Las concepciones tradicionales sobre la evolución del cerebro y la cognición de los vertebrados se han basado en la idea de scala naturae, según la cual los vertebrados pueden ordenarse en una escala ascendente en cuanto a tamaño y complejidad cerebrales. No obstante, los datos de la biología evolucionista y la neurobiología comparada disponibles en la actualidad ponen de manifiesto que esta visión es inadecuada. Los vertebrados no evolucionaron linealmente, sino que varias radiaciones derivadas de un antepasado común han evolucionado separadamente durante al menos 400 millones de años. Por lo tanto, ninguno de los grupos actuales puede considerarse como un paso o etapa intermedia de transición a otros, ni su cerebro puede ordenarse en una serie lineal de complejidad creciente. El cerebro de los vertebrados presenta un amplio rango de diversidad morfológica y de especializaciones adaptativas, producto de una larga historia de diversificación y de ramificaciones filogenéticas. En múltiples ocasiones se han producido incrementos en el tamaño y la complejidad cerebrales independientemente en las diferentes radiaciones de vertebrados. Sin embargo, a pesar de esta diversidad, el cerebro de todos los vertebrados presenta un patrón común de organización muy conservado. Puede reconocerse un alto grado de invariabilidad en el cerebro de los vertebrados a múltiples niveles, como los genes que especifican las diferentes regiones cerebrales, los procesos de desarrollo embrionario, los grupos celulares y sus conexiones, las principales vías ascendentes y descendentes, la neuroquímica y los sistemas de neurotransmisión, así como en las funciones de las regiones y circuitos cerebrales. Esta invariabilidad indica que muchas de las características básicas de la organización del sistema nervioso y de la conducta de los vertebrados ancestrales se han conservado en los descendientes vivientes. De esta forma, el cerebro de cada una de las especies de vertebrados vivientes puede concebirse como una variación de un plan de organización originario y común.