三维坐标系统可以确定空间任意一点位置，脑立体定位仪的原理就是根据三维坐标系统，将动物固定在立体定位仪上，根据特定动物的脑立体定位图谱，就可以确定相应动物脑内某脑区、某一核团或靶点的坐标。

神经科学工作者常用的是鼠脑立体定位仪，主要包括:“U”形的主框架、电极移动架和头部固定装置（图1）。“U”形主框架上有可以沿其移动的电极移动架。电极移动架上有三维立体螺旋移动滑尺，可以左右（Ｘ轴）、上下（Ｙ轴）和前后（Ｚ轴）移动。对大鼠等啮齿类动物进行脑立体定位的方法是利用耳杆和上颌固定器将头部固定，然后根据颅骨表面的骨性标志，例如颅骨表面的矢状缝、冠状缝、前囟点（bregma）、人字缝点（lamda，后囟点）等解剖学标志（图2），通过脑立体定位图谱中某脑区或核团的三维定位坐标，借助脑立体定位仪的电极移动架上的三维立体移动滑尺，将电极或微量注射器准确地插到目标脑区或核团中。

图1 脑立体定位

图2 大鼠颅骨表面解剖学标志

通过此技术，研究者可以刺激或记录特定脑区或核团神经元的电活动；或在特定的脑区注射药物或进行微透析；或定点损毁某一个特定脑区或核团，从而研究大脑不同脑区或核团的功能及功能机制。已有小鼠、大鼠、豚鼠、兔、猫、恒河猴等高等哺乳动物，以及鸟类等多种动物的脑立体定位图谱。