神经元结构与功能
神经元是大脑中基本的功能单位，它们通过突触相互连接，形成复杂的神经网络。一个典型的神经元由细胞体、树状轴节和轴突组成。细胞体是含有核仁和其他细胞器的地方，负责制造能量和进行新物质合成；树状轴节分支出去，可以接收来自多个源头输入信号；而轴突则是信息传递过程中的主要通道，将信号从树状轴节传送到终末板。
信号传导机制
当一条感官信息或思想被转化为电化学信号时，这种信号首先在树状轴节产生。这是一个负电荷区域，即离子流动导致内侧膜电位下降。当这个阈值（-55mV）被触发时，门控钙通道打开，使钙离子涌入细胞体，这增加了内侧膜电位，最终导致正向兴奋性脉冲发生。在这种脉冲过程中，一系列特殊类型的离子通道开放关闭，以确保正确地控制了刺激后的回绕。
突触后综合征
当兴奋性脉冲达到终末板时，它会释放出称为递质的一种化学物质。这些递质通过突触间隙流向邻近的大肠杆形 neuron 的树状端。这是一种精心设计的过程，因为不同的神经元可能拥有不同的受体，从而对特定的递质敏感。因此，当这些配对正确匹配时，大肠杆形 neuron 会产生自己的兴奋性响应，而这通常会进一步影响其它连接着它的大脑区域，从而引发更复杂的心理反应。
学习与记忆机制
学习涉及改变单个或群集 neurons 中之间相互联系强度的事实，这可以通过长期脱落（LTP）或同步消除（LTD）的形式实现。在 LTP 中，如果两个 neurons 在同一时间内同时活动，那么它们之间连接就会变得更加紧密。而在 LTD 中，如果两个 neurons 不同时活动，则它们之间的联系就会减弱。如果某个路径频繁使用，就可能形成一种持久性的记忆，而如果不再需要，就可能忘掉。
神经调控与疾病研究
虽然我们已经了解了许多关于神经系统如何工作的事情，但仍然存在许多未知之谜，比如大脑如何处理意识、自主行为以及情绪等问题。此外，大量研究表明，在很多精神健康疾病，如抑郁症、焦虑症和izophrenia 等中，异常的大脑结构和功能都扮演着重要角色。例如，有证据显示患有抑郁症的人群中，有一些特定类型 neurons 的活跃程度比正常人要高得多，这些发现对于开发新的治疗方法具有重大意义。