Співвідношення мас головного і спинного мозку максимально у людини (45: 1), високо у приматів і китоподібних (10-15: 1) і нижче у хижаків, комахоїдних (3-5: 1) і копитних (2,5: 1). У рептилій воно завжди менше одиниці, а у птахів складає 1: 2 - 5: 1. Спинний мозок за допомогою провідних шляхів (біла речовина) пов'язаний з руховим центром кори півкуль, що здійснюють вищий контроль над руховими актами і управління складними рухами. Спинні стовпи білої речовини складаються з висхідних до головного мозку волокон, що несуть імпульси від органів чуття і ентеро-рецепторів (аферентна інформація), тоді як в черевних стовпах переважають волокна, що несуть імпульси від мозку до м'язів та інших виконавчих органів (еферентна інформація). Короткі провідні шляхи пов'язують сусідні сегменти. Контроль вищих центрів головного мозку над роботою спинного мозку досягає у ссавців найбільшого рівня.
Ссавці мають 12 пар головних нервів; розвивається XI пара - додаткові нерви (n. accessorius). Крім іннервації основних органів почуттів (нюху, зору, слуху) і м'язової системи головні нерви беруть участь в утворенні вегетативної нервової системи, яка контролює так звані вегетативні процеси, що не підкоряються вольовому (безпідставного) контролю. Парасимпатична нервова система утворена черепними нервами довгастого мозку і спинномозковими нервами крижового відділу. Симпатична складається з нервових вузлів спинномозкових нервів шийного, грудного і поперекового відділів хребта. Основні системи органів забезпечені закінченнями обох систем. Паралельна іннервація пояснюється протилежно спрямованим впливом. Якщо імпульси однієї з них надають збудливу вплив на функції органу, то імпульси іншої системи зазвичай гальмують їх. Антагоністичний вплив, удосконалюючи регуляцію, значно розширює здатність виносити пригнічують або надмірно збудливі зовнішні впливи (стрес), збільшуючи шанси виживання організму в широкому діапазоні умов.
Органи почуттів по-різному розвинені в окремих загонах ссавців. На перше місце має бути поставлене зір для мешканців відкритих просторів, нюх і слух - для нічних і сутінкових тварин, що живуть в лісових і чагарникових біотопах, норніков і мешканців водойм.
Нюх ссавців ефективніше, ніж у інших наземних хребетних. Велика ємність здатність хеморецептора дозволяє розрізняти окремі специфічні речовини (запахи) або макросматікі ( косуля ) Їх поєднання, характерні для виду, групи особин і навіть індивідів. У різних загонів і окремих видів ссавців тонкість нюху неоднакова. Сумчасті, комахоїдні, гризуни, Неповнозубі , Більшість хижаків і копитних - так звані макросматікі, відрізняються високо розвинутим нюхом; воно використовується при орієнтації в просторі, пошуках їжі, в міжвидових і внутрішньовидових зв'язках. Більшість приматів і ряд інших ссавців мають менш чутливим нюхом (мікросматіков).
Органи нюху розташовуються в верхньо-задньої частини носової порожнини, де виникає складна система раковин, покрита слизовою оболонкою з нюхового епітелію з рецепторними клітинами, забезпеченими волосками. Аксони цих клітин об'єднуються в групи, утворюючи волокна, що входять в нюхові цибулини. Останні через ланцюг нейронів з'єднуються з центрами головного мозку. Складність будови нюхових раковин відповідає гостроті нюху.
У китоподібних наявність нюху і смаку заперечувалося і їх назвали аносматіков. Недавні дослідження показали, що дельфіни мають пахучі залози, що відкриваються біля анального отвору; тварини здатні визначати по слідах їх секрету напрямок минулого стада; вони сприймають запах крові як сигнал небезпеки. У ротовій порожнині вусатих китів є парні поглиблення на кінці верхньої щелепи, гомологічні якобсонова органу інших хребетних. У кореня язика зубастих китів розташовані довгасті ямки, що нагадують смакові сосочки інших ссавців. Мабуть, з їх допомогою кити розпізнають запахи і орієнтуються, розрізняючи течії з різними хімізмом. Мозок китоподібних хоча і відрізняється редукцією нюхових часток, але зберігає в корі півкуль структури, пов'язані з аналізом хімічних сигналів.
