Le cerveau du koala est exceptionnellement petit et lisse : il n'occupe que 60 % de sa boîte crânienne pour économiser de l'énergie.

Le koala (Phascolarctos cinereus) possède l'un des plus petits cerveaux par rapport à la masse corporelle de tous les mammifères. Des études anatomiques montrent que son cerveau pèse environ 19 grammes et ne remplit que 60 % de la cavité crânienne. Le reste de l'espace est occupé par du liquide céphalorachidien qui protège l'organe contre les chocs physiques.Contrairement à la majorité des marsupiaux et des mammifères placentaires, le cortex cérébral du koala est lisse, une caractéristique appelée lissencéphalie. Cette absence de circonvolutions réduit la surface neuronale et, par conséquent, les capacités de traitement de l'information. Cette morphologie est une réponse évolutive directe à un régime alimentaire composé exclusivement de feuilles d'eucalyptus, qui sont à la fois toxiques et extrêmement pauvres en nutriments.Le cerveau est l'un des organes les plus coûteux en énergie. En limitant la complexité de son système nerveux, le koala minimise sa dépense métabolique basale. Des recherches menées par des biologistes australiens confirment que cette économie d'énergie est vitale pour compenser le temps de digestion massif requis pour neutraliser les phénols et les terpènes de l'eucalyptus. Ce compromis biologique explique pourquoi le koala privilégie la survie métabolique à la complexité cognitive.