在神经系统的结构与功能中，大脑皮层特别是其中的感觉区，以及脊髓和丘脑，在处理感觉信息的过程中扮演着重要的角色。但是，如果我们从广义上讨论主要负责处理感觉信息的部分，那么可以将焦点放在大脑的特定区域、丘脑及脊髓上。
首先，大脑皮层的感觉区是最终分析并解释来自身体各部分感觉信号的关键部位。这里包括了初级感觉皮质（如视觉皮质、听觉皮质和体感皮质）以及相关的次级和高级处理区域。这些区域负责对信息进行精细加工，使我们能够感知到具体的触觉、温度变化、疼痛等，并且还参与了情感反应与认知过程。
其次，丘脑作为大脑内部的一个重要中继站，在感觉传导通路中起着至关重要的作用。几乎所有的感觉信号（除了嗅觉外）都会首先传递给丘脑，然后由它将信息分发到相应的大脑皮层区域进行进一步处理。因此，可以说丘脑是感觉信息进入大脑之前的“守门人”。
最后，脊髓也是处理初级感觉信息的重要部位之一，尤其是对于那些需要快速响应的反射动作而言。例如，当手碰到热源时，脊髓中的神经元会迅速做出反应，使手臂立即收回，而无需等待大脑下达指令。
综上所述，在神经系统中主要负责处理感觉信息的部分是大脑皮层的感觉区、丘脑以及脊髓。这三个结构相互协作，共同完成了从初级感受到高级认知的整个过程。
