Vergleiche zwischen den Zentralnervensystemen (ZNS) von Wirbeltieren und ihren wirbellosen Verwandten, den Cephalochordaten (Amphoxus) und den Manteltieren, haben Aufschluss darüber gegeben, wie sich das ZNS der Wirbeltiere entwickelt hat. Die Mikroanatomie und die Genexpression deuten darauf hin, dass das Nervensystem der Vorfahren der Chordaten wahrscheinlich dem eines modernen Ampholexus ähnlich war. Es besteht jedoch kein Konsens über die evolutionären Ursprünge des ZNS der Chordatiere. Ob der gemeinsame Vorfahre der Ambulacraria (Stachelhäuter und Hemichordaten) und der Chordaten ein ZNS mit einem Gehirn, Nervensträngen wie bei den Hemichordaten oder einem Nervennetz besaß, ist umstritten. Wenn dieser Vorfahre ein längs verlaufendes ZNS mit einem Gehirn hatte, ging es bei den Stachelhäutern verloren, die unabhängig davon die fünf Radialnerven entwickelten. Zur weiteren Verwirrung tragen auch die beiden Nervenstränge der Hemichordaten bei, die nur wenige Neuronen und kein Gehirn besitzen. Obwohl die konservierte Genexpression bei Nesseltieren und Bilateralen darauf hindeutet, dass ein Nervennetz der Vorfahre eines ZNS ist, ist es nach wie vor umstritten, ob der Vorfahre der Bilateralen ein Nervennetz oder einen oder mehrere Nervenstränge mit einem separaten Gehirn hatte.