Cette dichotomie se reflète dans la structure du système nerveux. Les aires corticales, qui sont en relation avec le monde extérieur – le « milieu externe» [529] –, se situent à une des extrémités de la dichotomie. Il s’agit des aires corticales primaires motrices et sensorielles (Fig. 1-1, Fig. 1-2 and Fig. 1-3 et tableau 1.I) [77]. Celles-ci sont fortement spécialisées et possèdent la structure la plus complexe. Elles bénéficient d’une spécialisation fonctionnelle (motricité, sensibilité, etc.) et topographique (contralatérale, main ou jambe, etc.). Leur lésion entraîne des parésies circonscrites (cortex moteur primaire), des troubles sensitifs (cortex sensitif primaire) et des déficits du champ visuel (cortex visuel primaire). Le cortex auditif possédant des afférences provenant des deux oreilles, les troubles du cortex auditif ont plus rarement une expression clinique manifeste. Les aires motrices et sensorielles primaires ne possèdent pas de connexion directe entre elles. Elles sont cependant en relation étroite et réciproque avec leurs aires associatives [529].

Le cortex d’association unimodal est connecté avec le cortex primaire pour une seule modalité, bien qu’il soit connecté à d’autres aires associatives. Sa lésion conduit moins à des déficits topographiques circonscrits qu’à l’atteinte de fonctions circonscrites. Les lésions du cortex moteur associatif (ou cortex prémoteur) altèrent par exemple l’initiation de mouvements volontaires différenciés. Des lésions du cortex associatif somatosensoriel (sensitif, visuel ou auditif) entraînent des troubles de la reconnaissance dans la modalité concernée, bien que les stimulations soient perçues. Ainsi, un patient avec une lésion de l’aire associative sensitive notera au toucher la présence d’un objet, sera capable de le manipuler sans contrôle visuel, mais ne sera pas en mesure de le reconnaître. Lors de lésions du cortex associatif visuel ou auditif, le patient est capable de voir les objets ou d’entendre les bruits, mais sans pouvoir en reconnaître la signification.

À l’autre extrême de la dichotomie se trouve l’hypothalamus, qui traite les messages issus du « milieu intérieur » (une trop forte concentration en sodium dans le sang éveille la soif) et initie des fonctions autonomes (la fréquence cardiaque augmente à l’effort). L’hypothalamus est en contact étroit avec les structures limbiques, en particulier l’amygdale et le cortex orbitofrontal (figures 1.1). Sa lésion peut provoquer l’indifférence ou des réactions non contrôlées en réponse à des pulsions internes ou des stimuli externes. Les structures limbiques entretiennent un lien étroit par la boucle paralimbique avec les aires associatives corticales.