Le cerveau est une masse de cellules nerveuses (neurones) qui occupe la cavité du crâne chez l'humain et chez les animaux vertébrés, et que l'on reconnaît comme le siège des sensations et le principe des mouvements volontaires  (Anatomie). C'est un organe qui constitue la majeure partie de l'encéphale et qui recouvre le cervelet avec lequel il a d'étroites connexions ainsi qu'avec l'isthme de l'encéphale. Il offre la forme d'un ovoïde à petite extrémité antérieure, inférieurement adapté par sa configuration à la conformation de la base du crâne, sur laquelle il repose. Les deux masses volumineuses symétriques (hémisphères) qui le constituent sont réunies par une sorte de pont (corps calleux); il est relié au cervelet par deux prolongements appelés pédoncules cérébelleux, à la moelle épinière par deux autres prolongements (pédoncules cérébraux). 

On a l'habitude de considérer au cerveau une face convexe recouverte par la calotte crânienne, et une base, qui, nous l'avons déjà dit, s'appuie en avant sur l'étage frontal de la base du crâne, et recouvre en arrière la protubérance annulaire et le cervelet, dont elle est séparée par un repli des méninges. On reconnaît encore au cerveau une circonférence horizontale, une extrémité antérieure et une extrémité postérieure. La convexité du cerveau est symétriquement divisée par la grande scissure interhémisphérique, à direction antéro-postérieure, et où s'insinue la faux du cerveau, qui pénètre jusqu'au corps calleux. 

Ajoutons que les hémisphères cérébraux ont été divisés, non sans quelque arbitraire, en lobes, dénommés suivant leurs rapports avec les diverses régions du crâne. Sur une vue de profil, on aperçoit, à la partie antérieure du cerveau, le lobe frontal; le lobe occipital occupe la région postérieure de l'organe; le lobe temporal constitue une saillie qui s'adapte à la fosse temporale de la base dit crâne. Le lobe pariétal est sous-jacent à l'os pariétal.

Etudiée avec ardeur par les anatomistes, la topographie du cerveau est bien connue, mais sa physiologie n'a fait des progrès qu'au début du XXe siècle. A la doctrine de l'unité d'action du cerveau, centre de l'intelligence, on a alors substitué celle des localisations cérébrales, qui fait du cerveau, non un organe homogène, mais une fédération d'organes dont les propriétés, les facultés sont distinctes. Les cellules servant à une même fonction sont, non disséminées, mais groupées, et leur association constitue les centres des perceptions, des mouvements volontaires et des actes psychiques.

Le cerveau est un renflement du névraxe des vertébrés. Il dérive de l'ectoderme et résulte des transformations de la première vésicule de la partie antérieure du tube médullaire (figure A). Logé dans la boîte crânienne, il a la forme d'un ovoïde à face inférieure aplatie. Son poids, variable, est, en moyenne, de 1,157 grammes chez l'homme, et de 995 grammes chez la femme. Outre son enveloppe osseuse, le cerveau est protégé par trois membranes : la dure-mère, la plus extérieure ; la pie-mère, en rapport direct avec la surface cérébrale, et, entre les deux, servant de séreuse, l'arachnoïde.

Par suite de sa symétrie, on décrit au cerveau deux hémisphères, réunis entre eux par les fibres transversales du corps calleux. Entre les deux hémisphères s'insinue un prolongement de la dure-mère, la faux du cerveau.

La surface du cerveau, lisse chez quelques animaux inférieurs, présente, chez les vertébrés supérieurs (appelés pour ce motif gyrencéphales), de nombreuses saillies dites circonvolutions, séparées par des dépressions dites sillons ou scissures. Ces circonvolutions témoignent du grand développement de la substance grise de l'écorce du cerveau; elles en augmentent la surface. Chez l'humain, c'est un véritable fouillis : Gratiolet, le premier, a pu en faire une description. Le cerveau des singes, beaucoup moins incisé, représente comme le schéma de celui de l'humain, et son étude a beaucoup contribué à débrouiller le chaos des circonvolutions. Il y a des variations individuelles, par prédominance de certaines facultés, mais le plan fondamental subsiste toujours. Les figures C, D, E, montrent les principales dépressions et saillies du cerveau.

Au fond de la scissure de Sylvius, entièrement caché, se trouve le lobe de l'insula ou lobule du corps strié.

