თავის ტვინის ფუნქციები ერთდროულად საიდუმლოებით მოცულიცაა და აღმაფრთოვანებელიც. ყველა ფიქრი, რწმენა, მოგონება, ქცევა და განწყობილება თავის ტვინში წარმოიშობა. ტვინი არის აზროვნებისა და მთელი სხეულის მაკონტროლებელი ცენტრი. იგი განაგებს მოძრაობას, შეხებას, ყნოსვას, გემოვნებას, სმენასა და მხედველობას. მისი მეშვეობით ადამიანებს შეუძლიათ წარმოთქვან სიტყვები, გამოიყენონ ციფრები და იანგარიშონ, შექმნან მუსიკა და ისიამოვნონ მისით, იცნონ გეომეტრიული ფიგურები, ურთიერთობა იქონიონ სხვებთან, წინასწარ დაგეგმონ მომავალი ან, სულაც, იოცნებონ.

შინაგანი ორგანოებიდან, სხეულის ზედაპირიდან, თვალებიდან, ყურებიდან, ცხვირიდან და პირიდან წამოსულ ყველა სიგნალს ტვინი იღებს. ის შემდგომ რეაგირებს ამ სიგნალებზე კიდურების მოძრაობით, სხეულის პოზის ან შინაგანი ორგანოების მუშაობის სიჩქარის შეცვლით. ტვინი ასევე არეგულირებს განწყობილებას, სიფხიზლესა და ცნობიერებას.

ჯერჯერობით არ შექმნილა კომპიუტერი, რომლის ფუნქციებიც მიუახლოვდებოდა ადამიანის ტვინის შესაძლებლობებს. თუმცა, ეს ურთულესი და დახვეწილი ორგანო მსხვერპლსაც მოითხოვს. მას მუდმივად ესაჭიროება საკვები ნივთიერებებით მომარაგება. ტვინს განუწყვეტლივ უნდა მიეწოდებოდეს ჟანგბადისა და სისხლის საკმაოდ დიდი რაოდენობა – ის მოიხმარს გულიდან წამოსული სისხლის დაახლოებით 20%-ს. თუკი ტვინის მომარაგება 10 წამზე მეტი დროის განმავლობაში შეწყდა, ადამიანი გონებას დაკარგავს. ჟანგბადის ნაკლებობის დროს ან მაშინ, როცა სისხლში შაქრის (გლუკოზის) დონე ძალიან დაბალია, ტვინს ნაკლები ენერგია მიეწოდება და შესაძლოა იგი სულ რამდენიმე წუთში სერიოზულად დაზიანდეს. თუმცა, არსებობს რამდენიმე მექანიზმი, რაც იცავს ტვინს ასეთი გართულებებისგან. მაგალითად, თუკი ამ ორგანოს შედარებით ნაკლები სისხლი მიეწოდება, იგი მაშინვე აძლევს სიგნალს გულს, რომ მან უფრო სწრაფად და ძლიერად იმუშაოს, უფრო მეტი სისხლი გადატუმბოს. თუკი შაქრის დონე სისხლში ძალიან დაბლა ეცემა, ტვინი სიგნალს თირკმელზედა ჯირკვლებს უგზავნის, რათა მათ გამოყონ ნივთიერება ეპინეფრინი (ადრენალინი), რომელიც იწვევს ღვიძლში შენახული შაქრის გამოთავისუფლებას.

ტვინი ასევე დაცულია თხელი, სისხლ-ტვინის (ჰემატოენცეფალური) ბარიერით, რაც ხელს უშლის სისხლიდან ტოქსიკური ნივთიერებების შეღწევას მასში. ტვინში, განსხვავებით ორგანიზმის დანარჩენი ნაწილებისგან, კაპილარების კედლების შემქმნელი უჯრედები მჭიდროდაა დაკავშირებული ერთმანეთთან (კაპილარები ორგანიზმის უწვრილესი სისხლძარღვებია, რომელთა მეშვეობითაც სისხლსა და ქსოვილებს შორის საკვები ნივთიერებებისა და ჟანგბადის მიმოცვლა ხორციელდება). სისხლ-ტვინის ბარიერი საშუალებას არ აძლევს ზოგიერთ ნივთიერებას, შეაღწიოს ტვინში. მაგალითად, პენიცილინს, ბევრ ქიმიოთერაპიულ საშუალებასა და ცილების უმრავლესობას არ შეუძლია ტვინში გადასვლა. მეორე მხრივ, ალკოჰოლს, კოფეინსა და ნიკოტინს შეუძლიათ გადალახონ ბარიერი. ზოგიერთი წამალი, მაგალითად, ანტიდეპრესანტები, ისეა შექმნილი, რომ შეძლონ ტვინში მოხვედრა. ზოგი ნივთიერება კი, რომელიც აუცილებელია ტვინისთვის, მაგ. შაქარი და ამინომჟავები, ადვილად ვერ გადის ბარიერს. თუმცა, მათთვის არსებობს სპეციალური გადამტანი სისტემები, რომლებსაც ეს საჭირო ნივთიერებები ტვინში გადააქვთ.

