1878年法國神經(jīng)學家和人類學家布羅卡（P.Broca）注意到構(gòu)成每側(cè)大腦半球的一圈組織，如胼胝體下回、扣帶回、鉤回、腹海馬等結(jié)構(gòu)，在解剖上相互聯(lián)系，形成一個環(huán)形，他稱之為大腦邊緣葉（limbiclobe），但他沒有提出該葉的功能。1937年美國神經(jīng)解剖學家帕佩茲（J.W.Papez）提出，起源于海馬的神經(jīng)通路經(jīng)乳頭體、丘腦前核和扣帶回的中繼，返回海馬構(gòu)成一封閉環(huán)路，這一環(huán)路能作為情緒表達的神經(jīng)基礎。此邊緣環(huán)路又名Papez環(huán)。至1952年，麥克林（P.D.Maclean）正式提出邊緣系統(tǒng)這一術(shù)語，就是指那些由前腦古皮質(zhì)、舊皮質(zhì)演變而來的結(jié)構(gòu)，以及與這些結(jié)構(gòu)具有密切組織學聯(lián)系并位于附近的神經(jīng)核團。邊緣系統(tǒng)包括扣帶回、眶回、胼胝體下回、梨狀區(qū)、海馬回、杏仁核、隔區(qū)、下丘腦、乳頭體等大腦部分和神經(jīng)核團。可以認為，邊緣系統(tǒng)是腦基底成分的一個相互聯(lián)系的復合體，位于所有這些結(jié)構(gòu)的中心的是下丘腦。從機能上看，下丘腦被認為是邊緣系統(tǒng)的一個中心成分。
大腦的邊緣系統(tǒng)活動與內(nèi)臟的機能調(diào)節(jié)的關(guān)系至為密切。植物性神經(jīng)系統(tǒng)許多功能活動的高級中樞位于邊緣系統(tǒng)內(nèi)。下丘腦包括許多重要神經(jīng)核團，并與大腦皮層、海馬、杏仁核、垂體后葉以及中腦被蓋的“中腦邊緣區(qū)”具有密切和廣泛的組織學和機能的聯(lián)系。下丘腦對血壓、體溫、攝食、水平衡、內(nèi)分泌等的調(diào)節(jié)都具有重要影響。
喜、怒、哀、樂、惡、好、憂、懼等情緒反應，屬于中樞神經(jīng)系統(tǒng)高級機能。此類反應既包括軀體神經(jīng)系統(tǒng)的活動，又包括植物性神經(jīng)系統(tǒng)的活動。例如發(fā)怒時肌肉張力和心率、血壓等變化同時發(fā)生。自1937年以來，生理學和心理學工作者普遍認為邊緣系統(tǒng)的活動和情緒變化具有密切的關(guān)系。有關(guān)這方面的研究工作主要在動物身上進行，也有部分結(jié)果來自臨床。通過埋藏電極刺激下丘腦一些部位能使貓出現(xiàn)驚懼反應。此時動物呈現(xiàn)低頭、雙耳后豎、身軀拱起、肌肉緊張、瞳孔擴大、體毛豎起等一系列具情緒反應色彩的軀體及交感神經(jīng)系統(tǒng)活動的變化。刺激另一些區(qū)域可使動物出現(xiàn)逃遁反應，如搜索環(huán)境、奪路奔逃等。此外，刺激下丘腦外側(cè)部還可以引起動物的“攻擊反應”。刺激貓的杏仁核也可出現(xiàn)攻擊反應，但在損毀下丘腦后攻擊反應即消失。邊緣系統(tǒng)對于情緒活動的另一重要方面是“自我刺激”。自1954年起，奧爾德（J.Olds）等人發(fā)現(xiàn)，將電極埋藏在隔區(qū)、杏仁核、海馬、內(nèi)側(cè)前腦束、下丘腦等處，電刺激時動物表現(xiàn)出一種正向反應，而且能夠主動按動安裝在箱內(nèi)的杠桿開關(guān)獲得刺激，表現(xiàn)出一種“樂意”接受刺激的反應，又稱為“愉快效應”。出現(xiàn)這種反應最頻繁的地方是下丘腦后部、乳頭體的前方。以后這些部位又稱為“欣慰中樞或獎賞中樞”。這樣就將邊緣系統(tǒng)一些部位和“愉快”情緒反應聯(lián)系起來，而不只是和恐懼、逃遁和防御反應有關(guān)。此外，應用同樣刺激裝置，發(fā)現(xiàn)在中腦導水管的中央灰質(zhì)區(qū)，并向上延伸到下丘腦和丘腦的室周結(jié)構(gòu)中，存在苦痛中樞或懲罰中樞（hunishment centers）。刺激這些區(qū)域可使動物表現(xiàn)出所有的疼痛、煩惱和苦痛的征候。當此種情況出現(xiàn)時，動物可學會自行切斷刺激電路。