Članek govori o možganih vseh živalskih vrst ter o človeških. Za posebnosti človeških možganov glej članek Človeški možgani. thumb|Možgani šimpanza Možgáni so središče živčevja vseh vretenčarjev in večine nevretenčarjev. Le nekatere vrste nevretenčarjev, kot so spužve, ožigalkarji, odrasli plaščarji in iglokožci, nimajo možganov, čeprav imajo difuzno živčno tkivo. Možgani ležijo v glavi, navadno blizu osnovnih čutilnih organov, kot so vidni, slušni, ravnotežni, okušalni in vohalni organi. So najkompleksnejši vretenčarski organ. Možganska skorja, ki je največji del možganov, pri povprečnem človeku šteje od 15 do 33 milijard nevronov. Vsak se s sinapsami povezuje z več tisoč drugimi nevroni. Ti nevroni komunicirajo med seboj prek nevritov, ki prenašajo akcijski potencial do oddaljenega predela možganov ali do tarčne celice.
Fiziološka funkcija možganov je centralni nadzor telesa. Možgani delujejo na druge dele telesa s tvorbo vzorcev mišične aktivnosti in z izločanjem hormonov. Centralni nadzor omogoča hiter in usklajen odziv na spremembe v okolju. Določene tipe odzivov, kot so refleksi, posredujejo hrbtenjača ali obkrajni gangliji, a dovršen in usmerjen nadzor vedenja, ki temelji na kompleksnem senzoričnem dovodu, zahteva informacijsko-integracijske sposobnosti centraliziranih možganov.
S filozofskega stališča je razlika med možgani in drugimi organi v tem, da so možgani fizična struktura, ki tvori um. Hipokrat je dejal: »Človek bi moral vedeti, da le iz možganov prihajajo veselje, radost, smeh in razvedrilo, trpljenje, žalost, potrtost in žalovanje.« Od Descartesa dalje je prevladovala ideja, da je um ločen od možganov (dualizem). Celo za današnjo nevroznanost ostajajo izziv mehanizmi, po katerih možganska aktivnost ustvarja zavest in misel. Kljub hitremu znanstvenemu napredku ostaja večina možganskega delovanja skrivnost. Delovanje posamezne možganske celice je sedaj razjasnjeno precej podrobno. Še vedno ni znano, kako delujejo skupki več milijonov celic. Najbolj obetavni pristopi obravnavajo možgane kot biološki računalnik, katerega mehanizem se od elektronskih računalnikov zelo razlikuje, vendar mu je podoben v načinu pridobivanja informacij iz okolja, njihovega shranjevanja in predelave.
Anatomija thumb|Prerez olfaktornega bulbusa podgane. Obarvan je na dva načina hkrati – eno barvanje kaže telesa nevronov, drugo kaže receptorje za nevtrotransmitor GABA. Oblika in velikost možganov različnih vrst se zelo razlikujeta. Navadno je težko identificirati skupne značilnosti. Kljub temu obstaja več načel možganske arhitekture, ki so skupne širokemu naboru vrst. Nekatere značilnosti možganske strukture so skupne skoraj vsem živalskim vrstam. Preostale napravijo razliko med »višjimi« in primitivnimi možgani – med vretenčarji in nevretenčarji.
Opazovanje je najlažji način pridobivanja informacij o anatomiji možganov, obstajajo pa tudi bolj sofisticirane tehnike. Možgansko tkivo je v svojem naravnem stanju premehko za obravnavo, zato ga utrdijo v alkoholu ali drugih fiksacijskih sredstvih. Nato ga narežejo za makroskopski pregled notranjosti. Notranjost možganov sestavljata siva možganovina, ki je temne barve, in bela možganovina, ki je svetlejša. Več informacij daje barvanje tkivnih rezin z različnimi barvili. Ta prikažejo regije, kjer so specifični tipi molekul prisotni v visokih koncentracijah. Možno je tudi pregledati mikrostrukturo možganskega tkiva z mikroskopom in slediti vzorcem povezanosti možganskih regij.
Celična struktura thumb|250px|Nevroni tvorijo električne signale, ki potujejo vzdolž nevritov. Ko električni signal doseže stik – sinapso, povzroči sprostitev nevrotransmitorja. Ta se veže na receptorje na drugih celicah in spremeni njihovo električno aktivnost.
