Limbični reženj, imenovan tudi limbični sistem ali paleomamalski možgani, je zapleten sklop struktur v možganih. Ta sistem, ki ga najdemo pri vseh sesalcih, je evolucijsko starejši od možganske skorje, vendar veliko mlajši od možganskega debla. Pri ljudeh spomin, učenje, čustva in čutno zaznavanje podpirajo strukture v tem delu možganov.
Limbični sistem je pomemben za preživetje vseh sesalcev. Zmožnost sesalcev za afektivno vedenje izvira iz teh sistemov. To prisili sesalce, da ponavljajo dejanja, ki povzročijo prijeten rezultat, in prenehajo z dejanji, ki povzročajo neprijetne. Z večjim razumevanjem vzroka in posledice se lahko sesalci hitro učijo. Naklonjenost, ki spodbuja starše sesalcev, da skrbijo za svoje mladiče, izvira tudi iz limbičnega režnja.
Pri ljudeh se limbični reženj nahaja na zunanji strani možganskega debla in pod možgansko skorjo. Njegova umestitev med tema dvema deloma je reprezentativna za njegovo evolucijsko zgodovino, saj se je razvila po primitivnem, plazilskem možganskem deblu in pred modernejšimi možgani primatov. Prerez možganov na polovico medialno bo razkril presek limbičnega režnja, ki je veliko tanjši in bolj poenostavljen kot možganska skorja in vključuje veliko več gub kot možgansko deblo.
Limbični reženj je sestavljen iz številnih sistemov, ki podpirajo spomin, učenje, čustva in zaznavanje. Čeprav ti sistemi vključujejo bolj zavestno misel kot samodejni refleksi, ki jih nadzoruje možgansko deblo, jih je manj nadzorovati kot višje miselne sposobnosti, ki jih podpira možganska skorja. Limbični reženj je sestavljen iz številnih majhnih struktur, vključno s talamusom, hipotalamusom, amigdalo in hipokampusom.
Talamus, ki se nahaja v prednjih možganih, je kraj, kjer skoraj vsi senzorični podatki vstopijo v možgane. Ta sistem je znan kot relejna postaja, saj ko zbere informacije iz oči, nosu, ušes in jezika, nevroni v tem sistemu pošljejo informacije v druge dele možganov, kjer jih je mogoče asimilirati in uporabiti. Hipotalamus, ki se nahaja pod talamusom, sodeluje pri obdelavi čustev, lakote, žeje in nadzoru avtonomnega živčnega sistema.
Nevroni amigdale, ki se nahajajo ob talamusu, podpirajo spomin, strah in čustva. Gre za relativno velik del možganov. Hipokampus, ki se nahaja za amigdalo, podpira spomin in učenje. Ta sistem je še posebej vključen v priklic prostorskih razmerij in pretvarjanje kratkoročnega spomina v dolgoročni spomin.