La moelle épinière est reliée au cerveau par le tronc cérébral. La moelle allongée relie la moelle épinière à d'autres structures du tronc cérébral et du cerveau proprement dit. Le tronc cérébral est responsable de certains des processus de survie les plus élémentaires, notamment le contrôle de la faim, de la soif, de la pression artérielle, de la température corporelle et de la respiration.
Chez l'homme, le tronc cérébral est constitué de trois structures : la moelle allongée, le pont et le mésencéphale. La moelle allongée est responsable des centres cardiaques, respiratoires et vasomoteurs qui contrôlent la pression artérielle, la fréquence cardiaque et la respiration. Cette structure contrôle également les centres réflexes responsables des vomissements, des éternuements, de la toux et de la déglutition. On estime que la moelle allongée a évolué dans les organismes vertébrés il y a environ 505 millions d'années chez les premiers poissons, car elle est présente chez les espèces de poissons primitives telles que les myxines et les lamproies.
La structure du pont se situe entre le mésencéphale et la moelle allongée. Il est responsable du transport des signaux neuronaux du cervelet au bulbe rachidien et du transport des signaux sensoriels vers le thalamus. Cette fonction de relais de signal rend le pons important dans les fonctions sensorielles telles que l'équilibre, le goût, le toucher et l'ouïe. Le mésencéphale est chargé de transporter des signaux vers d'autres zones du cerveau importantes pour l'audition, la vision et le contrôle moteur. Il est également responsable de l'éveil/sommeil et de la régulation de la température corporelle. Les ponts et le mésencéphale sont des structures très primordiales du système nerveux, étant présents dans les organismes vertébrés, des insectes communs aux humains.
