สมองของมนุษย์วัยผู้ใหญ่มีน้ำหนักเฉลี่ยประมาณ1.2–1.4 กิโลกรัม (2.6–3.1 ปอนด์)ซึ่งคิดเป็นประมาณ 2% ของน้ำหนักตัวทั้งหมด^{[ 2 ] [ 3 ]}โดยมีปริมาตรประมาณ 1260 cm³ในผู้ชายและ 1130 ^{cm³ ใน}ผู้หญิง^{[ 4 ]}มีความแปรผันในแต่ละบุคคลอย่างมาก^{[ 4 ]}โดยช่วงค่าอ้างอิงมาตรฐานสำหรับผู้ชายคือ1,180–1,620 กรัม (2.60–3.57 ปอนด์) ^{[ 5 ]}และสำหรับผู้หญิงคือ 1,030–1,400 กรัม (2.27–3.09 ปอนด์ ) ^{[ 6 ]}        

สมองใหญ่ซึ่งประกอบด้วยซีกสมองทั้งสองข้าง เป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของสมองและอยู่เหนือโครงสร้างสมองอื่นๆ^{[ 7 ]}บริเวณด้านนอกของซีกสมองคือเปลือกสมอง ซึ่ง เป็นเนื้อสีเทาประกอบด้วยชั้นของเซลล์ ประสาทในเปลือก สมอง แต่ละซีกสมองแบ่งออกเป็นสี่กลีบ หลัก ได้แก่กลีบหน้าผากกลีบข้างกลีบขมับและกลีบหลัง^{[ 8 ]}บางแหล่งข้อมูลยังรวมถึงกลีบอื่นๆ อีกสามกลีบ ได้แก่กลีบกลางกลีบลิมบิกและกลีบอินซูลาร์ [ ^{9 ] กลีบ}กลางประกอบด้วยร่องก่อนกลางและร่องหลังกลางและถูกรวมไว้เนื่องจากมีบทบาทหน้าที่ที่แตกต่างกัน^{[ 9 ] [ 10 ]}

ก้านสมองซึ่งมีลักษณะคล้ายก้านจะยึดติดและแยกออกจากสมองใหญ่ที่จุดเริ่มต้นของ บริเวณ สมองส่วนกลางก้านสมองประกอบด้วยสมองส่วนกลางพอนส์และเมดุลลาออบลองกาตาด้านหลังก้านสมองคือสมองน้อย ( ภาษาละติน: สมองเล็ก ) ^{[ 7 ]}

สมองใหญ่ ก้านสมอง สมองน้อย และไขสันหลังถูกหุ้มด้วยเยื่อสามชั้นที่เรียกว่าเยื่อหุ้มสมอง เยื่อเหล่านี้ได้แก่ เยื่อดูรามาเตอร์ ที่แข็งแรง เยื่อ อะแรคนอยด์มาเตอร์ตรงกลางและเยื่อเพียมาเตอร์ ชั้นในที่บอบบางกว่า ระหว่างเยื่ออะแรคนอยด์มาเตอร์และเยื่อเพียมาเตอร์คือช่องว่างใต้เยื่ออะแรคนอย ด์ และโพรงใต้ เยื่ออะแรคนอยด์ ซึ่งบรรจุน้ำไขสันหลัง [ ^{11 ] เยื่อ}ชั้นนอกสุดของเปลือกสมองคือเยื่อฐานของเยื่อเพียมาเตอร์ที่เรียกว่าglia limitansและเป็นส่วนสำคัญของสิ่งกีดขวางเลือด-สมอง [ ^{12 ] ใน}ปี 2023 มีการเสนอเยื่อเยื่อหุ้มสมองชั้นที่สี่ที่รู้จักกันในชื่อเยื่อใต้เยื่ออะแรคนอยด์ที่มีลักษณะคล้าย^{น้ำเหลือง [} 13 ^{] [ 14 ] สมอง}ที่มีชีวิตนั้นอ่อนนุ่มมาก มีลักษณะคล้ายเจลคล้ายกับเต้าหู้นิ่ม^{[ 15 ]}ชั้นคอร์เทกซ์ของเซลล์ประสาทประกอบขึ้นเป็นส่วนใหญ่ของเนื้อเทา ในสมอง ในขณะที่บริเวณใต้คอร์เทกซ์ที่ลึกกว่าซึ่งประกอบด้วย แอก ซอนที่มีไมอีลินหุ้ม ประกอบขึ้นเป็นเนื้อขาว^{[ 7 ]}เนื้อขาวของสมองประกอบขึ้นเป็นประมาณครึ่งหนึ่งของปริมาตรสมองทั้งหมด^{[ 16 ]}

