ตัวรับความรู้สึกดังที่กล่าวมาแล้วเป็นตัวถ่ายโอนการกระตุ้นให้เป็นศักยะงาน/กระแสประสาท แล้วส่งไปตามใยประสาทนำเข้า (afferent nerve fibers) ไปยังส่วนโดยเฉพาะ ๆ ในสมองแม้คำว่า sensory cortex (คอร์เทกซ์รับความรู้สึก) บ่อยครั้งใช้ง่าย ๆ หมายถึง somatosensory cortex (คอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย) แต่คำนี้โดยตรงหมายถึงเขตหลายเขตในสมองที่รับและแปลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัสสำหรับประสาทสัมผัสทั้ง 5 ในมนุษย์ตามแบบดั้งเดิม นี่รวมคอร์เทกซ์ปฐมภูมิและทุติยภูมิของประสาทสัมผัสต่าง ๆ รวมทั้งคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกาย (somatosensory cortex) เปลือกสมองส่วนการเห็น (visual cortex) เปลือกสมองส่วนการได้ยิน (auditory cortex) เปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิ (primary olfactory cortex) และเปลือกสมองส่วนรู้รส (gustatory cortex)[18]สิ่งเร้ารูปแบบอื่น ๆ ก็มีคอร์เทกซ์รับความรู้สึกเช่นกัน รวมทั้งเปลือกสมองส่วนการทรงตัว (vestibular cortex) สำหรับประสาทสัมผัสที่กำหนดรู้การทรงตัว[19]

เปลือกสมองรับความรู้สึกทางกาย

คอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายซึ่งอยู่ที่สมองกลีบข้างเป็นเขตรับความรู้สึกหลักสำหรับการสัมผัสและการรับรู้อากัปกิริยาในระบบรับความรู้สึกทางกายคอร์เทกซ์นี้แบ่งได้เป็น 3 เขตคือ บริเวณบรอดมันน์ 1, 2 และ 3บริเวณบรอดมันน์ 3 จัดเป็นศูนย์การแปลผลปฐมภูมิของคอร์เทกซ์รับความรู้สึกทางกายเพราะมันได้ข้อมูลจากทาลามัสมากกว่าเขตอื่น เพราะเซลล์ประสาทของมันตอบสนองต่อสิ่งเร้าทางกายอย่างสูง และการกระตุ้นมันด้วยไฟฟ้าก็ก่อความรู้สึกทางกายส่วนบริเวณ 1 และ 2 ได้รับข้อมูลโดยมากจากบริเวณ 3ยังมีวิถีประสาทสำหรับการรับรู้อากัปกิริยาโดยผ่านสมองน้อย และสำหรับประสาทสั่งการ (motor control) โดยผ่านบริเวณบรอดมันน์ 4

เปลือกสมองส่วนการเห็น

เปลือกสมองส่วนการเห็นหมายถึงเปลือกสมองส่วนการเห็นปฐมภูมิ (primary visual cortex) ซึ่งมักขึ้นป้ายเป็น V1 หรือบริเวณบรอดมันน์ 17 โดยรวมคอร์เทกซ์นอกคอร์เทกซ์ลายที่ขึ้นป้ายเป็น V2 ถึง V5 ด้วย[20]V1 อยู่ในสมองกลีบท้ายทอย ทำหน้าที่เป็นสถานีส่งต่อข้อมูลทางตาหลัก ส่งข้อมูลไปตามวิถีประสาทสองวิถีที่เรียกว่า dorsal stream (กระแสบน/หลัง) และ ventral stream (กระแสล่าง/ท้อง)กระแสบนรวมเขต V2 และ V5 ซึ่งแปลผลว่าสิ่งที่เห็นอยู่ที่ไหนและต้องทำอย่างไร ส่วนกระแสล่างรวมเขต V2 และ V4 ซึ่งแปลผลว่าสิ่งที่เห็นคืออะไร[21]

เปลือกสมองส่วนการได้ยิน

เปลือกสมองส่วนการได้ยินอยู่ในสมองกลีบขมับ เป็นลานรับตัวกระตุ้นของข้อมูลเสียงโดยหลักประกอบด้วยบริเวณบรอดมันน์ 41 และ 42 หรือเรียกอีกอย่างว่า anterior transverse temporal area 41 และ posterior transverse temporal area 42 ตามลำดับทั้งสองเขตทำกิจคล้ายกันและจำเป็นในการรับและแปลผลข้อมูลที่ได้จากตัวรับเสียง