La conformation intérieure du cerveau est complexe. Une coupe tangentielle à la face supérieure du corps calleux permet d'apercevoir, au centre de chaque hémisphère, une masse blanche, dite centre ovale de Vieussens, circonscrite par la substance grise de l'écorce cérébrale. Si l'on enlève le corps calleux, on rencontre : sur la ligne médiane, une lame de substance blanche, le trigone cérébral; de chaque côté, deux grandes cavités, les ventricules latéraux, tapissés par la membrane épendymaire. Sous le trigone, une lame vasculaire s'étale, la toile choroïdienne, logeant dans sa partie postérieure la glande pinéale. Enfin, encore au-dessous, une troisième cavité médiane, le ventricule moyen ou troisième ventricule, communiquant avec les deux premiers par les trous de Monro.

Structure du cerveau. 
Chaque hémisphère cérébral se compose de trois parties distinctes :

1° le manteau cortical, où domine la substance grise et qui est composé de couches alternantes au nombre de six, de substance blanche et de substance grise; 

2° les masses grises centrales, le corps strié et les couches optiques; 

3° une masse de substance blanche remplissant l'espace situé entre la substance grise corticale et celle des masses centrales. Cette masse blanche est constituée par la capsule interne, dont les fibres issues des pédoncules cérébraux s'irradient dans le centre ovale en forme d'éventail et forment la couronne rayonnante.

Les fibres nerveuses qui constituent la substance cérébrale ne sont que la continuation des fibres de la moelle et du bulbe et ont même structure.
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Circulation cérébrale.
Le sang est apporté au cerveau par quatre grandes artères : les deux carotides internes, et les deux cérébrales postérieures. Ces quatre artères s'anastomosent et forment à la base du cerveau l'hexagone de Willis. Les branches artérielles, émanées de l'hexagone de Willis, constituent deux systèmes : l'un pour les circonvolutions, l'autre pour les noyaux centraux.

Ces deux systèmes, quoique avant même origine, n'ont entre eux aucune communication; la lésion de l'un ne peut donc être compensée par l'autre. Il en est, du reste, de même des subdivisions de chacun de ces systèmes, de telle sorte qu'une embolie ou une rupture vasculaire entraîne l'abolition complète de toute la partie irriguée par le vaisseau. Les artères les plus importantes, au point de vue pathologique, sont : l'artère cérébrale moyenne ou sylvienne, qui irrigue les centres fonctionnels, et l'artère qui traverse la capsule interne, nommée par Charcot artère de l'hémorragie cérébrale. Les veines offrent moins d'intérêt ; elles se subdivisent en superficielles et profondes, et sont, en général, tributaires des sinus cérébraux.

Anatomie comparée

Chez les poissons, les batraciens et les reptiles, les hémisphères cérébraux se développent peu. Ils sont plus volumineux chez les oiseaux, et chevauchent postérieurement audessus de la portion moyenne des lobes optiques. Chez les mammifères, ils enveloppent plus complètement ces lobes et les parties voisines (cerveau moyen) et, chez les plus élevés, ils recouvrent le cervelet. Chez tous les vertébrés (oiseaux, reptiles, batraciens, poissons), sauf chez les mammifères, les deux hémisphères ne sont unis entre eux que par la commissure antérieure, située vers leur partie inférieure et postérieure. Cependant, chez les poissons plagiostomes, ils sont coalescents.

Chez les Mammifères, dans la région moyenne du cerveau, un appareil commissural s'étend d'un hémisphère à l'autre, très réduit chez les Marsupiaux et les Monotrèmes. Certaines différences existent, chez les mammifères, dans la structure de plusieurs parties du cerveau. Ainsi, les éminences ou tubercules mamillaires sont peu distincts chez beaucoup de mammifères inférieurs, et, parfois, paraissent ne former qu'un seul lobule arrondi (cheval, ruminants, phoque); ils sont saillants et bilobés chez les singes, les Lémuriens, certains Carnivores et quelques Rongeurs. La corne d'Ammon ou pied d'hippocampe est, proportionnellement aux parties voisines, beaucoup plus grosse chez les marsupiaux et les rongeurs.

La surface des hémisphères est lisse ou à peine creusée de quelques sillons superficiels chez beaucoup de mammifères (rongeurs, insectivores, chiroptères, ouistitis, marsupiaux, ornithorhynques). Au contraire, il existe des plis cérébraux nombreux ou circonvolutions chez les carnivores, les ongulés, les cétacés, les amphibiens, les singes (gyrencéphales). On appelle quelquefois "cerveau" les ganglions sus-oesophagiens des arthropodes. 

Si l'on prive un animal de ses lobes cérébraux, on le rend incapable d'exécuter un mouvement spontané. Si on le touche, le pique, il peut se mouvoir; mais, à la même excitation, correspond fatalement le même mouvement. Une grenouille sautera et viendra constamment buter sur le même obstacle, un pigeon volera, mais tombera au hasard. L'excitation extérieure, grâce à la conservation de la moelle épinière, donne lieu à un mouvement réflexe, mais n'est plus perçue et, par suite, il n'y a plus d'actes psychiques : conscience, mémoire, jugement, volonté. Par l'ablation non plus de tout le cerveau, mais de quelqu'une de ses parties, ou encore par l'excitation électrique, on est allé plus loin, et c'est dans la couche corticale qu'on a localisé les manifestations intellectuelles, les mouvements volontaires.