บริเวณโครงสร้างและหน้าที่การทำงานของสมองมนุษย์

ภาพแสดงสมองมนุษย์ที่ถูกผ่าครึ่งตามระนาบซาจิตัลแสดงให้เห็นเนื้อเยื่อสีขาวของคอร์ปัสแคลโลซัม

บริเวณต่างๆ ของสมองมนุษย์ บริเวณที่แสดงด้วยเส้นประ มักเป็นส่วนที่สมองซีกซ้ายทำงานเด่นกว่า

มันสมอง

สมองส่วนซีรีบรัมเป็นส่วนที่ใหญ่ที่สุดของสมองและถูกแบ่งออกเป็นซีกซ้ายและขวา ที่เกือบ สมมาตรกันโดยร่องลึก ที่เรียกว่า ร่องตามยาว^{[ 17 ]}ความไม่สมมาตรระหว่างกลีบเรียกว่ากลีบกลีบ^{[ 18 ]}ซีกสมองทั้งสองเชื่อมต่อกันด้วยคอมมิสซูร์ ห้าอันที่ทอดข้ามร่องตามยาว โดย คอมมิสซูร์ที่ใหญ่ที่สุดคือ คอร์ปัสคัลโล ซัม^{[ 7 ]} แต่ละซีกสมองโดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสี่กลีบ หลัก ได้แก่กลีบหน้าผากกลีบข้างกลีบขมับและกลีบหลังซึ่งตั้งชื่อตามกระดูกกะโหลกที่อยู่เหนือกลีบเหล่านั้น^{[ 8 ]}แต่ละกลีบเกี่ยวข้องกับหน้าที่เฉพาะหนึ่งหรือสองอย่าง แม้ว่าจะมีการทับซ้อนกันของหน้าที่ระหว่างกลีบเหล่านั้นบ้างก็ตาม^{[ 19 ]}พื้นผิวของสมองถูกพับเป็นสัน ( gyri ) และร่อง ( sulci ) ซึ่งหลายร่องมีชื่อเรียก โดยปกติจะเรียกตามตำแหน่ง เช่นfrontal gyrusของกลีบหน้าผาก หรือcentral sulcusที่แยกบริเวณกลางของซีกสมอง มีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยมากมายในรอยพับรองและรอยพับตติยภูมิ^{[ 20 ]}

ส่วนนอกของสมองใหญ่คือเปลือกสมองซึ่งประกอบด้วยเนื้อสีเทาที่เรียงตัวเป็นชั้นๆ มี ความหนา 2 ถึง 4 มิลลิเมตร (0.079 ถึง 0.157 นิ้ว)และพับซ้อนกันอย่างลึกทำให้มีลักษณะเป็นรอยหยัก^{[ 21 ]}ใต้เปลือกสมองคือเนื้อสีขาว ของสมอง ส่วนที่ใหญ่ที่สุดของเปลือกสมองคือนีโอคอร์เท็กซ์ซึ่งมีเซลล์ประสาทหกชั้น ส่วนที่เหลือของเปลือกสมองคืออัลโลคอร์เท็กซ์ซึ่งมีสามหรือสี่ชั้น^{[ 7 ]} 

