Механизмы высшей нервной деятельности у высших животных и человека связаны с деятельностью ряда отделов головного мозга, Основная роль в этих механизмах принадлежит коре больших полушарий (И. П. Павлов). Экспериментально показано, что у высших представителей животного мира после полного оперативного удаления коры высшая нервная деятельность резко ухудшается. Они теряют способность тонко приспосабливаться к внешней среде и самостоятельно существовать в ней.

У человека кора больших полушарий головного мозга выполняет роль «распорядителя и распределителя» всех жизненных функции (И. П. Павлов). Это обусловлено тем, что в ходе филогенетического развития происходит процесс кортикализации функций. Он выражается во все большем подчинении соматических и вегетативных отправлений организма регуляторным влияниям коры мозга. В случае гибели нервных клеток в значительной части коры головного мозга человек оказывается нежизнеспособным и быстро погибает при заметном нарушении гомеостаза важнейших вегетативных функций.

Особенностью коры больших полушарий является её способность выделять отдельные элементы из массы поступающих сигналов, отличать их друг от друга, т.е. она обладает способностью к анализу. Из всех воспринятых сигналов животное отбирает лишь те, которые имеют непосредственное отношение к той или иной функции организма: к добыванию корма, сохранению целостности организма, размножению и т.д. В ответ на эти раздражения передаются импульсы соответствующим эффекторным органам (двигательным или секреторным).

Анализ и синтез раздражителей в простейшей форме способны осуществлять и периферические отделы анализаторов – рецепторы. Поскольку рецепторы специализированы в восприятии определённых раздражителей, следовательно, ими производится их качественное разделение, т.е. анализ определённых сигналов из внешней среды. При сложном строении рецепторного аппарата, например органа слуха, его структурными элементами могут различаться звуки неодинаковой высоты. Вместе с этим создаётся и комплексное восприятие звуков, что ведёт к их синтезу в одно целое.

Анализ и синтез, осуществляющиеся периферическими концами анализаторов, называют элементарным анализом и синтезом. Но возбуждение с рецепторов поступает также к центральным корковым концам анализаторов, где происходят более сложные формы анализа и синтеза. Здесь возбуждение в процессе образования условного рефлекса входит в контакт с многочисленными очагами возбуждения в других областях коры, что способствует объединению многочисленных раздражителей в единый комплекс, а также позволяет более тонко различать элементарные раздражители. Анализ и синтез, осуществляемые корковыми концами анализаторов, называются высшим анализом и синтезом.

В основе аналитической деятельности коры лежит процесс торможения, ограничивающий иррадиацию возбуждения. В результате анализа воспринимаемых раздражений возможна их дифференциация.

В окружающей среде постоянно меняется биологическое значение её отдельных элементов (раздражителей) и связь этих элементов с другими. В связи с этим в коре головного мозга постоянно меняются соотношения между анализом и синтезом. Оба процесса постоянно взаимосочетаются, и поэтому их рассматривают как единый аналитико-синтетический процесс, единую аналитико-синтетическую деятельность коры головного мозга.

Синтетическая деятельность коры делает возможным образование условных рефлексов на комплексы раздражителей и условных рефлексов второго и более высоких порядков.