大腦是最重要的人體器官。不僅僅因為大腦對調節生命的過程至關重要，就像心臟和呼吸功能，還包括我們與世界的所有互動——通過我們的感官感受到的，我們做什么，我們的想法和我們的感覺——都受控于我們的大腦活動。

人類大腦包含數十億個特殊類型的細胞，被稱為神經元，這些細胞傳送和接受信號是大腦功能的核心。有時大腦相當于一臺電腦——接收輸入和產生輸出的一個處理單元。但是，大腦不僅僅是一個簡單的輸入輸出設備。這個器官是一個生物結構，會根據我們的體驗與環境之間的相互作用而進行調整。當我們有新的體驗時，腦細胞形成新的聯系，神經元的結構及其表達的蛋白質可以隨著該體驗而改變，大腦中的生物電環路越用越強大，當發生損傷時，其他大腦區域可能可以接管受傷區域的一些功能。大腦的復雜性部分取決于大量的突觸連接，或者突觸和神經元之間的連接。我們不知道實際上大腦里存在多少突觸連接。一些研究人員估計有100萬億突觸，也有其他研究人員估計有幾百萬億突觸。

專注于了解大腦及其功能的科學領域被稱為神經科學。腦研究是一個令人興奮的和充滿活力的領域，全球范圍內有60000研究者屬于國際腦研究組織（IBRO），超過50位神經學家已經獲得諾貝爾獎，在上世紀將近1.5億關鍵詞為“腦”或“神經元”的研究論文已經發表。由于近20世紀末神經科學研究數量巨增，在過去的25年，上述研究中超過三分之二的科研文章已經發表，今天這種增長仍在繼續。