Слух у житті ссавців грає важливу роль. Цьому відповідає і складний пристрій голосового органу, що виробляє різноманітні звуки, часто утворюють складні поєднання, організовані в часі. За широтою звукового діапазону ссавці перевершують птахів , Широко використовуючи як надзвукові (вище 20 кГц), так і низькі частоти. Слух і звукова сигналізація обслуговують найважливіші життєві явища - пошуки їжі, розпізнавання небезпеки, упізнання особин свого і чужих видів, відмінність індивідів в групі (стаді або зграї), відносини батьків і дитинчат і багато іншого. Особливості слуху відрізняють різні загони. Так, для ехолокації летючі миші використовують переважно надзвукові частоти в межах 40-80 кГц (ультразвуки), але видають і низькочастотні звуки до 12 Гц (нечутні нашим вухом інфразвуки). Ще більш широкий діапазон, який використовується зубатими китами, - від декількох герц до двохсот кілогерц. Вусаті кити видають звуки низької частоти (1-2 кГц) великої сили і тривалості. Здатністю до ехолокації наділені комахоїдні ( землерийки ) І деякі гризуни, провідні норних спосіб життя. Різні діапазони використовуються одним видом для різних цілей - ехолокація і пошук видобутку на високих і надвисоких частотах, спілкування з особинами свого виду - на відносно низьких.
Орган слуху ссавців складається з трьох відділів: зовнішнього, середнього і внутрішнього вуха. Зовнішнє вухо (вушна раковина) і зовнішній слуховий прохід представляють звукову антену-фільтр, здатну відбирати і посилювати біологічно важливі для виду звуки, послаблюючи сторонні шуми. Ту ж роль виконує середнє вухо, в якому три слухові кісточки: молоточок, ковадло і стремечко - утворюють систему важеля, передає коливання більшої за величиною барабанної перетинки на меншу за площею мембрану овального вікна внутрішнього вуха, посилюючи ці коливання. Кістковий барабан, в який поміщена порожнину середнього вуха, утворює ряд камер - резонаторів, що підсилюють біологічно важливі звуки. У деяких видів, особливо норніков, вони іноді заповнені губчастої кісткової масою, що гасить паразитичні шуми. Середнє вухо євстахієвої трубою з'єднується із задньою частиною ротової порожнини, що забезпечує вирівнювання тиску повітря по обидві сторони барабанної перетинки.
Внутрішнє вухо розташоване в товщі скроневої кістки (в її кам'янистої частини) і складається з вестибулярного і слухового відділів. Вестибулярний відділ включає три півколових каналу і овальний мішечок; він служить органом рівноваги і сприйняття просторового положення тіла. Слуховий відділ утворений круглим мішечком і пов'язаної з ним равликом, в якій розташований кортів орган; функції останнього полягають в первинному аналізі, переважно частотному, і кодуванні звукових сигналів, які в обробленому вигляді передаються в слуховий центр (аналізатор) мозку. Равлик - спірально вигнута перетинкова трубка, що лежить в кістковому футлярі, - заповнена ендолімфою. В її центрі розташована йде по всій довжині базальнамембрана, на якій поперек натягнуті фібрили (слухові струни). До них торкаються чутливі клітини кортиева органу, що сприймають коливання слухових струн, налаштованих на різну частоту. Імпульси, сприйняті відчувають клітинами, передаються нейронам, аксони яких утворюють слуховий нерв. Такий механізм забезпечує тонкий аналіз частотного спектра і тимчасової організації звукового сигналу, прийнятого зовнішнім вухом і переданого посиленим через середнє внутрішнього вуха.
