人脑的边缘系统与情绪调节和记忆形成等功能密切相关。在边缘系统中，海马结构（hippocampal formation）自20世纪上半叶以来，一直是研究的重点。海马结构在长时记忆的形成环节发挥关键作用。海马结构损伤的患者，对发生过一段时间的事完全回忆不起来，但回忆受损以前已经形成的记忆似无困难。
人脑的边缘系统和海马结构 左图黄色区域为边缘系统
解剖学上，海马结构是一个复合体，包括海马（hippocampus）、齿状回（dentate gyrus）、下托、内嗅皮质以及围绕胼胝体的海马附属结构。其中，人类的海马位于侧脑室下角底及内侧壁，外形酷似海马（海洋生物，上图）。海马的表面有室管膜上皮覆盖，下方的有髓纤维层称为室床，室床纤维集中形成海马伞。齿状回位于海马内侧，为窄条皮质结构，其名称的由来是因为血管挤压而形成很多齿状横沟。
人、小鼠和猫海马结构在切片上的形态 人和小鼠的脑均为冠状切面
海马的分区是经常被研究人员提及的一个概念。将人类或啮齿动物的全脑做冠状切片，海马神经元的核密集排列的形态类似两个相互嵌合的“C”形。大的“C”为海马，开口向腹内侧；小的“C”为齿状回，开口朝背侧或背外侧。海马的“C”形细胞带，常被区分为CA1 ~ CA4等4个区域。单从形态上划分，一般把背侧起始的一段称为CA1区，向腹外侧延伸的部分为CA3区，CA1和CA3区之间的过渡区域为CA2区，而CA3转弯之后插入齿状回小“C”里的一段为CA4区。
海马分区示意图
海马的这种区域划分的方法简单，容易记住，但CA2在哪里，以及各区的准确界限，是比较含糊的。其实，海马分区的科学依据是神经元的发育来源和束路连接关系。在海马内部，有一个三突触回路。简而言之，来自内嗅区皮质的神经元轴突投射到齿状回；换元后，第二级神经元的轴突投射到CA3区；再次换元后，第三级神经元的轴突投射到CA1；最后，CA1的神经元轴突投射到内嗅皮质。在这个回路中，除了齿状回，其它各级神经元轴突都有侧枝投射到海马结构以外的脑区。如果仅观察海马的病变，不大可能每次实验都这样严格地去定义各个分区。所以，上述CA1 ~ CA4的简易划分原则，还是可行的。
海马内部神经回路示意图
除了细胞带的分区，海马还有分层结构。海马和齿状回均属于古皮质（相对于大脑皮质这类发育上的“新皮质”而言），为典型的3层结构。海马由外向内依次为分子层、锥体细胞层和多形层；齿状回分层结构相似，中间的一层为颗粒细胞层，看不到大的锥体细胞。
海马和齿状回的3层结构
海马神经元和皮质神经元的差异
海马的锥体细胞，以CA2区最密集，但CA1和CA2的锥体细胞与大脑皮层的锥体细胞有明显形态差别。比如，顶树突的树突棘较低矮，光镜下观察Golgi镀银染色的切片，这种差别很明显。如果光镜下想观察树突棘，应选择CA3区的锥体细胞。
大脑皮质和海马的锥体神经元 海马CA1区的锥体神经元树突近段极少见到高树突棘，光镜下突起较平滑（→示树突棘）
关于海马结构内各种细胞的显微和超微构筑模式，内容较繁杂，将另文专门介绍。
啮齿动物海马取材的常用断面
啮齿动物（大鼠、小鼠最常用）是科研实验中研究海马结构的常见选择。为方便与国际通行的脑定位图谱保持一致，目前大多采用冠状面切片。在冠状面切片上，海马由头端到尾端出现多种形态。绝大多数发表文献采用的“标准海马”断面为下图的2、3号代表断面，有时也会用所谓的“大海马”断面，即4 ~ 6号断面。
小鼠脑冠状切面上的海马形态（箭头所示为海马结构）
最后，再用三维重建的视图加深一下印象，海马在脑中的位置和立体形态是这样的，见下图。
人和小鼠海马的三维重建模式图
