Нервная система начинает развиваться в онтогенезе животного относительно рано; осуществляемые ею функции контроля всей деятельности организма и координации ее с внешней средой имеют первостепенную важность для организма.
С момента возникновения нервной системы в филогенезе животных она становится аппаратом, воспринимающим воздействия раздражителей среды и передающим их другим органам и системам организма. По мере возрастания этой роли нервной системы ограничивается способность клеточных элементов организма непосредственно реагировать на прямое воздействие среды. В течение онтогенеза, так же как и в филогенезе, постоянно возрастает значение опосредованных нервной системой влияний среды на организм. При созревании нервной системы появляются специальные воспринимающие органы — рецепторы. Признание ведущей роли за нервной системой в контролировании деятельности организма не только не влечет за собой отрицания значения других его систем (гормональной, например), а, напротив, предусматривает осуществление взаимодействия между ними и остальными частями организма.
На основании большого экспериментального материала Орбели пришел к выводу, что примитивная нервная система как в онтогенезе, так и в филогенезе является функционально диффузной. При дальнейшей эволюции центральной нервной системы создаются условия, ограничивающие свойственное диффузной нервной системе стремление к иррадиации и генерализации каждого возникающего возбуждения. Вслед за диффузной создается первичная узловая нервная система путем концентрации нервных элементов в более или менее значительные узлы, распределяющиеся затем сегментарно. Дальнейшая эволюция узловой нервной системы направлена в основном в сторону обособления узлов высшего порядка, подчиняющих своему влиянию периферические узлы. Созревание афферентных систем также приводит к торможению диффузной деятельности нервной системы.