大脑皮层的主要机能区域有感觉区、运动区、言语区和联合区。
大脑皮层感觉区包括机体感觉区、视觉区、听觉区、嗅觉区、味觉区。感觉区主要接受来自各种感觉器官的神经冲动，并对传递的信息进行整合与加工。
其中，视觉区位于枕叶内，接受在光刺激的作用下由眼睛输入的神经冲动，产生初级形式的视觉。如果视觉区受到破坏，即使眼睛的功能正常，人也会完全丧失视觉。听觉区位于颞叶，接受在声音的作用下由耳朵传入的神经冲动，产生初级形式的听觉。如果听觉区受损，即使耳朵的功能正常，人也会丧失听觉。机体感觉区位于中央沟后回的左右脑顶叶部位，接受由皮肤、肌肉和内脏器官传入的感觉信号，产生触压觉、温度觉、痛觉、运动觉和内脏感觉等。躯干、四肢在机体感觉区的投射关系是上下倒置、左右交叉的。头部在感觉区的投射是正直的。身体各部位投射面积的大小取决于它们在机能方面的重要程度，如手、舌、唇在人类生活中有重要作用，因而投射面积较大。
大脑皮层运动区位于中央沟前回的左右脑顶叶部位，主要功能是发出动作指令，支配、调节身体的姿势、位置及躯体各部位的运动。躯干、四肢的投射关系是上下倒置、左右交叉的。头部的投射是正直的。身体各部位在运动区的投射面积的大小取决于它们在机能方面的重要程度。大脑皮层言语区主要定位在大脑左半球，由较广大的脑区组成（在额叶），是高级心理机能和运动控制的中枢，具有运动控制和进行认知活动（如决策、计划、目标设定等）功能。言语区一般分为运动性言语区、听觉言语区、视觉言语区和书写区。
大脑皮层其余具有范围更广的联合功能区域，为皮层联合区。联合区不接受任何信息的直接输入，很少直接支配身体的运动，主要功能是将来自不同感觉器官的信息加以连接、整合和加工，即对信息进行综合处理。（感觉联合区位于感觉区附近的区域，它从感觉区接受信息，并进行高水平的组织。运动联合区位于运动区前方，负责协调精细活动。前额联合区位于运动区和运动联合区前方，与注意、记忆、问题解决密切联系。）大脑皮层联合区及其机能使来自不同感觉的信息整合起来，以对环境刺激信息做出适当反应。
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