Hjernen og øynene samarbeider nært, og er både anatomisk og funksjonelt bundet sammen. Nevrologiske sykdommer som multippel sklerose, myastenia gravis og migrene kan debutere med øyesymptomer. Økt intrakranielt trykk kan gi papilleødem, som da ofte er bilateralt, og termen stasepapiller bør reserveres tilstander med økt intrakranialt trykk. Papilleødem kan ellers skyldes inflammasjon, kompresjon, metabolske tilstander eller ischemi.

Lesjoner i synsbanen som passerer gjennom hjernen vil gi karakteristiske synsfeltutfall avhengig av lokalisasjon. Lesjoner av nervus opticus (foran chiasma) vil typisk gi ensidige synsfeltutfall, visusnedsettelse, nedsatt fargesyn og pupilleaffeksjon. Er skaden alvorlig vil øyet være blindt og pupillen ha nedsatt reaksjon på direkte belysning, såkalt afferent pupilledefekt. Pupillene vil likevel se like store ut i dagslys på grunn av indirekte lysreaksjon og normal efferent stimulering av iris sphincter muskulatur.
Chiasma-lesjoner kan gi forskjellige typer synsfeltutfall, avhengig av lokalisasjon. Det klassiske er bitemporale utfall.
Lesjoner bak chiasma vil som regel gi utfall som respekterer vertikal midtlinje og være homonyme, altså lokalisert på samme side av vertikal midtlinje. Graden av kongruens (likhet på utfallene i de to øyne) øker desto lenger bak mot synscortex skaden er lokalisert.
Skader i synscortex som ligger i occipitallappen vil være kongruente og homonyme, og man kan finne såkalt makulær utsparing, dvs. bevart skarpsyn. Makulær utsparing finnes kun ved occipitale skader.

Tre hjernenerver styrer øyets bevegelser, og affeksjon av disse vil gi paretisk strabisme og dobbeltsyn.
Blikksentre i hjernestamme og cortex er ansvarlige for den supranukleære kontroll av øyebevegelser. Affeksjon av disse vil som regel gi symmetrisk affeksjon, eller blikkparese. Ved disse tilstandene har pasienten ofte ikke diplopi.

Pupillens størrelse styres av både sympatisk og parasympatisk innervasjon, og rett tolking av pupillerefleksen kan gi verdifull informasjon om intrakranial patologi.

Høyre papille til kvinne, 20 år med diagnosen pseudotumor cerebri, også kalt idiopatisk intrakraniell hypertensjon. Tilstanden er assosiert med overvekt og er hyppigst hos unge kvinner. Vanligste symptom er hodepine. Husk: Pseudotumor cerebri er en eksklusjons-diagnose, og andre tilstander med hodepine og papilleødem må utelukkes først. (Bilde fra Sykehuset Østfold Fredrikstad)

Samme papille to måneder etter. Det er nå ikke ødem, men papillen er blek og det er rester av eksudater rundt. Visus på dette øyet blir kun 0,1.