两种进化趋势表现出脊椎动物脑的进化特色。
第一种趋势是脑的形成，脊髓前部最先膨大成前脑，然后进化为大脑半球。大脑半球的表面是脑皮层，脑皮层中已经植入了最先位于低级脑内的视觉、听觉、肌肉运动控制和其他活动功能。
第二种趋势就是僵硬的神经系统出现了变化，并根据以往的经验构造出一种基本成型的、有可塑性的神经系统遗传模板。大脑中的脑细胞数量曾一度超过几百万个，基因可大致地确定那些细胞单元块的位置。要使神经细胞之间形成连接，大脑就必须在磨炼和犯错的过程中不断学习。
