Grob vereinfacht gilt, dass der Neocortex hinter der Zentralfurche mit sensorischen Input und Wahrnehmung beschäftig ist, während die großen Neocortexflächen vor der Zentralfurche Handlungen generieren. Im einzelnen sind dies der motorische, der prämotorische, der präfrontale und der anteriore cinguläre Cortex. Dort werden die motorischen Neuronen kommenden Informationen (von Augen und Skelettmuskelbewegungen) gebündelt, gelenkt und ausgeführt. Sprache und Emotionen werden (teils) generiert und ausgedrückt und unbewusste Denkprozesse laufen ab. Menschliches Handel erfordert in einem hohen Maße Vorausplanung, Entscheidungsfindung (in unterschiedlichsten Situationen) und daher kognitive Kontrolle. Dazu müssen Information zwischengespeichert und rasch wieder abgerufen werden und zwar mit einem begleitenden Gefühl von Urheberschaft, das man als eigentliches Kontrollgefühl bezeichnen könnte. Hierbei nimmt der der präfrontale Cortex eine wichtige Stellung ein.
Der PFC (präfrontale Cortex), also der vorderste Teil der Großhirnrinde, wird von aufsteigenden Axonen projizierender Neuronen erreicht, die aus dem Thalamus kommen (mediodorsaler Kern). Beinahe alle sensorischen Modalitäten sind auf dem Weg zum Cortex über den Thalamus verschaltet (aber dort nicht untereinander verschaltet), eine Ausnahme bildet der Geruchssinn, der direkt in den olfaktorischen Cortex projiziert. Der PFC ist darüberhinaus weiträumig verbunden (auch reziprok) mit dem mediotemporalen, dem inferotemporalen, dem parietalen und dem prämotorischen Cortex, außerdem ist er mit der Amygdalla und dem Hippocamus verschaltet. Der PFC ist die einzige Gehirnregion des Neocortex, die direkt mit dem Hypothalamus (Hormonausschüttung!) "verkabelt" ist. Keine direkten Verbindungen bestehen hingegen zu den primären sensorischen und motorischen Arealen. Der PFC ist daher in einer herausragenden Position, um Informationen aus allen sensorischen und motorischen Modalitäten zu synthetisieren.
Darüberhinaus sind die Stirnlappen des Neocortex mit den umfänglichen subcorticalen Strukturen verküpft, den Basalganglien (Corpus striatum und Globus pallidum). Diese entwicklungsgeschichtlich weitaus älteren anatomischen Strukturen vermitteln zielgerichtete Bewegungen, motorische Sequenzen (Handlungsanteile) und motorisches Lernen. Aus den tiefen Schichten des Cortex führen Axone direkt ins Striatum, von dort führen Feedbackschleifen über Zwischenstationen (Thalamus) zurück in den Cortex. Krankheiten wie Parkinson oder Huntington ziehen diese Verbindungen in Mitleidenschaft und verursachen schwere motorische Ausfallerscheinungen.
Das LS ist jene anatomisch-funktionelle Neuronenverknüpfung, in der das gefühlsgesteuerte Erleben entsteht. Amygdalla und mesolimbisches System erzeugen unbewusste emotionale Schematas durch die emotionale Konditionierung von groben Situationsrastern. Diese schematische Informationsverarbeitung ist jedoch - im Gegensatz zur bewussten, differenzierten Wahrnehmung und Überlegung - eine recht undifferenzierte Erfahrungsverarbeitung. Sie schert viele Feinheiten und Unterschiede über einen Kamm; dafür gewinnt sie an Geschwindigkeit. Die äußerst rasch von den Sinnesorganen und den ihnen nachgeschalteten Zentren im Mittel- und Zwischenhirn aufgenommenen und weitergeleiteten Informationen werden von Amygdalla und mesolimbisches System viel früher registriert als sie - falls überhaupt - ins Bewusstsein gelangen. Die neuronale Repräsentation eines Erlebnisses und die Aktivierung eines bestimmten emotionalen Zustands kommen infolge der engen synamptischen Verbindung immer miteinander vor. Es bedarf indes mehrer Erfahrungen, bis die synaptschen Verbindungen gebahnt, d.h. stabil werden. Frühkindliche, negative Erfahrungen können unbewusst auf der Ebene des mesolimbischen