เปลือกสมองถูกแบ่งออกโดยพื้นที่การทำงานประมาณห้าสิบแห่งที่เรียกว่าพื้นที่ของบรอดมันน์พื้นที่เหล่านี้แตกต่างกันอย่างชัดเจนเมื่อ^มองภายใต้กล้องจุลทรรศน์^[ 22 ^]เปลือกสมองแบ่งออกเป็นสองพื้นที่การทำงานหลัก ได้แก่เปลือกสมองส่วนการเคลื่อนไหวและเปลือกสมองส่วนรับความรู้สึก [ ^{23 ] เปลือก}สมองส่วนการเคลื่อนไหวหลักซึ่งส่งแอกซอนลงไปยังเซลล์ประสาทสั่งการในก้านสมองและไขสันหลัง ครอบครองส่วนหลังของกลีบหน้าผาก ตรงหน้าพื้นที่รับความรู้สึกพื้นที่รับความรู้สึกหลักรับสัญญาณจากเส้นประสาทและเส้นทางรับ ความรู้สึก ผ่านนิวเคลียสส่งต่อในทาลามัสพื้นที่รับความรู้สึกหลัก ได้แก่เปลือกสมองส่วนการมองเห็นของกลีบสมองส่วนท้ายทอยเปลือกสมองส่วนการได้ยินในบางส่วนของกลีบสมองส่วนขมับและเปลือกสมองส่วนเกาะและเปลือกสมองส่วนรับความรู้สึกในกลีบ สมองส่วนข้าง ส่วนที่เหลือของเปลือก สมองเรียกว่าพื้นที่เชื่อมโยง บริเวณเหล่านี้ได้รับข้อมูลจากบริเวณประสาทสัมผัสและส่วนล่างของสมอง และเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางปัญญา ที่ซับซ้อน ของการรับรู้ความคิดและการตัดสินใจ^{[ 24 ]}หน้าที่หลักของกลีบหน้าผากคือการควบคุมความสนใจการคิดเชิงนามธรรม พฤติกรรม งานแก้ปัญหา และปฏิกิริยาทางกายภาพและบุคลิกภาพ^{[ 25 ] [ 26 ]}กลีบสมองส่วนท้ายทอยเป็นกลีบที่เล็กที่สุด หน้าที่หลักของมันคือการรับภาพ การประมวลผลเชิงพื้นที่และภาพ การเคลื่อนไหว และการจดจำสี^{[ 25 ] [ 26 ]}มีกลีบสมองส่วนท้ายทอยที่เล็กกว่าอยู่ในกลีบที่เรียกว่าคูเนียสกลีบขมับควบคุมความทรงจำด้านการได้ยินและ การมองเห็น ภาษาและการได้ยินและการพูดบางส่วน^{[ 25 ]}

สมองใหญ่มีโพรงสมองซึ่งเป็นที่ผลิตและไหลเวียนน้ำไขสันหลัง ใต้คอร์ปัสแคลโลซัมคือเซปตัมเพลลูซิดัม ซึ่งเป็นเยื่อที่แยกโพรงสมองด้านข้างใต้โพรงสมองด้านข้างคือทาลามัสและด้านหน้าและด้านล่างคือไฮโปทาลามัสไฮโปทาลามัสเชื่อมต่อไปยังต่อมใต้สมองด้านหลังของทาลามัสคือก้านสมอง^{[ 27 ]}

ปมประสาทฐานหรือที่เรียกว่านิวเคลียสฐาน เป็นโครงสร้างชุดหนึ่งที่อยู่ลึกเข้าไปในซีกสมอง ซึ่งเกี่ยวข้องกับการควบคุมพฤติกรรมและการเคลื่อนไหว^{[ 28 ]}ส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดคือสไตรอาตัมส่วนประกอบอื่นๆ ได้แก่โกลบัส พัลลิดัส ซับสแตนเซีย นิกราและนิวเคลียสซับทาลามิก [ ^{28 ] ส}ไตรอาตัมแบ่งออกเป็น สไตรอาตัมส่วนท้อง และ สไตรอาตัมส่วนหลัง ซึ่งเป็นการแบ่งย่อยตามหน้าที่และการเชื่อมต่อ สไตรอาตัมส่วนท้องประกอบด้วยนิวเคลียสแอคคัม เบนส์ และปุ่มรับกลิ่นในขณะที่สไตรอาตัมส่วนหลังประกอบด้วยนิวเคลียสคอเดตและ พูตาเมน พูตาเมนและโกล บัสพัลลิดัสอยู่แยกจากโพรงสมองด้านข้างและทาลามัสโดยแคปซูลภายในในขณะที่นิวเคลียสคอเดตทอดยาวไปรอบๆ และติดกับโพรงสมองด้านข้างทางด้านนอก^{[ 29 ]}ที่ส่วนที่ลึกที่สุดของร่องด้านข้างระหว่างคอร์เทกซ์อินซูลาร์และสไตรอาตัมคือแผ่นเซลล์ประสาทบาง ๆ ที่เรียกว่าคลอสตัม^{[ 30 ]}

