Derde van vijf achter elkaar gelegen embryonale hersenblaasjes bij gewervelde dieren; vormt belangrijke schakelcentra voor de auditieve en visuele waarneming
Bij alle gewervelde dieren bestaan de hersenen in aanleg uit vijf achter elkaar gelegen blaasjes, in feite verwijdingen van het frontale uiteinde van de neurale buis. Het derde hersenblaasje, het mesencephalon, is van het daarachter gelegen vierde hersenblaasje gescheiden door een opvallende insnoering, de cerebrale isthmus. De isthmus speelt een belangrijke rol in de ontwikkeling van de hersenen omdat van hieruit zowel naar voren als naar achteren organiserende signalen uitgaan.
Het dak van het mesencephalon ontvangt links en rechts de oogzenuwen die elkaar kruisen in het diencephalon (chiasma opticum). Het mesencephalon-dak heeft bij vissen de vorm van twee opvallende welvingen, de corpora bigemina, ook genoemd tectum opticum. Het geeft aan dat het gezichtsvermogen voor vissen een belangrijk zintuig is. Bij de reptielen welft het cerebellum (kleine hersenen) over het tectum opticum zodat het niet meer van boven zichtbaar is. Bij zoogdieren is het tectum opticum naar de hersenstam verschoven als colliculus superior; het is via de thalamus verbonden met de visuele cortex in de achterhoofdskwab van de neocortex.
De zijwand van het mesencephalon vormt aan weerszijden een halfcirkelvormige verdikking, de torus semicircularis. Dit is het gebied waar de auditieve informatie van het gehoororgaan (cochlea) ontvangen wordt, veel bestudeerd bij amfibieën en reptielen. Bij zoogdieren ligt dit gedeelte als colliculus inferior in de hersenstam. Het is via de thalamus verbonden met de auditieve cortex (gebied van Wernicke) in de temporaalkwab van de neocortex.
Bij de overgang van reptielen naar zoogdieren zijn, mede in verband met de bovenwaartse uitbreiding van het telencephalon, de onderdelen van het mesencephalon ingrijpend gereorganiseerd, waardoor de homologieën onzeker zijn.