Voici les principaux centres décrits :

Centres psycho-moteurs :

1° le centre de la mémoire des mouvements du langage articulé, situé sur le pied ou extrémité postérieure de la troisième frontale gauche ou circonvolution de Broca. (Sa lésion produit l'aphasie ou perte de la parole articulée.) Pour avoir l'ensemble de la faculté du langage, il faut y joindre : le centre de la mémoire auditive des mots, situé dans la troisième temporale gauche, dont la lésion produit l'oubli des mots parlés (surdité verbale); le centre de la mémoire visuelle des mots, situé dans le lobule pariétal inférieur; sa lésion produit l'impossibilité de lire les lettres (cécité verbale); le centre de la mémoire des mouvements de l'écriture, situé dans le pied de la deuxième frontale gauche, dont la lésion produit l'impossibilité de faire les mouvements pour écrire (agraphie); 

2° les centres des mouvements de la face, du membre supérieur et du membre inférieur, échelonnés sur les deux tiers supérieurs de la frontale et de la pariétale ascendante.

1° centre visuel, situé à la surface du lobe occipital; 

2° centre auditif, partie postérieure des deuxième et troisième temporales; 

3° centre olfactif ou gustatif, à la partie antérieure de la deuxième circonvolution temporo-occipitale, ou de l'hippocampe;

4° le centre des sensations tactiles et de la douleur ou de l'hémianesthésie.

Patrick Davous, Le nouveau totem : Petites chroniques du cerveau,  Seuil , 2011. - Voici une introduction attrayante au domaine souvent ésotérique du cerveau, de son fonctionnement normal comme de ses maladies, sous forme de brèves chroniques narratives qui en rendent la lecture aisée. Organisées par grands thèmes, ces chroniques commencent par nous mener à la rencontre des fondateurs de la neurologie et de la neurochirurgie. Elles abordent ensuite les découvertes fondamentales du neurone ou des neurotransmetteurs, et montrent comment l'imagerie cérébrale contemporaine a transformé la compréhension des comportements. Divers épisodes de l'histoire de la neurologie permettent une approche simple de ces phénomènes complexes que sont le langage, le mouvement ou la mémoire. À partir de cas individuels et de situations imaginaires comme une rencontre entre Descartes et Spinoza ou une leçon d'anatomie à la Salpêtrière au XIXe siècle, l'auteur aborde des débats aussi anciens que la place de l'âme dans le cerveau ou aussi actuels que la spécialisation fonctionnelle de certaines aires du cortex cérébral. Les questions philosophiques de l'intelligence et de la conscience, comme celles de l'éthique clinique en neurologie, concluent l'ouvrage. (couv.). Jean-Didier Vincent, Voyage extraordinaire au centre du cerveau, Odile Jacob, 2009. - Qu'est-ce que l'amour? Pourquoi peut-on devenir dépendant de certaines drogues? D'où vient le plaisir qu'on prend à manger et à boire? À quoi servent les rêves? Pourquoi nos émotions influencent-elles parfois nos choix et nos décisions? Comment fonctionne la mémoire? Alzheimer et Parkinson : quels sont les espoirs? Nous visiterons des endroits célèbres, des coins à la mode et des centres de plaisirs, des lieux de mémoire. Nous irons là où satisfaire nos désirs les plus simples comme manger, boire et dormir, ou dans d'autres lieux moins avouables. Ce livre constitue le premier véritable guide complet du cerveau. Finement illustré, il présente tout ce que l'on sait aujourd'hui; il donne à comprendre les dernières grandes découvertes, conjuguant sourire et talent littéraire. (couv.). Michel Imbert, Traité du cerveau Odile Jacob, 2006. - Quelles ont été jusqu'à aujourd'hui les grandes conceptions du cerveau et les découvertes clés qui ont permis de mieux le connaître? Quels sont les défis auxquels la science du cerveau se heurte?  Comment se forme-t-il? Quels sont ses composants? Comment fonctionne-t-il?Quels sont les mécanismes de la vision, de l’audition, du goût, de la douleur? Comment le cerveau assure-t-il nos mouvements? Quels sont les processus qui permettent la mémoire, l'apprentissage, la communication? Voici tout ce qu'il faut savoir sur le siège de nos sensations, de nos émotions, de nos pensées et de nos actes les plus élémentaires. Un instrument de travail indispensable. (couv.).