Регуляция и интеграция движения осуществлялись с участием нервной трубки, тянувшейся вдоль всего тела над хордой. Сегментарные вентральные двигательные нервы шли от нее к мышечным блокам, а дорсальные сенсорные нервы-в стороны между мышцами. Спереди нервная трубка расширялась, образуя мозг, связанный со специализированными парными органами обоняния, зрения и равновесия. Органы боковой линии, разбросанные по поверхности тела, регистрировали изменения давления воды, вызванные движением сквозь нее.
Примитивные представители большинства современных первичноводных групп с помощью органов, связанных с боковой линией, воспринимают также электрические токи (Bodznick, Northcutt, 1981). Акулы и другие рыбы используют эту способность при питании в темноте и в мутной воде, улавливая электрическую активность жертвы, возникающую при передаче нервных сигналов и мышечных сокращениях (Boord, Campbell, 1977). Структуры с аналогичным строением и, как полагают, сходной функцией широко распространены во многих вымерших группах (Thomson, 1977), что свидетельствует о
примитивном характере электрорецепции у позвоночных в целом.
На ранних стадиях развития всех позвоночных их глотка пронизана по бокам рядом жаберных щелей. Во всех современных группах рыб они связаны с тонкими пластинчатыми жабрами, образующими основную поверхность газообмена. Сокращение мышц рта и глотки позволяет рыбам питаться и дышать. У наиболее примитивных позвоночных челюсти отсутствовали, но они могли активно питаться мелкой добычей, заглатывая ее целиком (Jollie, 1982; Northcutt, Gans, 1983).
Система кровообращения всех первичноводных позвоночных состоит из вентрально расположенного сердца, выталкивающего кровь вперед и к спине через дуги аорты, проходящие между жаберными щелями. Назад она течет по крупному спинному сосуду. Сети капилляров в жабрах, а также в зоне пищеварительного канала, в мышцах и почках обеспечивают более эффективный обмен дыхательными газами, продуктами переваривания и метаболическими отходами между организмом и окружающей средой.