonksiyonlarının kontrolü
2- Göz hareketlerinin kontrolü
3- Görsel ya da işitsel reflekslerin bütünleştirilmesi
4- Yutma, öksürme, çiğneme, esneme, hapşırma, kusma, göz kırpma gibi- istemli ya da
refleks hareketlerin- koordinasyonu
5- Uyku-uyanıklık ve dikkatin kontrolü
6- Ağrı kontrolü
7- Diğer merkezî sinir sistemi bölgeleriyle (korteks, serebellum, bazal gangliyonlar) olan
bağlantıları sayesinde kasların gerginliği, vücut pozisyonu, denge ve hareketlerin
kontrolü

Hipotalamus, işlevsel açıdan özelleşmiş çok sayıda çekirdekten oluşmuştur. En iyi tanımlanan işlevleri arasında; otonom sinir sisteminin, hormon sisteminin, vücut ısısının, vücut sıvı dengesinin ve biyolojik saatin kontrolü sayılabilir. 

Hipokampüsün en önemli işlevi belleğin pekiştirilmesi ya da kısa süreli belleğin uzun süreli belleğe dönüşümünün sağlanmasıdır. Hipokampus hasarı geçmişte kazanılmış bilgilerin hatırlanmasını ciddi ölçüde engellemediği halde yeni bilgilerin kalıcı hale gelmesini engeller. Hipokampusun aracılık ettiği bellek şekli, yaşanan olaylar ve gerçeklerle ilgili ifade edilebilen bellektir. Hipokampusu, herhangi bir nedenle (örn, felç, operasyon) zedelenmiş olan bireyler, bu probleme neden olan olaydan sonra yeni dekleratif bellek biçimleri oluşturamazlar. 

Beyinciğin dengenin sağlanması ve göz hareketlerinin kontrolünde önemli bir rolü vardır. Ayrıca, beyin kabuğu tarafından yapılması planlanan hareketle gerçekleştirilen hareket arasındaki hataları saptayıp hareketin hız, sınır ve kuvvet yönünden kontrolünü sağlar. Bu nedenle serebellumun etkilendiği hastalıklarda, hareket sırasında ortaya çıkan, denge bozukluğu, hareketlerde sınırı aşma, hareketleri yavaş ve düzensiz yapma ve titreme gibi belirtiler görülür. Serebellum, özellikle bir saniyeden kısa sürelerin zamanlanmasında ve davranışa uyarlanmasında önemli bir yere sahiptir.

Bazal gangliyonlar- bazıları kendi içinde alt gruplara ayrılan- 4 ana yapıdan oluşmuştur: (1) Striatum, (2) pallidum, (3) subtalamus ve (4) substantia nigradır.

Ön ilişkilendirme alanlarının işlevlerini yansıtan bilinen ilk tarihsel örnek 19. yüzyılda yasamış olan Phineas Gage adlı bir demir yolu isçisinin geçirdiği kaza ile ilgilidir. Şekil 3.21’ de görüldüğü gibi kafatasına saplanan demir bir çubuk, Gage’in özellikle prefrontal korteksinde yaygın hasara ve bunun sonucunda da kişilik değişimi olarak açıklanabilecek davranışsal değişiklere neden olmuştur. Kazadan önce sosyal kurallara uyan, çalışkan ve uysal bir insan olan Gage, iyileşme dönemini atlattıktan sonra tamamen değişmiş, sorumsuz, işsiz, sosyal kuralları hiçe sayan bir insan haline gelmiştir.

Amigdalası zarar görmüş insanlar ise özellikle öfke ve korku ifadelerini veya bu duygulara işaret
eden ses tonlarını tanıyamamaktadırlar.

Aksonların uç bölgelerinde zarla çevrili kesecikler içinde nörotransmiter dediğimiz kimyasal haberci moleküller bulunur. Hücrenin bu molekülleri dışarıya salgılaması için hücre içine kalsiyum (Ca2+) girişi gereklidir. Sinir
hücresinde oluşan aksiyon potansiyeli akson ucuna kadar ulaştığında kalsiyum kanalları açılır ve aksonun ucundan hücre içine kalsiyum girişi olur. Hücre içine giren kalsiyum akson ucundaki keseciklerin hücre zarıyla birleşip içindeki kimyasal haberci molekülleri dışarı salmasına yol açar. Böylece, sinir aksonu boyunca aksiyon potansiyeli şeklinde elektriksel olarak iletilen sinyal, diğer hücreye kimyasal olarak aktarılmış olur.