注意前方
由于生物在运动时，通常会以身体的某一端作为前进端。因此前进端的信息对于运动、猎食、躲避、寻找配偶等行为就显得格外重要。在仅拥有原始神经索的生物身上，前进端的神经索并没有特别发达，它们也因此陷入了无法物尽其用的窘境。不过在进化的压力下，这个状态迅速出现改变，在身体前进端有较强感官能力的生物很快脱颖而出。
想要让身体的前进端出现较强的感官能力，就必须拥有两个要素。第一个要素，就是要把感觉受器放在身体的前进端，例如置于前端的感光系统、嗅觉系统等。另一个要素，就是要拥有专门用来处理这些感官信息的特化神经网络。
当感觉器官和前端特化的神经区域都出现之后，身体的前进端才称得上是真正的“头部”，此时生物也开始进化出内在定位系统，如此才能随时知道头与身体的相对位置，以利于运动和转向。于是神经索前端的“脑”终于有了雏形！
最原始的脑，就只是神经索前端的三个特别发达的区域：前脑（Forebrain）、中脑（Midbrain）和后脑（Hindbrain）。前脑负责处理嗅觉和视觉，后脑负责处理来自头部的感觉（触觉和味觉）、内脏感觉、平衡感以及听觉。至于中脑，则负责整合感觉信息以进行转向和逃跑等运动控制。
在人脑中，前脑进变成了大脑皮质、边缘系统、视丘和下视丘。后脑进变成小脑、脑桥和延髓。中脑则包括了上丘与下丘，分别和视觉与听觉信息处理有关。
先安内：集权，集权，再集权
在第二章的最后，我们曾经看到体细胞的最后反扑。现在，在由简单生物逐渐进化成复杂人类的这条路上，神经系统已经进变成中枢神经系统，而体细胞也已经完全丧失了反抗能力，只能乖乖服从神经系统的领导。除此之外，体细胞和其他生理系统的某些“权力”，也正在被中枢神经系统一步步地蚕食鲸吞。
比方说，在神经系统出现之前，生物体对环境刺激做出的运动反应必须依靠地方自治：局部的神经和肌肉活动。当一个部位被刺激时，只有该部位的肌肉能够做出回应。但是在神经系统介入接管之后，局部的刺激就会被传导回中枢神经系统，帮助生物体做出更全面且灵活的反应，成为中央集权的模式。
在生存竞争的过程中，这种“中央集权型生物”的可塑性和应变弹性远远超过了“地方自治型生物” 。以海绵为例，由于缺乏中枢神经系统，它们在受到刺激时，身体只有在受刺激的部位会出现反射式的局部收缩。相较之下，具有复杂中枢神经系统的生物如人类，在受到刺激时，则会根据周遭的其他信息做出多样化且充满弹性的回应，例如肩膀受到触碰时，我们可能会根据当时的环境而选择无视刺激、热情回应，或做出防卫性的反应。
同样地，神经系统出现前的内分泌机制，也是宛如军阀一般四处割据为王。例如在海绵以及扁盘动物门中的丝盘虫等没有中枢神经系统的生物身上，可以观察到各种能够分泌激素的表皮细胞 。在这些生物的身体中，有许多部位的细胞都有内分泌的能力，这些部位彼此协调不易，而且各种激素都必须通过缓慢的扩散，才能影响到身体其他部位。
中枢神经系统发展出来后，很快就把内分泌系统的主导权收回手中。前脑中的下视丘和脑下垂体，变成了内分泌系统的首脑，强力主宰了身体的内分泌系统。至于体内的各种消化、循环、呼吸等系统，也在交感神经和副交感神经的支配下，全面俯首称臣。
后攘外：军备竞赛正式开始
中枢神经系统大权在握之后，内部始称安定。但是，巨大的进化压力仍然不断来自个体之间的竞争。当各种生物都开始出现神经系统之后，同类个体之间的生存竞争，以及不同种类生物之间的掠食与逃生竞赛，也变得越来越白热化。此时神经系统一方面强化自身对于内部资源的掌控，同时也积极把取得的资源用于大脑的军备竞赛，以便和其他个体竞争。而这场大脑军备竞赛，可能正是知名的“寒武纪生命大爆发”（Cambrian Explosion）的始作俑者。