Možgane vseh živali sestavljata dva glavna tipa celic – nevroni in glialne celice. Slednje imenujejo tudi glija ali nevroglija in so različnih vrst. Nudijo strukturno in presnovno podporo, so izolatorji in usmerjajo razvoj. Nevroni veljajo za najpomembnejše celice možganov.Principles of Neural Science str. 20
Edinstvena za nevrone je njihova sposobnost pošiljanja signalov specifičnim tarčnim celicam na dolge razdalje.Principles of Neural Science, str. 21 Signale pošiljajo po nevritih do drugih območij, včasih bližjih, včasih do oddaljenih delov možganov ali telesa. Dolžina nevrita je lahko nenavadna – če bi piramidno celico možganske skorje povečali na velikost človeškega telesa, bi njen nevrit, enako povečan, postal kabel, ki bi meril v premeru nekaj centimetrov in bil daljši od kilometra. Nevriti prenašajo signale v obliki elektrokemičnih pulzov – akcijskih potencialov. Ti trajajo manj kot tisočinko sekunde in potujejo vzdolž nevrita s hitrostjo 1–100 m/s. Nekateri nevroni oddajajo akcijske potenciale stalno, od 10 do 100-krat na sekundo, navadno v nepravilnih vzorcih. Drugi nevroni so večino časa nemi, le vsake toliko časa oddajajo »izbruhe« akcijskih potencialov.
Nevriti prenašajo signale do drugih nevronov preko specializiranih stikov – sinaps. Posamezen nevrit lahko tvori tudi več tisoč sinaptičnih povezav z drugimi celicami.Principles of Neural Science, Ch.10, str. 175 Ko akcijski potencial, ki potuje vzdolž nevrita, dospe do sinapse, povzroči sprostitev nevrotransmitorja. Ta se veže na receptor na membrani tarčne celice in vpliva na nastanek akcijskih potencialov v njej.Principles of Neural Science, Ch. 10 thumb|left|alt=Svetlozeleno obarvana celica leži na rdečem in črnem ozadju. Ima dolge, močno razvejane izrastke, ki segajo v več smeri.|Nevroni imajo pogosto razvejano mrežo dendritov, ki prejemajo sinaptične povezave. Na sliki je piramidna celica iz hipokampusa. Z barvanjem so prikazali beljakovine (obarvane so z zeleno).
Sinapse so ključni funkcionalni element možganov. Osnovna funkcija možganov je komunikacija med celicami in sinapse so mesto, kjer se to dogaja. Ocenjujejo, da imajo človeški možgani približno 100·1012 sinaps. Možgani vinske mušice imajo več milijonov sinaps. Funkcije sinaps so zelo raznolike – nekatere so ekscitatorne (vzburjajo tarčno celico), druge so inhibitorne (zavirajo tarčno celico). Nekatere delujejo preko aktivacije sistema drugotnega prenašalca, ki spremeni notranjo kemijo tarčne celice na zelo zapletene načine. Velik delež sinaps je dinamično prilagodljiv. Od aktivnosti odvisna prilagodljivost sinaps velja za primarni mehanizem možganov, ki omogoča učenje in spomin.
Večino možganskega prostora zavzemajo nevriti, ki se pogosto povezujejo v živčne proge. Mnogo nevritov obdaja maščobna snov mielin, ki povečuje hitrost potovanja signala. Mielin je bel, zato so deli možganov, ki jih izpolnjujejo le živčna vlakna, svetlejši. Imenujemo jih bela možganovina. Sivo možganovino oblikujejo območja z večjo gostoto teles nevronov.Principles of Neural Science, Ch. 2
Evolucija Splošna zgradba živčevja dvobočno somernih živali thumb|right|300px|Živčevje dvobočno somerne živali je v obliki hrbtne strune s segmentnimi povečanji in možgani spredaj. Razen nekaj primitivnih tipov živali, kot so spužve (nimajo živčevja) in ožigalkarji (njihovo živčevje sestavlja difuzna živčna mreža), so vse danes živeče živali dvobočno somerne. To pomeni, da je oblika njihovega telesa simetrična (leva in desna polovica sta si približni zrcalni sliki). Vse dvobočno somerne živali so se razvile iz skupnega prednika, ki je verjetno živel v zgodnjem kambriju, pred 550 do 600 milijoni let. Hipoteza trdi, da je imel skupni prednik obliko preprostega črva s členjenim telesom. Na shematski ravni se osnovna črvasta oblika odraža v zgradbi telesa in živčevja vseh dvobočno somernih živali, vključno z vretenčarji. Temeljna dvobočno somerna oblika telesa je cev s črevesno votlino, ki poteka od ust do anusa in s hrbtno struno z razširitvijo (ganglijem) za vsak telesni člen. Posebno velik ganglij je na začetku – imenujemo ga možgani. Možgani so pri določenih skupinah, kot so gliste, majhni in preprosti. Pri drugih skupinah živali, vključno z vretenčarji, so najkompleksnejši organ. Nekatere črvaste živali, kot so pijavke, imajo povečan ganglij na koncu hrbtne strune, čemur pravimo repni možgani.