ด้านล่างและด้านหน้าของสไตรอาตัมมีโครงสร้าง ฐานสมองส่วนหน้าอยู่หลายแห่งซึ่งรวมถึงนิวเคลียสบาซาลิสแถบแนวทแยงของโบรคา ซับสแตนเซียอินโนมินา ตา และนิวเคลียสเซปตัลส่วนกลางโครงสร้างเหล่านี้มีความสำคัญในการผลิตสารสื่อประสาทอะเซทิลโคลีนซึ่งจะถูกกระจายไปทั่วสมอง ฐานสมองส่วนหน้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งนิวเคลียสบาซาลิส ถือเป็น แหล่งส่ง สัญญาณโคลินเนอร์จิก หลัก ของระบบประสาทส่วนกลางไปยังสไตรอาตัมและนีโอคอร์เทกซ์^{[ 31 ]}

สมองน้อย

สมองน้อยแบ่งออกเป็นกลีบด้านหน้ากลีบด้านหลังและกลีบฟลอคคูโลโนดูลาร์ [ ^{32 ] กลีบ}ด้านหน้าและด้านหลังเชื่อมต่อกันตรงกลางด้วยเวอร์มิส^{[ 33 ]}เมื่อเปรียบเทียบกับเปลือกสมอง สมองน้อยมีเปลือกนอกที่บางกว่ามากและมีร่องแคบๆ เป็นร่องขวางโค้งจำนวนมาก^{[ 33 ]} เมื่อมองจากด้านล่างระหว่างสองกลีบคือกลีบที่สามคือกลีบฟลอคคูโลโนดูลาร์^{[ 34 ]}สมองน้อยอยู่ด้านหลังของโพรงกะโหลกอยู่ใต้กลีบสมองส่วนท้ายทอย และแยกจากกันด้วยเยื่อหุ้มสมองน้อยซึ่งเป็นแผ่นใย^{[ 35 ]}

สมองน้อยเชื่อมต่อกับก้านสมองด้วยเส้นประสาท สามคู่ ที่เรียกว่าก้านสมองน้อย คู่บนเชื่อมต่อกับสมองส่วนกลางคู่กลางเชื่อมต่อกับไขสันหลัง และคู่ล่างเชื่อมต่อกับพอนส์^{[ 33 ]}สมองน้อยประกอบด้วยไขสันหลังชั้นในที่เป็นเนื้อขาวและเปลือกสมองชั้นนอกที่เป็นเนื้อเทาที่พับซ้อนกันอย่างหนาแน่น^{[ 35 ]}กลีบด้านหน้าและด้านหลังของสมองน้อยดูเหมือนจะมีบทบาทในการประสานงานและทำให้การเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อที่ซับซ้อนราบรื่น และกลีบฟลอคคูโลโนดูลาร์มีบทบาทในการรักษาสมดุล^{[ 36 ]}แม้ว่าจะยังมีการถกเถียงกันเกี่ยวกับหน้าที่ทางด้านการรับรู้ พฤติกรรม และการเคลื่อนไหวของมัน^{[ 37 ]}

สมองของมนุษย์ประกอบด้วยเซลล์ประสาทเซลล์เก ลี ย เซลล์ ต้นกำเนิดประสาทและหลอดเลือดเป็นหลัก ประเภทของเซลล์ประสาท ได้แก่ อินเตอร์ นิ ว รอน เซลล์พีระมิดรวมถึงเซลล์เบท ซ์ เซลล์ประสาทสั่งการ ( เซลล์ประสาทสั่งการ ส่วนบนและส่วนล่าง ) และเซลล์พูร์คิน เจในสมองน้อย เซลล์เบทซ์เป็นเซลล์ที่ใหญ่ที่สุด (ตามขนาดของตัวเซลล์) ในระบบประสาท^{[ 40 ]}คาดว่าสมองของมนุษย์ผู้ใหญ่มีเซลล์ประสาท 86±8 พันล้านเซลล์ และมีเซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาทจำนวนใกล้เคียงกัน (85±10 พันล้านเซลล์) ^{[ 41 ]}ในบรรดาเซลล์ประสาทเหล่านี้ 16 พันล้านเซลล์ (19%) อยู่ในเปลือกสมอง และ 69 พันล้านเซลล์ (80%) อยู่ในสมองน้อย^{[ 3 ] [ 41 ]}