Звуки ссавців в більшій частині виробляються коливаннями голосових зв'язок верхньої гортані. Ультразвукові сигнали кажанів генеруються апаратом рота або носа. У китоподібних в утворенні звуків беруть участь гортань в цілому, краю хрящів, повітряні мішки носового проходу і зовнішнє дихало. Крім голосу деякі ссавці використовують механічні звуки: клацаніе.і скреготіння зубами (хижаки, деякі гризуни і копитні, примати), стукіт рогами, удари ногами об грунт (багато нірні мешканці, копитні), шум від тертя голок ( дикобраз ) і т.п.
Зір служить третім основним почуттям ссавців. Для деяких звірів, що ведуть переважно денний спосіб життя і населяють відкриті біотопи, велика частина сприйнятої інформації надходить через зоровий канал. Значення зору зменшується у мешканців лісів, заростей або трав'яного покриву. У норніков очі іноді перестають функціонувати, зарастая шкірою (деякі кроти, слепиши ), Або реєструють лише зміни освітленості (слепушонки, прометеева полівка). У китоподібних очі використовуються лише для ближньої орієнтації. Очі ссавців розташовані або з боків голови, забезпечуючи майже круговий огляд, при якому бінокулярний зір обмежена невеликим сектором, або фронтально. В останньому випадку загальний огляд скорочується, але поле бінокулярного зору збільшується. Перший тип переважає у копитних і гризунів, постійно очікують нападу ворогів; другий характерний для мавп, провідних деревний спосіб життя, яким необхідно точно визначати відстані при стрибках з гілки на гілку, і для частини хижаків, особливо котячих , Які, нападаючи з засідки, повинні точно фіксувати відстань до жертви. Відносна величина очей зростає у тварин з більш гострим зором і у звірів, з нічною активністю.
Око ссавців одягнений зовнішньою оболонкою (склерою) з волокнистої тканини, У передній частині склера переходить в прозору рогівку. Під склерою лежить судинна оболонка з кровоносними судинами, що живлять очей. Між склерою і судинною оболонкою у деяких звірів є шар клітин з кристалами, утворює відображає світлові промені дзеркальце (tapetum), що обумовлює "світіння" очі відбитим світлом (хижаки, копитні). Потовщені, судинна оболонка спереду переходить в радужина і війкового тіло (м'язи), за допомогою якої відбувається акомодація ока зміною форми кришталика. Райдужна оболонка відіграє роль діафрагми, регулюючи освітленість сітківки зміною величини зіниці. Кришталик галактика форми відносно малий у денних ссавців і різко збільшується у ведуть нічний спосіб життя.
До внутрішньої сторони судинної оболонки прилягає сітківка з зовнішнього пігментного і внутрішнього світлочутливого шарів. Колбочки не містять жирових крапель. Відмінності між видами зводяться до варіацій у співвідношенні паличок і колбочок, коливаннях загального числа рецепторних клітин і їх кількості на одне волокно зорового нерва. У норних тварин число рецепторних клітин і волокон нерва мінімально (по Нікітенко, 1969): у слепиша у всій сітківці 800 тис. Рецепторів і 1900 волокон в зоровому нерві (співвідношення 420: 1). У нічних видів і мешканців заростей воно вище: у їжака 6,7 млн. Рецепторів на 8400 волокон (760: 1), у желтогорлая миші 19,6 млн. І 28 800 (680: 1). Ще більше це число у мешканців відкритих ландшафтів: так, у зайця-русака 192,6 млн. Рецепторів і 167 400 волокон (115: 1). У макаки-резусу (примати) 124,4.млн. рецепторів на 1,2 млн. волокон (105: 1), а у кожана (Кажани) лише 8,9 млн. Рецепторів на 6900 волокон (100: 1). Кількість рецепторних клітин, в середньому припадають на одне нервове волокно зорового нерва, найменше у приматів; це дозволяє виявляти в даному об'єкті більше деталей.