ტვინი ელექტრული იმპულსების მეშვეობით ფუნქციონირებს. ამ სიგნალებს ნერვული უჯრედები, ნეირონები წარმოქმნიან. ისინი ასევე გადაამუშავებენ და ინახავენ ინფორმაციას. იმპულსები ტვინში ნერვული ბოჭკოების გასწვრივ ვრცელდება. იმის მიხედვით, თუ რამდენად ფხიზლადაა ადამიანი და რას აკეთებს იგი, ამ ორგანოს სხვადასხვა უბანი სხვადასხვა ინტენსივობით მუშაობს. ტვინს სამი მთავარი ნაწილი აქვს: დიდი ტვინი, ტვინის ღერო და ნათხემი. თითოეულ მათგანში ცალკე გამოიყოფა უბნები, რომელთაც სპეციფიკური ფუნქციები გააჩნიათ.

დიდი ტვინი თავის ტვინის უდიდესი ნაწილია. იგი მკვრივი, ხვეულებად განლაგებული ქსოვილისგან შედგება. გარეთა ფენას ტვინის ქერქი ანუ რუხი ნივთიერება ეწოდება. მოზრდილებში მთელი ნერვული სისტემის უჯრედების უმრავლესობა სწორედ ქერქშია განთავსებული. მის ქვეშ თეთრი ნივთიერებაა, რომელსაც ძირითადად ქერქისა და ნერვული სისტემის სხვა ნაწილების დამაკავშირებელი ბოჭკოები ქმნიან.

დიდ ტვინში ორ ნახევარს გამოყოფენ – მარჯვენა და მარცხენა ნახევარსფეროებს. მათ შუაში ხიდივით გადებული ბოჭკოები, ე.წ. კორძიანი სხეული აკავშირებს. თითოეული ნახევარსფერო თავის მხრივ იყოფა შუბლის, თხემის, კეფისა და საფეთქლის წილებად. ყველა მათგანს სპეციფიკური ფუნქცია აქვს, მაგრამ, როგორც წესი, ორივე ნახევარსფეროს სხვადასხვა წილი ერთად მუშაობს ხოლმე.

შუბლის წილს ევალება:

• დასწავლილი მოძრაობების კონტროლი, მაგ. წერა, მუსიკალურ ინსტრუმენტზე დაკვრა, თასმების შეკვრა

შუბლის წილის უბნები, როგორც წესი, სხეულის საპირისპირო მხარის მოძრაობებს აკონტროლებს. მაგ. მარჯვენა წილი – მარცხენა ხელს. ადამიანთა უმრავლესობაში მეტყველების ცენტრები ძირითადად მარცხენა შუბლის წილშია მოთავსებული.

თხემის წილს შემდეგი ფუნქციები აქვს:

•ორგანიზმის სხვა ნაწილებიდან მომავალი მგრძნობელობითი ინფორმაციის გადამუშავება

კეფის წილის ფუნქციებია:

საფეთქლის წილს შემდეგი ფუნქციები აქვს:

დიდი ტვინის ფუძეში ნერვული უჯრედების დიდი ჯგუფები – ქერქქვეშა ბირთვები, თალამუსი და ჰიპოთალამუსია მოთავსებული. ქერქქვეშა ბირთვების ფუნქცია მოძრაობების კოორდინაცია და მისი სინატიფის უზრუნველყოფაა. თალამუსი ტვინის უმაღლესი დონეებისკენ (ქერქისკენ) მიმავალ და იქიდან მომავალ მგრძნობელობით ინფორმაციას ახარისხებს. მისი მეშვეობით შევიგრძნობთ ზოგადად ტკივილს, შეხებასა და ტემპერატურას. ჰიპოთალამუსი ორგანიზმის ავტონომიურ ფუნქციებს არეგულირებს: ძილ-ღვიძილს, სხეულის ტემპერატურას, მადასა და წყლის ბალანსს.