เซลล์เกลียมีหลายประเภท ได้แก่ แอสโทรไซต์ (รวมถึงเบิร์กมันน์เกลีย ) โอลิโก เดน โดรไซต์เซลล์เอเพนไดมอล (รวมถึงแทนไนไซต์ ) เซลล์เกลี ย รัศมี ไมโครเกลียและเซลล์ต้นกำเนิดโอ ลิโกเดนโดรไซต์ชนิด หนึ่ง แอสโทรไซต์เป็นเซลล์เกลียที่มีขนาดใหญ่ที่สุด มีลักษณะเป็น เซลล์รูปดาว ที่ มีส่วนยื่นจำนวนมากแผ่ออกมาจากตัวเซลล์ ส่วนยื่นบางส่วนเหล่านี้สิ้นสุดลงที่ปลายเท้าบริเวณรอบ หลอดเลือดฝอย บนผนังหลอดเลือดฝอย^{[ 42 ]}เกลียลิมิตันส์ของคอร์เทกซ์ประกอบด้วยส่วนยื่นปลายเท้าของแอสโทรไซต์ซึ่งทำหน้าที่บางส่วนในการกักเซลล์ของสมอง^{[ 12 ]}

เซลล์มาสต์เป็นเซลล์เม็ดเลือดขาวที่ทำปฏิกิริยาในระบบประสาทและภูมิคุ้มกันในสมอง^{[ 43 ]}เซลล์มาสต์ในระบบประสาทส่วนกลางมีอยู่ในโครงสร้างหลายแห่งรวมถึงเยื่อหุ้มสมอง^{[ 43 ]}พวกมันทำหน้าที่เป็นตัวกลางในการตอบสนองของระบบประสาทและภูมิคุ้มกันในสภาวะการอักเสบและช่วยรักษาแนวกั้นเลือด-สมอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณสมองที่ไม่มีแนวกั้น^{[ 43 ] [ 44 ]}เซลล์มาสต์ทำหน้าที่ทั่วไปเหมือนกันในร่างกายและระบบประสาทส่วนกลาง เช่น การส่งผลกระทบหรือควบคุมการตอบสนองต่อภูมิแพ้ ภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดและ ภูมิคุ้มกัน แบบปรับตัว ภูมิคุ้มกัน ต่อตนเอง และการอักเสบ^{[ 43 ]} เซลล์มาสต์ทำหน้าที่เป็น เซลล์ตัวกระตุ้นหลักที่เชื้อโรคสามารถส่งผลกระทบต่อ การส่งสัญญาณทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างทางเดินอาหาร และระบบประสาทส่วนกลาง^{[ 45 ] [ 46 ]}

พบว่า ยีนประมาณ 400 ยีน มีความเฉพาะเจาะจงกับสมอง ในเซลล์ประสาททั้งหมดELAVL3จะถูกแสดงออก และในเซลล์พีระมิดัลNRGNและREEP2ก็ถูกแสดงออกเช่นกันGAD1ซึ่งจำเป็นต่อการสังเคราะห์สารสื่อประสาทGABAจะถูกแสดงออกในเซลล์ประสาทระหว่างเซลล์ โปรตีนที่แสดงออกในเซลล์เกลียล ได้แก่ เครื่องหมายของแอสโทรไซต์GFAPและS100Bในขณะที่โปรตีนพื้นฐานของไมอีลินและปัจจัยการถอดรหัสOLIG2จะถูกแสดงออกในโอลิโกเดนโดรไซต์^{[ 47 ]}