Systems und der Amygdalla sich so hartnäckig miteinander verbinden, dass diese Verknüpfungen später kaum wieder zu lösen sind. Zu einem beachtlichen Teil finden solche Verbindungen bereits im Mutterleib und in den ersten Wochen nach der Geburt statt, zu einer Zeit also, in der es noch überhaupt kein erinnerungsfähiges Bewusstsein gibt! Während also das semantische Gedächtnis noch überhaupt nicht ausgebildet ist, lernt das limbische System, d.h. das emotionale Geächtnis bereits, was lustvoll oder frustig, gut oder schlecht ist. Die so bereits sehr früh entstehende feste Verknüpfung der Erlebnisse mit den Emotionen führt zu einer unbewussten Bewertung, die später zu den Entscheidungen des Lebens auf unbewusste Weise wesentlich beiträgt. Da diese emotionale Bewertung fortlaufend vorgenommen wird, häuft sich im Laufe des Lebens ein ungeheuerer Erfahrungsschatz an, der auf keinen erinnerlichen Details oder Ereignissen beruht. Die jedoch zugänglichen Gefühle signalisieren etwas davon, sie sind ein Kürzel aus dem emotionalen Gedächtnis, das der Verhaltenssteuerung dient. Das ist durchaus vernüftig in einer unüberschaubaren Umwelt und stellt ein Systen der Verhaltenssteuerung dar, über das alle Tiere verfügen, die in komplexen Umwelten leben.
Anatomisch gesehen besteht das LS aus eng miteinander verknüpften Arealen des Großhirns, Diencephalons und Mesencephalons. Der Begriff LS wird jedoch - bezüglich zugehöriger Hirnregionen und Funktionen - oft heterogen verwendet. Ursprünglich wurde er von Broca geprägt, dann von Papez wieder aufgenommen. Zuerst wurde ein geschlossenes Kreissystem als die anatomische Basis für emotionale Reaktionen angesehen. Später wurden die Amygdala, das Geruchssystem und die Verbindungen zum Hypothalamus hinzugenommen. Vergleichende neuroanatomische und physiologische haben gezeigt, daß das LS neben der Kontrolle des affektiven Verhaltens (Angst, Wut, Sexualität, Aggression) auch an Lernprozessen beteiligt ist und eine wichtige Rolle spielt bei der Abspeicherung von Gedächtnisinhalten. Daher wird das LS heute als Assoziationssystem betrachtet, das Sinnesimpulse (Umweltinformationen) verarbeitet und mit den körperlichen Bedürfnissen in Einklang bringt. Mehrere miteinander vernetzte, parallele Schaltkreisewerden werden unterschieden 1. Der Papez-Kreis: Vom Hippocampus über den Fornix zum Corpus mamillare. Von diesem zieht der Tractus mamillothalamicus zu den limbischen Kernen des Thalamus und weiter zum Gyrus cinguli. Vom cinguli strömen die Erregungen über das Cingulum zum entorhinalen Cortex und bekommen dort Eingang zur Hippocampusformation. Der Papez-Kreis wird aus jenen Sinnessystemen gespeist, deren Erregungen über Gyrus cinguli und Cingulum den entorhinalen Cortex erreichen bzw. direkt in diesen gelangen. Der Papez-Kreis spielt eine Hauptrolle für Gedächtnis und Lernen. Die Abspeicherung der Gedächtnisinhalte erfolgt jedoch nicht im limbischen System, sondern im Neocortex. 2. Die Septum-Schleife: Sie besteht aus einer reziproken Verbindung zwischen dem Hippocampus und den Septumkernen. Sie enthält den präcommissuralen Teil des Fornix. Diese Verbindungen aus dem basalen Vorderhirn führen dem Hippocampus Impulse zu; hierbei wird Acetylcholin als Neurotransmitter freisgesetzt. 3. Die Amygdala-Schleife: Sie startet in der Riechrinde, zieht zu den zentralen Kernen der Amygdala und mündet entweder direkt oder nach Umschaltung (im basalen Vorderhirn) im Hypothalamus. Von hier zieht eine starke Verbindung zu den monoaminergen Kerngebieten des Mittelhirns (Tegmentum). 4. In einer Nebenschleife wird die Amygdala mit dem entorhinalen Cortex verbunden, wodurch Wachheit, gerichtete Aufmerksamkeit und Motivation beeinflusst werden und die emotionalen Färbung von Erinnerungsinhalten herbeigeführt wird.