Keskaju, tuntud ka kui mesencephalon, aktiveerub vastusena spetsiifilistele stiimulitele. See reageerib nii keha seest tulevatele signaalidele kui ka välistele sündmustele. Keskaju aktiveerimise uuringus vaadeldakse, millised ajupiirkonnad reageerivad antud stiimulitele ja kuidas need mängivad rolli õppimises ja muudes tegevustes, mis nõuavad keerulisemat ajutegevust. Inimesed, kes tunnevad selle teema vastu erilist huvi, saavad kandideerida osalema ajuuuringutes, kus teadlased skaneerivad oma katsealuste aju, kui nad puutuvad kokku erinevate stiimulitega.
See ajuosa on osa ajutüvest, mis asub selle struktuuri ja kõrgema taseme ajukoore vahel, mis vastutavad kriitilise mõtlemise, keele ja muude keerukate tegevuste eest. Kõrgema ja madalama aju signaalid läbivad keskaju, aktiveerides selle läbi liikudes, et neuronid saaksid määrata, kuhu teave suunata. Keskaju aktiveerimine võib samuti otseselt juhtida mõningaid protsesse, nagu silmade liigutused ja erutusega seotud füsioloogilised protsessid.
Kui kehas tekivad stiimulid, saadab neurotransmitterite kaskaad signaali ajutüve kaudu keskajusse, kus see otsustab, mida teabega peale hakata. See võib selle edasi anda teisele ajupiirkonda või võtta meetmeid, et reguleerida otseselt protsessi, näiteks sisetemperatuuri reguleerimist. Keskaju aktiveerub ka vastusena välistele stiimulitele, nagu vaated ja helid, töötledes teavet ja koondades selle mujale ajus sobivasse kohta.
See struktuur mängib rolli assotsiatiivses õppimises ja uuringud näitavad, et katsealused reageerivad teatud tüüpi stiimulitele tugevamini kui teistele, avaldades selektiivset keskaju aktivatsiooni. See võib kajastada inimkonna ajalugu, mis oleks pidanud olema eriti häälestatud stiimulitele, mis võivad olla ohtlikud. Võimalus teavet töödelda ja sellele kiiresti reageerida nagu lähenev kiskja oleks võimaldanud varastel inimestel ellu jääda, andes oma geenid edasi järgmisele põlvkonnale.
Mõned vaimuhaigused, eriti skisofreenia, näivad häirivat keskaju aktiveerimist. See võib mängida rolli hallutsinatsioonide, luulude ja muude vaimuhaigustega inimeste kogetavate nähtuste tekkes. Sellistele patsientidele ravimite andmine võib aidata normaliseerida nende neurotransmittereid, et selliseid kogemusi maha suruda, kontrollides keskaju aktiveerimise ja muude neuroloogiliste protsessidega seotud teid. Psühhiaatriliste patsientide ravimite edukus on erinev, kuna iga aju on veidi erinev ja seetõttu võivad ravimid mõjutada patsiente erineval viisil.