სპეციფიკური ნერვული ბოჭკოები – ე.წ. ლიმბური სისტემა – ჰიპოთალამუსს აკავშირებს შუბლისა და საფეთქლის წილებთან, ჰიპოკამპთან, ნუშისებრ სხეულთან. ლიმბური სისტემა აკონტროლებს ემოციების განცდასა და გამოხატვას, ორგანიზმის ავტომატურ ფუნქციებს. ემოციების (შიში, სიბრაზე, სიამოვნება, სევდა) მეშვეობით ადამიანებს უადვილდებათ ურთიერთობა ერთმანეთთან და ფიზიკურ, ფსიქოლოგიურ სტრესთან გამკლავება. ჰიპოკამპი ასევე ჩართულია მოგონებების ფორმირებასა და გახსენებაში. სწორედ ლიმბური სისტემის გამოა, რომ ემოციურად დატვირთული მოგონებები უფრო ადვილად და მძაფრად გვახსენდება, ვიდრე ჩვეულებრივი.

ტვინის ღერო თავის ტვინსა და ზურგის ტვინს აკავშირებს ერთმანეთთან. მის ზემო ნაწილში, ღრმად, ნერვული უჯრედებისა და ბოჭკოების ქსელი – ბადისებრი ფორმაციაა მოთავსებული. ეს სისტემა სიფხიზლესა და ცნობიერებას აკონტროლებს. ტვინის ღეროს ასევე ევალება ორგანიზმის უმნიშვნელოვანესი პროცესების – სუნთქვის, ყლაპვის, წნევის, გულისცემის რეგულაცია და ასევე, სხეულის მდებარეობის შენარჩუნება. თუკი მთელი ღერო დაზიანდა, ცნობიერება იკარგება, ეს ავტომატური პროცესები ირღვევა და ადამიანი იღუპება.

ნათხემი, რომელიც დიდ ტვინსა და ტვინის ღეროს შორის არის მოთავსებული, სხეულის მოძრაობებს აკონტროლებს. იგი ქერქიდან და ქერქქვეშა ბირთვებიდან იღებს ინფორმაციას კიდურების მდებარეობის შესახებ და უზრუნველყოფს მათ ზუსტ და ნატიფ მოძრაობას. ეს კუნთთა ტონუსის მუდმივი კონტროლის საშუალებით ხერხდება. ნათხემი ტვინის ღეროში კარიბჭის ბირთვებს უკავშირდება, რომლებსაც, თავის მხრივ, კავშირი აქვთ წონასწორობის ორგანოსთან (ნახევრადრკალოვან არხებთან) შიგნითა ყურში. ისინი ერთად წონასწორობის შეგრძნებას უზრუნველყოფენ. ნათხემი ნასწავლ მოძრაობებს მეხსიერებაში ინახავს. შედეგად, მაგალითად, ბალერინებს, შეუძლიათ რთული, მაღალკოორდინირებული ილეთები სწრაფად და წონასწორობის დარღვევის გარეშე შეასრულონ.

ორივე, თავისა და ზურგის ტვინი, დაფარულია დამცავი ქსოვილის სამი ფენით, რომელთაც ტვინის გარსები ეწოდებათ. ყველაზე შიგნით მდებარეობს თხელი რბილი გარსი. იგი ზედ ეკვრის თავისა და ზურგის ტვინს. შუა ფენა ნაზი, ობობას ქსელის მსგავსი არაქნოიდული გარსია. არაქნოიდულ და რბილ გარსებს შორის მდებარე სუბარაქნოიდულ სივრცეში თავ-ზურგტვინის სითხისთვის განკუთვნილი არხია. ეს სითხე მოძრაობს ტვინის ზედაპირზე გარსებს შორის, ავსებს ტვინშიდა სივრცეებს (ოთხ პარკუჭს) და იცავს თავისა და ზურგის ტვინს უეცარი შერყევისგან, მცირე დაზიანებებისგან. ტყავისებრი მაგარი გარსი ყველაზე გარეთა და მკვრივი ფენაა. ტვინი და მისი გარსები გარედან დაცულია მყარი ძვლოვანი სტრუქტურით – თავის ქალათი.