脳の中でヒトの場合80%を占める大脳は、表面に曲がりくねった大脳溝構造を持った灰白質の大脳皮質が数cmあり、その下には白質という神経線維の集合を成し、さらに奥には灰白質の大脳基底核がある。大脳皮質は脳幹周囲を中心に扁桃腺などと大脳辺縁系を形成する古皮質と、ヒトでは大脳皮質の90%に相当する新皮質に分けられる。前者は本能行動や情動行動を制御し、後者は運動や感覚また意識や思考など精神活動を営む場となる。また大脳にはいくつかの「野」がある。中心溝の前にあり顔面や全身の運動を支配する運動野は、右脳が左半身を、左脳が右半身という逆転状態がある。中心溝後ろの体性感覚野は感覚情報を判断する場所であり、ここも左右逆転がある。特殊感覚野はいくつかの場所にあり、視覚を司る視覚野とそれを取り巻き映像の意味を解する第二視覚野、体性感覚野の下にある味覚野、側頭葉内面の嗅覚野、運動性言語中枢と感覚性言語中枢を持つ言語野、さまざまな感覚を各野やら取り入れ高次の精神機能を発揮する連合野などである。小脳は大脳の後下部にあるこぶし大の大きさで、脳重量の10%程度を占める。ここは大脳からの指令を受けて体位や平衡など、運動の方向や大きさ等を的確に制御する機能を持つ。中脳は大脳と小脳に隠れた中心部にある脊髄への伝達経路の束であり、また意識しない骨格筋や眼球または聴覚に連動する反射運動などの制御に関与する。間脳は視床と視床下部からなり、松果体が付随する。視床は大脳皮質に向かう求心性伝道路が必ず経由する中継点である。視床下部は自律機能の統合中枢として自律神経を制御するとともに、ホルモンの分泌を通して内分泌系をコントロールする。大脳を支える幹のように見えるため脳幹と呼ばれる部位は、延髄と橋で形成される。橋は横に走る繊維が左右の小脳を繋ぐように見えるために言う。長さ3cm程の延髄は、錐体で大脳皮質からの伝達路を、オリーブで中脳・小脳を脊髄と連結させる。また背面にある菱形窩の灰白質部分は、基本的な生命維持のための自律性および運動性部分の中枢を担う。
イ段とウ段の母音は中舌母音[ï]・[ɯ̈]で発音される。このうち「し」対「す」、「ち」対「つ」およびその濁音「じ」対「ず」（「ぢ」対「づ」）は大半の地域で区別がなく、方言学ではこのことを「ズーズー弁」的発音（裏日本式音韻）と呼んでいる。北奥羽方言では「し・ち・じ」に近い発音、南奥羽方言は「す・つ・ず」に近い発音になる。例えば「寿司・煤」は、ともに北奥羽方言で「シシ[sïsï]」、南奥羽方言で「スス[sɯ̈sɯ̈]」と発音される傾向がある。さらに南奥羽方言では、これらのウ段拗音でも、「しゅ」が「す」に、「ちゅ」が「つ」に、「じゅ」が「ず」に統合され、たとえば「習字」が「スーズ[sɯ̈ːdzɯ̈]」と発音される。現在、これらの区別が無いのは高年層に残すのみとなり、青年層では共通語の音声になっている。また、エ段の母音は共通語よりも狭く、イ段に近い発音になる。共通語ではエ段母音は[ɛ ˔]（基本母音のeとɛの中間）であるが、東北方言のエ段母音はeに近い。特に母音単独拍では、北部日本海側などを除いてイ/i/を欠いており、共通語でイにあたるものはエ[e][e˔]と発音され、イとエの区別がなくなる。子音と結合した場合には、イ段とエ段は区別される。さらに東北地方の日本海側・北端部では、共通語におけるウ段音がかなりの程度でオ段音になる。カ行・タ行子音は、母音に挟まれた場合に「マド[mado]（的）」のように有声化（濁音化）が起こる。ただし子音前後の母音が無声化を起こした場合は有声化しない。その一方で、本来の濁音の前には、「マンド[ma ̃do]（窓）」のように「入り渡り鼻音」と呼ばれる鼻音が伴うため、語彙の混乱は見られなかった。ただし現在の中年層以降ではこの入り渡り鼻音が失われ、音声上の区別はない。以上のような、イ段・ウ段の中舌母音、イとエの統合、カ行・タ行の濁音化は、東北地方・新潟県北部だけでなく、北海道南部・沿岸部や茨城県、栃木県、千葉県北部にも及んでいる。また「し・ち・じ」と「す・つ・ず」の統合は、東北地方（三陸海岸と福島県南部除く）と新潟県北部、北海道沿岸部に分布している。濁音の前の入り渡り鼻音は東北地方大部分や新潟県北部、北海道沿岸部に分布している。また、「き」を[kçï]と発音するのも見られる。東北北部では、特殊音素である長音（ー）、撥音（ん）、促音（っ）が、アクセントの単位として独立して数えられない。東北北部では、モーラ（拍）ではなく音節が単位となっており、促音・撥音・長音が共通語に比べて短く発音される。広い地域で、連母音/ai/が融合して[ɛː]、[æː]、[æ]などになり、/eː/とは区別される。