寒武纪生命大爆发
寒武纪时期（Cambrian Period）距今约五百四十二亿年前。根据世界各地的化石群证据，在寒武纪短短的前后两千万年之内，物种化石出现爆炸性的增长，动物界大多数的“门”几乎全部都出现在这一个时期。
最早的寒武纪化石记录，是1689年牛津博物馆的三叶虫化石。在1859年查尔斯·罗伯特·达尔文（Charles Rokert Darwin）写下《物种起源》（感谢王道还教授指出，本书最早的中译本译者是马君武，书名为《物种原始论》）前，各种关于寒武纪生命大爆发的化石证据就已经相当明确。达尔文对于寒武纪大爆发的现象，一直感到头痛不已，他认为这个现象可能是对进化论学说的最大挑战。在《物种起源》中他也坦言：“为何寒武纪之前没有丰富的化石，我找不出令人满意的答案。”
甚至到了今日，寒武纪大爆发的原因依然成谜。
有些人完全否定寒武纪生物大爆发。他们认为，生物物种其实一直以持续稳定的速度在进化，但因地球在寒武纪之前没有稳定的岩层，所以不容易形成化石。另一种类似的想法认为，生物可能在寒武纪时才进化出坚硬躯壳，因此才能形成化石。换言之，寒武纪大爆发并不是物种大爆发，而只是化石大爆发。
也有人认为，寒武纪大爆发真的是物种上的大爆发。他们认为寒武纪时期的地球大气中，可能已经出现臭氧层，并且累积了足够的氧气，因此当时的环境或许极有利于生物生长，而导致新物种爆发。另外也有理论认为，当时可能出现了物种入侵而导致进化波动，例如某些掠食性动物可能无意间侵入了原本稳定的生态系统之中，导致进化压力上升，并因此促进了生态系统中的物种歧异度。
还有一些理论认为，上述其中几种因素可能同时都成立。例如生物学家派克（Andrew Parker）在2003年提出了“光开关”理论（Light Switch Theory） ，他认为当寒武纪的三叶虫进化出第一只眼睛时，生存环境立刻出现了剧变。拥有视觉的三叶虫，摇身一变成为最顶尖的掠食者。为了抵抗视觉生物的袭击，各种生物们开始进化出坚硬的外壳，因此它们才有机会形成化石保留下来。
换言之，“光开关”理论认为寒武纪大爆发的最初进化驱力之一，就是因为眼睛的诞生。眼睛的诞生，让视觉首次成为掠食武器，掠食者也因此得到升级。为了对抗这种2.0版的掠食者，其他生物必须各出奇招，设法对抗或逃脱掠食者的攻击。是故物种才会大量进化而生，而且其中的一项“硬壳抵御”方式，刚好让它们得以留下化石证据。
不过，眼睛其实只是大脑各种感知军备中的其中一项而已！生物的感知能力，可以根据受器的本质而区分成化学感知（Chemoreception）、机械感知（Mechanoreception）、热感知（Thermoreception）以及光感知（Photoreception）四大类。
顾名思义，“化学感知”就是通过受器来侦测某些化学物质，例如味觉系统侦测食物中的化学分子，嗅觉系统侦测空气中的气味分子，自主神经系统无意识地侦测二氧化碳和葡萄糖等化学物质的能力。“机械感知”则是通过受器来侦测机械式的能量变化，例如身体中的本体感觉系统侦测身体的位置，皮肤上的触觉系统侦测接触到的压力变化，听觉系统侦测空气中的振动能量等。“光感知”是通过视觉系统侦测光线变化，“热感知”则是通过热能受器侦测温度。
接着我们就来看看，大脑这几项关键感知能力的军备竞赛内幕究竟为何？它们又为生物带来了怎样的生存繁衍优势？