Nekateri tipi dvobočno somernih živali nimajo prepoznavnih možganov. To so iglokožci, plaščarji in skupina primitivnih ploskih črvov Acoelomorpha. Ni dokončno pojasnjeno, ali obstoj teh skupin brez možganov kaže, da so bili zgodnejši nevretenčarji brez možganov, ali pa so se njihovi predniki razvili na način, ki je vodil v izgubo predhodno obstoječe možganske strukture.
Nevretenčarji thumb|Vinsko mušico vrste Drosophila melanogaster preučujejo da bi pridobili vpogled v vlogo genov pri razvoju možganov. Sem spadajo členonožci, mehkužci in številne živali črvaste oblike. Raznolikost teles nevretenčarjev se ujema z raznolikostjo možganske strukture.
Kompleksne možgane imata dve skupini nevretenčarjev: členonožci (žuželke, raki, pajkovci) in glavonožci (hobotnice, lignji). Možgani členonožcev in glavonožcev nastanejo iz dveh vzporednih hrbtnih strun, ki potekata vzdolž vsega telesa živali. Členonožci imajo osrednje možgane. Razdeljeni so na tri dele. Za vsakim očesom imajo velik optični možganski reženj, ki služi obdelavi vizualnih podatkov. Glavonožci, kot so hobotnice in lignji, imajo največje možgane med nevretenčarji.
Nekatere vrste nevretenčarjev so raziskovali, ker so lastnosti njihovih možganov primerne za eksperimentalno delo. To so:
Vinske mušice: na voljo so številne tehnike za preučevanje njihovih genetskih značilnosti, zaradi česar so izjemno priročen subjekt za proučevanje vloge genov pri razvoju možganov. Kljub veliki evolucijski razdalji med žuželkami in sesalci so se številni vidiki nevrogenetskih lastnosti vinskih mušic pokazali kot relevantni za ljudi. Prve gene, ki uravnavajo biološke ure, so prepoznali s pregledovanjem mutantov vinske mušice, ki so izkazovali motene cirkadiane ritme. Iskanje po genomih vretenčarjev je pokazalo skupek analognih genov, ki igrajo podobno vlogo v biološki uri miši – zato so zelo verjetno povezani tudi z biološko uro človeka. Glisto Caenorhabditis elegans so raziskovali zaradi njenega pomena v genetiki. V zgodnjih 70. letih 20. stoletja jo je Sydney Brenner izbral kot modelni organizem za raziskovanje genetskega nadzora razvoja. Prednost te živali za raziskave je stereotipnost njene telesne zgradbe. Živčevje tega hermafrodita obsega točno 302 nevrona, ki sta vedno na enakem mestu in vedno ustvarjata identične sinaptične povezave. Brennerjeva ekipa je razrezala glisto na tisoče ultratankih rezin in vsako pregledala pod elektronskim mikroskopom. Nato so vizualno preverili ujemanje od odseka do odseka in mapirali vsak nevron in sinapso. Tako natančno ni raziskan noben drug organizem. Te informacije so omogočile ogromno študij. Morske zajčke iz rodu Aplysia je Nobelov nagrajenec Eric Kandel izbral kot modelni organizem za proučevanje celične osnove učenja in spomina, saj imajo preprosto in dostopno živčevje. Te živali so uporabili v več sto poskusih.
Vretenčarji thumb|upright|Možgani morskega psa Prvi vretenčarji so se pojavili pred več kot 500 milijoni let, v kambriju, in so po obliki morda spominjali na današnje glenavice. Morski psi so se pojavili pred približno 450 milijoni let, dvoživke pred 400 milijoni, plazilci pred 350 milijoni in sesalci pred 200 milijoni let. Nobene sodobne vrste ne moremo v strogem pomenu besede opredeliti kot primitivnejše od drugih, saj imajo vse enako dolgo evolucijsko zgodovino. Vendar možgani sodobnih glenavic, piškurjev, morskih psov, dvoživk, plazilcev in sesalcev kažejo gradient velikosti in kompleksnosti, ki v grobem sledi evolucijskemu zaporedju. Vsi ti možgani imajo enak skupek osnovnih anatomskih komponent. Pri glenavicah so mnoge rudimentarne, pri sesalcih pa so najpomembnejši del – predvsem je razširjen in dovršen telencefalon.