Hjernestammen er en meget organiseret mellemstruktur, der funktionelt forbinder hjernebarken til rygmarven. Det udgør kun 2,5% af hele hjernen, men tjener en vigtig funktion, der er nødvendig for menneskelig overlevelse. Dets vigtigste vigtige funktioner er kontrol af respiration, blodtryk og puls. Det er også en del af systemet, der er ansvarlig for bevidstheden. Det er passagen for sensoriske og motoriske neurale fibre, der er indre af forskellige dele af kroppen. Det er sammensat af tre strukturer, nemlig mellemhjernen, pons og medulla. Mellemhjernen betegnes som den øverste hjernestamme. Pons og medulla udgør den nedre hjernestamme. Vigtige sensoriske, motoriske og blandede nerver opstår fra hjernestammen, der til sidst forlader gennem kraniet for at nå sit målorgan.
Pons kommer fra det latinske sprog, der bogstaveligt betyder “en bro”. Den indeholder adskillige neurale ledningsfibre, der er rettet i længderetningen, på tværs og bagud for at afgive neurale impulser til omgivende strukturer. Pons er placeret mellem mellemhovedbanen og medulla oblongata. Bag det er lillehjernen. Det er groft kendetegnet ved to bulbous strukturer, kaldet den overordnede og midterste cerebellare peduncle. Disse pedunkler forbinder pontinedelen af hjernestammen med lillehjernen, som er en neural struktur, der er nødvendig for normal gang og balance.
Fire vigtige kraniale nerver opstår fra pons, nemlig vestibulocochlear nerv (8. cranial nerv), ansigtsnerven (7. cranial nerv), abducens nerv (6. cranial nerv) og trigeminal nerv (5. kranial nerv). Den vestibulocochlear nerve overfører nerveimpulser til øret for auditiv funktion. Det er også vigtigt for at få en følelse af balance. Pons indeholder også en neural struktur kaldet ”olivary complex”, der muliggør lydlokalisering i rummet og reduktion af støj. Det er en speciel neural struktur til hørelse. Ansigtsnerven sender motoriske impulser til ansigtsmusklene, hvilket gør det muligt for mennesker at have ansigtsudtryk. Det giver også smagsfølelse til de forreste to tredjedele af tungen, letter rive og spyt. Den abducenser nerv styrer musklen i øjet, der er ansvarlig for at se sidelæns. Den trigeminale nerv transmitterer sensorisk funktion til ansigtet. Det giver også motorisk funktion til mastikatoriske muskler, der muliggør tyggning.
Medulla oblongata er den laveste del af hjernestammen. Det er placeret på niveauet for foramen magnum, som er bagenden af kraniet. Grossist ligner det en subtil forstørrelse af den øverste del af rygmarven, der måler 1 cm i diameter og 2,5 cm i længden. Det er kendetegnet ved to forskellige højder. Den første fremtrædende struktur kaldes de medullære pyramider. Dette er neuralfibre, der giver motorisk funktion, der stiger ned fra hjernebarken ned til rygmarven. Interessant nok krydser disse neurale fibre i hjernestammen til den anden side på niveau med medulla oblongata. Derfor er de medullære pyramider også kendt som pyramideforladelsen. Dette har vigtige kliniske konsekvenser, fordi det forklarer, hvorfor et slagtilfælde i højre side af hjernekuglen manifesterer sig med svaghed eller lammelse af kroppens venstre side. Groft nok er en anden fremtrædende bule den underordnede olivary kerne, som forbinder medulla til lillehjernen.
I modsætning til pons er kraniale nerver, der kommer ud af medulla, den glossopharyngeal nerv (9. cranial nerv), vagus nerv (10. cranial nerv), spinal tilbehør nerv (11. cranial nerv) og hypoglossal nerv (12. cranial nerv). Den glossopharyngeale nerv fungerer til at give smagsfølelse på den bagerste del af tungen og aktiverer de svulmeagtige muskler til at hjælpe med at sluge. Vagusnerven er en autonom nerv, der har den længste forløb. Det løber fra svelget ned til splenisk bøjning i tyktarmen. Det hjælper med at aktivere muskler til slukning og fonation. Det gør det muligt for bryst- og maveorganer at fungere normalt. Vagusnerven er også ansvarlig for gagrefleks, som kan fremkaldes ved at stryge den bageste del af tungen eller svælgvæggen. Den spinale tilbehørsnerv giver yderligere neurale fibre til vagusnerven. Det hjælper med at dreje hovedet og trække skuldrene ved at aktivere de passende muskler. Den hypoglossale nerv gør det lettere at sluge ved at tillade frivillig tunge bevægelse. Motoriske nerver, som innerverer vitale organer, stammer fra medulla oblongata. Et eksempel er det kardiovaskulære center, der er ansvarlig for sammentrækning af hjertemuskelen, hvilket giver os mulighed for at have et stabilt blodtryk og puls. Det vasomotoriske center fungerer til at regulere distensionen af blodkarvæggene. Åndedrætscentret er ansvarlig for kontrol af adskillige aspekter af vejrtrækning, såsom dybde, hastighed og rytme, der også findes inden i medulla. Andre reflekscentre, som formidler opkast, hoste, nyser, slukning og hik, passerer også gennem medulla.
Som en del af den nedre hjernestamme er både pons og medulla oblongata vigtige neurale strukturer med forskellige anatomiske træk og fysiologiske funktioner. Pons er placeret overordnet lige over medulla. Det indeholder nerver, der er vigtige for hørelse, balance, bevægelse af ansigtsmusklene, tyggelse og kigger sidelæns. Medullaen er placeret underordnet lige over rygmarven. Det indeholder neurale strukturer, der er afgørende for at opretholde menneskets liv. Det letter synkning, tale, drejning af hovedet og træk på skuldrene.