Khủng long bạo chúa
Đặc điểm cổ sinh > Não và các giác quan

Một nghiên cứu được tiến hành bởi Lawrence Witmer và Ryan Ridgely từ Đại học Ohio phát hiện ra rằng Tyrannosaurus cũng có các giác quan nhạy của các loài khủng long đuôi rỗng khác, nổi bật là chuyển động mắt và đầu tương đối nhanh và phối hợp nhuần nhuyễn, cũng như khả năng cảm nhận âm thanh tần số thấp giúp chúng săn mồi từ khoảng cách xa và khứu giác tăng cường. Một nghiên cứu được công bố bởi Kent Stevens của Đại học Oregon kết luận rằng Tyrannosaurus có tầm nhìn rất sắc sảo. Bằng cách áp dụng phương pháp kiểm tra thị lực để tái tạo lại khuôn mặt của một số loài khủng long bao gồm Tyrannosaurus, nghiên cứu cho thấy rằng Tyrannosaurus có phạm vi tầm nhìn hai mắt là 55 độ, vượt qua các loài diều hâu hiện đại, và sở hữu thị lực tốt gấp 13 lần thị lực của một người thường, do đó vượt trội hơn thị lực của cả một con đại bàng, loài mà chỉ có thị lực gấp 3,6 lần con người. Điều này sẽ cho phép Tyrannosaurus phân biệt đối tượng cách xa chúng 6 km (3,7 dặm), xa hơn 1,6 km (1 dặm) mà con người có thể nhìn.
Thomas Holtz Jr. lưu ý rằng các giác quan sắc bén của Tyrannosaurus phát triển là do các con mồi mà chúng phải săn lùng; lưu ý rằng chúng phải săn lùng những con khủng long sừng như Triceratops, giáp long như Ankylosaurus và những con khủng long mỏ vịt có thể có những hành vi xã hội phức tạp. Ông đề nghị rằng điều này làm cho độ chính xác quan trọng hơn đối với Tyrannosaurus cho phép nó, "đi vào, đớp một cú và hạ gục chúng." Ngược lại, loài Acrocanthosaurus có giác quan hạn chế bởi vì chúng săn lùng những con khủng long chân thằn lằn lớn, tương đối hiếm trong khoảng thời gian của Tyrannosaurus.
Tyrannosaurus có hành khứu giác rất lớn so với kích thước não bộ của chúng, các cơ quan chịu trách nhiệm quản lí khứu giác cực nhạy. Điều này cho thấy rằng khứu giác của chúng đã được phát triển rất cao, và ngụ ý rằng tyrannosaurs có thể phát hiện thịt sống bằng mùi hương của một cái xác trong khoảng cách lớn. Khứu giác của tyrannosaurs có thể được so sánh với kền kền hiện đại, sử dụng mùi để đánh hơi chỗ ăn xác. Nghiên cứu về hành khứu giác chỉ ra rằng Tyrannosaurus rex có khứu giác nhạy nhất trong 21 loài khủng long không giống chim.
Hơi bất thường trong số các loài khủng long chân thú, T. rex đã có một ốc tai rất dài. Chiều dài của ốc tai thường liên quan đến khả năng nghe ngóng, hoặc ít nhất là tầm quan trọng của thính giác trong hành vi của loài, ngụ ý rằng thính giác rất quan trọng đối với loài tyrannosaurs. Cụ thể, dữ liệu cho thấy Tyrannosaurus rex nghe tốt nhất trong dải tần số thấp và âm thanh tần số thấp là một phần quan trọng trong hành vi tyrannosaur.
Một nghiên cứu của Grant R. Hurlburt, Ryan C. Ridgely và Lawrence Witmer đã đạt được các ước tính cho các số liệu kích thước não tương đối (EQs), dựa trên các loài bò sát và chim, cũng như các ước tính cho tỷ lệ giữa não và khối não. Nghiên cứu kết luận rằng Tyrannosaurus có bộ não tương đối lớn trong các loài khủng long đã trưởng thành trừ một số loài maniraptoriforms nhỏ (Bambiraptor, Troodon và Ornithomimus). Nghiên cứu cho thấy kích thước não tương đối của Tyrannosaurus vẫn nằm trong phạm vi của các loài bò sát hiện đại, có tối đa 2 độ lệch chuẩn trên mức trung bình của các EQ bò sát không giống chim. Các ước tính cho tỷ lệ khối lượng não trên với khối lượng não sẽ dao động từ 47,5 đến 49,53%. Theo nghiên cứu, con số này cao hơn ước tính thấp nhất cho các loài chim còn sống (44,6%), nhưng vẫn gần với tỷ lệ điển hình của cá sấu trưởng thành tình dục nhỏ nhất, dao động từ 45,9–47,9%.