Aynı zamanda limbik sistem veya Paleomammalian beyni olarak da adlandırılan limbik lob, beyinde karmaşık bir yapı kümesidir. Tüm memelilerde bulunan bu sistem evrimsel olarak beyin korteksinden daha eski fakat beyin sapından daha genç. İnsanlarda hafıza, öğrenme, duygu ve duyusal algı beynin bu bölümündeki yapılar tarafından desteklenir.
Limbik sistem tüm memelilerin hayatta kalması için önemlidir. Duygusal davranış için memeli kapasitesi bu sistemlerden kaynaklanmaktadır. Bu, memelileri zevkli bir sonuç üreten eylemleri tekrarlamaya ve zevksiz bir sonuç veren eylemleri durdurmaya zorlar. Sebep ve sonuç anlayışı arttıkça memeliler hızlı bir şekilde öğrenebilir. Memeli ebeveynlerini gençlerine bakmaya iten sevgi, aynı zamanda limbik lobun içinden kaynaklanmaktadır.
İnsanlarda, limbik lob, beyin sapının dış tarafında ve beyin korteksinin altında bulunur. Bu iki bölüm arasındaki yerleştirme, ilkel, sürüngen beyin köklerinden sonra ve daha modern primat beyninden önce geliştiği için evrimsel tarihinin temsilcisidir. Beynini yarı yarıya kesmek, beyin korteksinden çok daha ince ve daha basit olan ve beyin sapından çok daha fazla kıvrım içeren limbik lobun bir kesitini ortaya çıkaracaktır.
Limbik lob, hafızayı, öğrenmeyi, duyguyu ve algıyı destekleyen bir dizi sistemden oluşur. Bu sistemler beyin sapı tarafından kontrol edilen otomatik reflekslerden daha bilinçli düşünceyi içerirken, beyin korteksi tarafından desteklenen yüksek düşünme becerilerinden daha az kontrol edilebilirler. Limbik lob, talamus, hipotalamus, amigdala ve hipokampus dahil olmak üzere birçok küçük yapıdan oluşur.
Ön beyinde bulunan talamus, neredeyse tüm duyusal verilerin beyne girdiği yerdir. Bu sistem, bir kez gözler, burun, kulaklar ve dilden bilgi topladığından, bu sistemdeki nöronlar bilgiyi beynin asimile edilebileceği ve kullanılabileceği diğer bölümlerine gönderdiği için röle istasyonu olarak bilinir. Talamusun altında bulunan hipotalamus, otonom sinir sisteminin duygularını, açlığını, susuzluğunu ve kontrolünü ele alır.
Talamusun yanında bulunan amigdala nöronları hafızayı, korkuyu ve duyguyu destekler. Beynin nispeten büyük bir bölümüdür. Amigdalanın arkasında bulunan hipokampus hafızayı ve öğrenmeyi destekler. Bu sistem özellikle mekansal ilişkileri hatırlamak ve kısa süreli belleği uzun süreli belleğe dönüştürmekle ilgilenmektedir.
