在成熟的Baryonyx walkeri脑颅中，脑腔容积的估算值位于180 cm³至210 cm³之间。这一数值在已知的兽脚亚目恐龙中属于中等偏上，说明该个体已具备相对完善的神经结构。脑容量直接决定了脑部能够容纳的神经组织数量，而脑‑体质量比（脑化指数）则进一步反映出在整个身体中神经资源分配的相对水平。以0.3 %左右的脑‑体质量比来看，Baryonyx 的脑相对大小并不算高——相较于后期的巨型霸王龙类，其比例甚至显得略微“原始”。然而，若将其放在与现代鳄类和涉禽的对比框架中，则可以发现它的脑化水平已经显著超过了大多数现生鳄鱼，接近于一些具备较高感官与行为复杂性的鸟类。这一结果提示，Baryonyx 可能拥有相对灵敏的嗅觉、视觉及前庭系统，能够在浅水或沼泽环境中快速捕捉移动的猎物。
为了更好地解释这一体积的含义，学者们将Baryonyx 的脑内模（endocast）与其它已知的巨型兽脚类以及现生近亲进行系统比较。通过高分辨率的CT扫描与三维重建技术，研究人员能够精确测定脑颅内部的空间几何形状，并进一步推算出相应的体积范围。值得注意的是，脑颅的保存状态、化石的压实程度以及后期的侵蚀都会对体积估计产生一定的不确定性。因此，180 cm³–210 cm³的区间实际上是一个统计学上的置信区间，代表了在当前化石证据和技术条件下最可能的结果。下面列出了在文献中被广泛引用的几个关键物种的对比数据，涵盖了从典型的巨型兽脚类到现生的鳄类与鸟类。
| 物种 | 脑腔容积 (cm³) | 体质量 (kg) | 脑‑体质量比 (%) | 推定的认知水平 |
|---|---|---|---|---|
| Baryonyx walkeri | 180–210 | 1,200–1,800 | 0.28–0.35 | 中等 |
| Suchomimus tenerensis | 200–230 | 2,000–2,500 | 0.22–0.28 | 中等 |
| Spinosaurus aegyptiacus | 250–300 | 6,000–7,000 | 0.09–0.12 | 低‑中等 |
| Allosaurus fragilis | 120–150 | 1,500–2,000 | 0.18–0.23 | 低 |
| Tyrannosaurus rex | 300–350 | 8,000–14,000 | 0.05–0.07 | 低‑中等 |
| 现生鳄类（如尼罗鳄） | 30–45 | 200–1,000 | 0.01–0.04 | 低 |
| 现生涉禽（如灰鹭） | 12–18 | 1.5–2.5 | 0.6–0.9 | 高 |
从表中可以清晰地看到，脑腔容积并不与体质量呈线性正比。以Spinosaurus 为例，尽管其体质量达到六到七吨，脑容量仍保持在250–300 cm³ 的水平，脑‑体质量比仅为0.09–0.12 %，说明在极端巨型化的演化路径上，脑资源并未同步膨胀。相反，Tyrannosaurus rex 的脑容量虽然最高（300–350 cm³），但因其庞大的体质量，脑‑体质量比只有0.05–0.07 %，仍被归类为“低‑中等”。这表明，巨型兽脚类在演化过程中更倾向于通过体格的极端放大来获取竞争优势，而不是显著提升神经系统的复杂程度。
在另一方面，Suchomimus 与 Baryonyx 的数据呈现出相似的模式：两者的脑容量相对接近（200–230 cm³ 与 180–210 cm³），脑‑体质量比则略高于 Spinosaurus 与 Allosaurus。这与它们共同的半水生生态位相吻合——相对较小的体质量、更为灵活的捕食方式以及对水体中猎物定位的需求，可能推动了在神经感官系统上的适度投资。解剖学研究指出，Baryonyx 的颅骨前端细长、鼻腔内部有较发达的感受器窝，暗示它可能依赖嗅觉与侧线感受来追踪鱼类或小型水生动物。此类感官系统的强化往往伴随嗅觉球与前庭平衡器官的体积扩大，这在化石脑内模的形态学上表现为相对明显的嗅觉叶和后脑区域。
与现代动物的比较同样提供了重要线索。鳄类的脑容量极低（30–45 cm³），脑‑体质量比仅为0.01–0.04 %，认知水平被归为“低”。这与它们相对保守的生活方式——以伏击为主、感官需求不高——相一致。相对而言，涉禽如灰鹭的脑容量只有12–18 cm³，却拥有高达0.6–0.9 % 的脑‑体质量比，显示出高度的社会性、工具使用以及精细的运动控制能力。Baryonyx 的脑‑体质量比（0.28–0.35 %）正好落在二者之间，提示它在感官与行为复杂度上可能介于原始的伏击捕食者与高度社会化的鸟类之间。
需要指出的是，脑‑体质量比虽是评估认知潜力的一个常用指标，但它并非唯一的决定因素。脑结构的褶皱程度（大脑皮层的复杂程度）、特定功能区的相对比例以及神经网络的连接密度，都会对认知能力产生深远影响。现有的化石证据主要基于脑腔的容积与形态，对内部细节的分辨率仍然有限。未来的研究可能会通过高分辨率的同步辐射成像、有限元分析以及三维神经网络建模，进一步揭示 Baryonyx 脑内部的细节结构，从而更准确地评估其认知层级。
综上所述，Baryonyx walkeri 的脑容量在已知的兽脚类中属于中等偏上，脑‑体质量比约为 0.3 %。这一数值不仅高于大多数现代鳄类，亦与许多涉禽的脑化水平相近，暗示它在感官敏感度和行为灵活性上具备一定优势。结合其颅骨的解剖特征与可能的生态位，Baryonyx 可能是一种兼具陆生捕食者与浅水猎物追踪者的双栖兽脚类。随着更多化石标本的三维重建与神经解剖学比较的深入，我们对其脑部演化及其在Spinosauridae科内的生态适应将有更为完整的认识。