เปลือกสมองส่วนการรู้กลิ่นปฐมภูมิ

เปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิอยู่ในสมองกลีบขมับ เป็นลานรับตัวกระตุ้นหลักของกลิ่นระบบรู้กลิ่นและรู้รสอย่างน้อยก็ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพิเศษเพราะมีกลไกการทำงานทั้งในระบบประสาทกลางและระบบประสาทรอบนอกกลไกในระบบประสาทรอบนอกรวมเซลล์รับกลิ่น (olfactory receptor neuron) ซึ่งถ่ายโอนสัญญาณทางเคมีเป็นกระแสประสาทแล้วส่งไปตามเส้นประสาทรับกลิ่น (olfactory nerve) ไปสุดที่ป่องรู้กลิ่น (olfactory bulb)ตัวรับรู้สารเคมีในเซลล์รับกลิ่นที่เริ่มการถ่ายโอนสัญญาณเป็นลำดับ (signal cascade) เป็นหน่วยรับที่จับคู่กับจีโปรตีน (GPCR) กลไกในระบบประสาทกลางรวมการรวมตัวของแอกซอนของเส้นประสาทรับกลิ่นลงที่โกลเมอรูลัสในป่องรู้กลิ่น ซึ่งก็จะส่งกระแสประสาทต่อไปยัง anterior olfactory nucleus (AON), piriform cortex, อะมิกดะลาส่วนใน (medial amygdala) และ entorhinal cortex ซึ่งทั้งหมดประกอบเป็นเปลือกสมองส่วนรู้กลิ่นปฐมภูมิ (primary olfactory cortex)

เทียบกับระบบการเห็นและระบบการได้ยิน ป่องรู้กลิ่นไม่ได้อยู่ในซีกสมองตรงกันข้ามคือ ป่องรับกลิ่นซีกขวาจะเชื่อมกับเซลล์รับกลิ่นซีกขวา และป่องรับกลิ่นซีกซ้ายก็จะเชื่อมกับเซลล์รับกลิ่นซีกซ้าย

เปลือกสมองส่วนรู้รส

เปลือกสมองส่วนรู้รสเป็นลานรับตัวกระตุ้นของรสโดยรสจะหมายถึงรสชาติที่มาจากตุ่มรับรสบนลิ้นเท่านั้นลิ้นรู้รสได้ 5 อย่างรวมทั้งเปรี้ยว ขม หวาน เค็ม และอูมามิซึ่งเป็นรสโปรตีน ส่วนความรู้สึกว่าอาหารอร่อยหรือไม่อร่อยอาจขึ้นอยู่กับข้อมูลประสาทสัมผัสรวม ๆ ของรส กลิ่น และสัมผัสเปลือกสมองส่วนรู้รสมีโครงสร้างหลัก ๆ สองอย่าง คือ anterior insula ซึ่งอยู่ที่ insular cortex และ frontal operculum ซึ่งอยู่ในสมองกลีบหน้า

เหมือนกับเปลือกสมองส่วนรู้กลิ่น การรู้รสมีกลไกทั้งภายในระบบประสาทกลางและระบบประสาทนอกส่วนกลางเซลล์รับความรู้สึกนอกระบบประสาทส่วนกลางซึ่งอยู่ที่ลิ้น เพดานอ่อนของปาก คอหอย และหลอดอาหาร ส่งข้อมูลรสไปผ่านไปทางเส้นประสาทสมอง 3 เส้นไปยัง nucleus of the solitary tract ซึ่งเรียกอีกอย่างได้ว่า gustatory nucleus และอยู่ในก้านสมองส่วนท้าย (medulla)แล้วก็ส่งต่อไปยังทาลามัส ซึ่งก็ส่งต่อไปเขตหลายเขตใน neocortex รวมทั้งเปลือกสมองส่วนรู้รส (gustatory cortex)[22]

การแปลผลข้อมูลรสได้รับอิทธิพลจากข้อมูลความรู้สึกทางกายคือสัมผัสที่ได้จากลิ้นตลอดเกือบทุกระยะเทียบกับกลิ่น ซึ่งจะมีผลก็ต่อเมื่อข้อมูลส่งไปถึงเปลือกสมองชั้นสูงยิ่ง ๆ ขึ้นไป คือ insula และ orbitofrontal cortex[24]