Keskiaivot, jotka tunnetaan myös nimellä mesencephalon, aktivoituvat vastauksena tiettyihin ärsykkeisiin. Se reagoi sekä kehon sisäisiin signaaleihin että ulkoisiin tapahtumiin. Keskiaivojen aktivointia koskevassa tutkimuksessa tarkastellaan, mitkä aivojen alueet reagoivat annettuihin ärsykkeisiin ja miten ne vaikuttavat oppimiseen ja muihin toimintoihin, jotka vaativat monimutkaisempaa aivotoimintaa. Ihmiset, jotka ovat erityisen kiinnostuneita tästä aiheesta, voivat hakea osallistumista aivotutkimuksiin, joissa tutkijat skannaavat kohteidensa aivot, kun he ovat alttiina erilaisille ärsykkeille.
Tämä aivojen osa on osa aivorunkoa, joka sijaitsee tämän rakenteen ja korkeamman tason aivokuorten välissä, jotka ovat vastuussa kriittisestä ajattelusta, kielestä ja muusta monimutkaisesta toiminnasta. Signaalit ylemmistä ja alemmista aivoista kulkevat keskiaivojen läpi ja aktivoivat ne, kun ne kulkevat läpi, jotta neuronit voivat määrittää, mihin tiedot reititetään. Keskiaivojen aktivointi voi myös suoraan hallita joitain prosesseja, kuten silmien liikkeitä ja kiihottumiseen liittyviä fysiologisia prosesseja.
Kun ärsykkeitä esiintyy kehon sisällä, välittäjäaineiden kaskadi lähettää signaalin aivorungon kautta keskiaivoihin, missä se päättää, mitä tiedoille tehdä. Se voi siirtää sen toiselle aivojen alueelle tai ryhtyä toimiin suoraan prosessin säätämiseksi, kuten sisäinen lämpötilan säätö. Keskiaivot aktivoituvat myös vastauksena ulkoisiin ärsykkeisiin, kuten näkyihin ja ääniin, käsittelevät tietoa ja niputtavat sen sopivaan paikkaan muualla aivoissa.
Tällä rakenteella on rooli assosiatiivisessa oppimisessa, ja tutkimukset viittaavat siihen, että koehenkilöt reagoivat voimakkaammin tietyntyyppisiin ärsykkeisiin kuin toisiin ja osoittavat valikoivaa keskiaivojen aktivoitumista. Tämä voi heijastaa ihmiskunnan historiaa, joka olisi pitänyt sovittaa erityisesti ärsykkeisiin, jotka saattavat olla vaarallisia. Kyky käsitellä ja reagoida nopeasti tietoihin kuten lähestyvä saalistaja olisi antanut varhaisille ihmisille mahdollisuuden selviytyä siirtämällä geeninsä seuraavalle sukupolvelle.
Jotkut mielisairaudet, erityisesti skitsofrenia, näyttävät häiritsevän keskiaivojen aktivoitumista. Tällä voi olla merkitystä hallusinaatioiden, harhaluulojen ja muiden mielenterveysongelmaisten ihmisten ilmiöiden kehittymisessä. Lääkkeiden tarjoaminen tällaisille potilaille voi auttaa normalisoimaan niiden välittäjäaineita tukahduttamaan tällaiset kokemukset kontrolloimalla reittejä, jotka liittyvät keskiaivojen aktivointiin ja muihin neurologisiin prosesseihin. Vaihteleva menestys lääkkeissä psykiatristen potilaiden keskuudessa tapahtuu, koska jokainen aivot ovat hieman erilaiset, ja lääkkeet voivat vaikuttaa potilaisiin eri tavoin.