管状神経系以外の神経系
系統樹で腔腸動物よりも新しい世代の生物は前口動物・後口動物ともに集中神経系をもつ、すなわち神経の集まった部分を（しばしば頭部に）もつが、扁形動物のかご状神経系でも節足動物のはしご状神経系でも、頭部の神経節を特に脳とは呼ばない。これらは機能の分化が低く、全身を支配する中枢とは呼びがたいからである。

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管状神経系
管状神経系をもつ脊索動物（脊椎動物・頭索動物・尾索動物の総称）では、神経管から分化する中枢神経系が神経索として明らかに分かれているが、やはりそれを脳とは呼ばない。だから脳を持つ動物は脊椎動物だけといえる。系統樹上の比較では、脳全体において大脳の占める割合が新しい世代の生物ほど大きいという大まかな傾向がある。特にヒトの脳は大脳が大きく、しかも大脳皮質が大小の溝（脳溝）によって非常に広い面積をもっている。脳溝と、それに挟まれた脳回の区別がある大脳（有回脳）は、哺乳類の中でも霊長目などのごく一部しかもっていない。このことはきわめてしばしば、新しい世代の生物ほど複雑な活動を見せることと結びつけて、大脳皮質が思考の中枢だからと説明される。