Головной мозг во многих отношениях высокодифференцирован, однако по ряду
показателей сохраняет весьма примитивные признаки, отсутствующие у
представителей других отрядов млекопитающих. Вес головного мозга в абсолютных
цифрах достигает наибольшей величины среди млекопитающих, но относительно веса
тела он незначителен (особенно у крупных китов). Вес мозга у белухи равен 2180 -
2340 г, у финвала - 6,5 - 7,2 кг, у кашалота - 7 - 8 кг. В укороченном, имеющем
округлую форму головном мозгу крупные извилины и борозды располагаются в
продольном направлении. Характерно сильное развитие коры полушарий переднего
мозга. В коре находятся все без исключения палеокортикальные, архикортикальные и
межуточные области. Мозжечок достигает больших размеров (до 1/5 веса всего
мозга). Гипофиз сильно развит.
Особенности строения головного мозга китообразных связаны с высокой
степенью развития высшей нервной деятельности этих животных. Многие виды
китообразных легко приручаются и хорошо дрессируются. По уровню высшей нервной
деятельности некоторых китообразных (например, афалину) можно поставить в ряд с
высшими млекопитающими, хотя и ниже, чем антропоидных обезьян Характерна
редукция обонятельной доли мозга (rhinocephalon). Обонятельная луковица (bulbus
olfactorius) у большинства китообразных отсутствует. У афалины (Tursiops
truncatus) отмечены следующие особенности мозга китов: заметный изгиб между
средним и промежуточным мозгом (mesencephalon и diencephalon), редукция
тактильной таламической области, очевидно, связанная с отсутствием волос у
взрослых животных (это относится к большинству зубатых китов), сильное развитие
п. ventralis medialis, по-видимому, свидетельствует о том, что у китов есть
чувства вкуса (хотя многими исследователями это отрицается), и некоторые другие.
У некоторых зубатых китов (нарвал, гринда, белуха, морская свинья) описаны
своеобразные ямки с маленькими выростами на дне, расположенные в небольшом числе
на поверхности корня языка и функционирующие, очевидно, как органы химического
восприятия; в них найдены вкусовые луковицы. В этих образованиях много выводных
протоков белковых и слизистых желез.