结构与组成
神经元是大脑和脊髓中基本的功能单位，由细胞体、树状突起、轴突和终末分支等部分构成。细胞体内含有细胞器，如核糖体，负责蛋白质合成；树状突起广泛扩展，接收来自其他神经元的信号；轴突则负责将这些信号向下传导到终末分支。在这里，电化学变化会转化为电子信号，从而实现信息传递。
信息处理与传递
当一个神经元受到刺激时，它会产生动作电位，这是一个短暂且强烈的电压变化。这个过程可以被视为“开关”闭合，即一旦达到一定阈值，就触发了行动 potentials。如果动作电位成功地沿着轴突向下传导，并在达到了终末分支后触发释放物颗粒，那么这条通讯就已经完成了。释放物颗粒中的化学物质称为神经营养因子或 ней罗特拉克托姆，可以作用于邻近或远处的其他神经元上。
同步与协同工作
尽管每个单独的神经元都能独立工作，但它们真正的大型任务是在集体中完成的。大脑中的数亿个神经元通过复杂网络相互连接并协同工作来解决问题。这是一种高度有效且灵活的情况，因为不同的网络对于不同的任务来说可能具有不同程度的重要性。当我们做出决策、记忆事件或者感知周围环境时，都需要多个区域之间精确、高效地交换信息。
学习与记忆
学习过程涉及到大脑中各个区域之间新建立联系以及加强现有联系的一系列活动。例如，当我们第一次学到一个新词汇时，我们的大脑会创建新的连接以存储这个词及其意义。而随着重复练习，这些联系变得更加紧密，使得提取该词汇变得更容易。此外，大量研究表明，不仅是具体技能，还包括情绪记忆和认知能力也依赖于特定的基底节群进行编码和检索。
疾病与损伤
由于其特殊的地位，任何影响大脑功能的事情都会对我们的日常生活产生重大影响。不幸的是，大多数中央兴奋剂障碍（如帕金森病）和退行性疾病（如阿尔茨海默症）都直接或间接影响了神经系统。在这些情况下，对抗失去的大量先前功能成为挑战，同时寻找新的治疗方法也是医学界长期努力的一个方面之一。