Matelijan aivoilla on klassisen aivotieteen teorian mukaan vastaavat rakenteet nisäkkäiden, myös ihmisten, aivoissa. Kolmiyhteisten aivojen teorian mukaan matelijan aivot, jotka ovat huolissaan vaistosta ja selviytymisestä, kehittyivät ensimmäisenä evoluutiohistoriassa. Olennot, kuten nisäkkäät, kehittivät matelijoiden aivojen pohjalle monimutkaisempia aivojen rakenteita, mikä mahdollisti ajatuksen, tunteen ja itsetuntemuksen. Aivotutkimukset ovat sittemmin osoittaneet, että kolmiyhteinen aivoteoria on parhaimmillaan yksinkertaistettu; se on kuitenkin edelleen suosittu median ja suuren yleisön keskuudessa.
Neurotieteilijä ja lääkäri Paul D. Tämä yhdistettynä tietoon siitä, että basaaliset ganglionit ovat vahvasti mukana motorisissa toiminnoissa, sai MacLeanin uskomaan, että aivojen kehitys vastasi evoluutiokehitystä. Matelijat kehittyivät ensin evoluutiohistoriassa, jota seurasivat nisäkkäät ja sitten ihmiset, joten hän järkeili, että aivot voitaisiin samoin jakaa osiin kehityksen monimutkaisuuden perusteella.
MacLeanin teoriassa basaaliset ganglionit, joita hän kutsui matelijoiden aivoiksi, hallitsivat perusvaistoja, kuten aggressiota ja alueellisuutta, käyttäytymistä, joka voidaan havaita matelijoilla ja nisäkkäillä, mukaan lukien ihmiset. Väliaivojen aivojen rakenteet, joita hän kutsui “limbiseksi järjestelmäksi”, hallitsivat korkeampia toimintoja, jotka ovat välttämättömiä nuorten kasvattamiseksi, mutta eivät välttämättömiä matelijoilla, jotka yleensä munivat munia sen sijaan, että synnyttäisivät ja kasvattaisivat eläviä nuoria. Vain korkeammista nisäkkäistä löytynyt neokorteksi mahdollisti kielen, päättelyn ja tietoisen ajattelun kehittymisen ihmisissä.
Myöhemmät aivojen ja eläintieteen löydöt ovat osoittaneet, että kolmiyhteinen aivoteoria ei ole tarkka malli. Esimerkiksi olennot, kuten linnut, kykenevät käyttämään alkeellisia työkaluja ja kieltä uuskorteksin puutteesta huolimatta. Jotkut aivotoiminnot, joiden uskottiin matelijan aivojen hallitsevan, ovat sittemmin havaittu sisältävän aivojen eri alueita. Evoluutiokehitys ei myöskään ole niin yksinkertaista kuin aiemmin luultiin, ja se kiistää edelleen MacLeanin kehitysmallin.
Kolmiyhteiset aivot ja matelija -aivot ovat edelleen populaarikulttuurin ja aivotoimintoihin liittyvien uskomusten kiinnikkeitä. Astrofysiikan Carl Saganin suosittu tieteellinen bestseller ”The Dragons of Eden” esitti kolmiyhteisen aivoteorian laajalti 1970 -luvulla. Uraauurtavassa graafisessa romaanissaan “Elektra Assassin” sarjakuvataiteilija Frank Miller antoi hahmolleen Elektralle mahdollisuuden toimia vain “matelijan aivojensa” kanssa, jolloin hän pystyi toimimaan vaistomaisesti ja häikäilemättömästi vaarassa.