น้ำไขสันหลังเป็น ของเหลวใสไม่มีสีที่ไหลเวียนอยู่รอบสมองในช่องใต้เยื่อหุ้ม สมอง ในระบบโพรงสมองและในช่องกลางของไขสันหลัง นอกจากนี้ยังเติมเต็มช่องว่างบางส่วนในช่องใต้เยื่อหุ้มสมองที่เรียกว่า โพรงใต้ เยื่อหุ้มสมอง^{[ 48 ]} โพรงสมองทั้งสี่ ได้แก่ โพรงสมอง ด้านข้างสอง โพรง โพรงสมอง ที่สามและโพรงสมองที่สี่ ล้วนมีกลุ่มเส้นเลือดฝอยที่สร้างน้ำไขสันหลัง^{[ 49 ]}โพรงสมองที่สามอยู่ตรงกลางและเชื่อมต่อกับโพรงสมองด้านข้าง^{[ 48 ]}ท่อเดียวคือท่อสมองที่เชื่อมระหว่างพอนส์และซีรีเบลลัม เชื่อมต่อโพรงสมองที่สามกับโพรงสมองที่สี่^{[ 50 ]}ช่องเปิดแยกกันสามช่อง ได้แก่ ช่องตรงกลางและช่องเปิดด้านข้าง สองช่อง ทำหน้าที่ระบายน้ำไขสันหลังจากโพรงสมองที่สี่ไปยังซิสเทอร์นาแมกนา ซึ่งเป็นหนึ่งในซิสเทอร์นาหลัก จากที่นี่ น้ำไขสันหลังจะไหลเวียนรอบสมองและไขสันหลังในช่องใต้เยื่อหุ้มสมองชั้นนอก ระหว่างเยื่ออะแรคนอยด์และเยื่อเพีย^{[ 48 ]} ในเวลาใดเวลาหนึ่งจะมีน้ำไขสันหลังประมาณ 150 มิลลิลิตร ส่วนใหญ่จะอยู่ในช่องใต้เยื่อหุ้มสมองชั้นนอก น้ำไขสันหลังจะถูกสร้างใหม่และดูดซึมอย่างต่อเนื่อง และจะถูกแทนที่ประมาณทุกๆ 5-6 ชั่วโมง^{[ 48 ]}

ระบบไกลม์ฟาติกได้รับการอธิบายว่าเป็นระบบระบายน้ำเหลืองของสมอง^{[ 51 ] [ 52 ]}เส้นทางไกลม์ฟาติกทั่วสมองประกอบด้วยเส้นทางการระบายจากน้ำไขสันหลังและจากหลอดน้ำเหลืองเยื่อหุ้มสมองที่เกี่ยวข้องกับไซนัสดูราลและวิ่งขนานไปกับหลอดเลือดสมอง^{[ 53 ] [ 54 ]}เส้นทางนี้ระบายของเหลวระหว่างเซลล์ออกจากเนื้อเยื่อของสมอง^{[ 54 ]}

หลอดเลือดแดงแคโรติดภายในส่งเลือดที่มีออกซิเจนไปยังส่วนหน้าของสมอง และหลอดเลือดแดงกระดูกสันหลังส่งเลือดไปยังส่วนหลังของสมอง^{[ 55 ]}การไหลเวียนทั้งสองนี้รวมกันในวงจรของวิลลิสซึ่งเป็นวงแหวนของหลอดเลือดแดงที่เชื่อมต่อกันซึ่งอยู่ในโพรงระหว่างก้านสมองและพอนส์^{[ 56 ]}

หลอดเลือดแดงแคโรติดภายในเป็นแขนงของหลอดเลือดแดงแคโรติดทั่วไปพวกมันเข้าสู่กะโหลกศีรษะผ่านทางช่องแคโรติด เดินทางผ่านโพรงไซนัสและเข้าสู่ช่องใต้เยื่อหุ้มสมอง [ ^{57 ] จาก}นั้นพวกมันเข้าสู่วงจรของวิลลิสโดยมีแขนงสองแขนง คือหลอดเลือดแดงสมองส่วนหน้าแขนงเหล่านี้เดินทางไปข้างหน้าแล้วขึ้นไปตามร่องตามยาวและหล่อเลี้ยงส่วนหน้าและส่วนกลางของสมอง^{[ 58 ]}หลอดเลือดแดงสื่อสารส่วนหน้าขนาดเล็กหนึ่งเส้นหรือมากกว่านั้นจะมาบรรจบกับหลอดเลือดแดงสมองส่วนหน้าสองเส้นหลังจากที่พวกมันแยกแขนงออกมาไม่นาน^{[ 58 ]}หลอดเลือดแดงแคโรติดภายในจะเดินทางไปข้างหน้าต่อไปเป็นหลอดเลือดแดงสมองส่วนกลางพวกมันเดินทางไปด้านข้างตามกระดูกสฟีนอยด์ของเบ้าตาจากนั้นขึ้นไปผ่านเปลือกสมองอินซูลาซึ่งเป็นจุดที่แขนงสุดท้ายเกิดขึ้น หลอดเลือดแดงสมองส่วนกลางจะส่งแขนงไปตามความยาวของมัน^{[ 57 ]}

หลอดเลือดแดงกระดูกสันหลังแตกแขนงออกมาจากหลอดเลือดแดง ใต้กระดูกไหปลาร้าซ้ายและขวาพวกมันเดินทางขึ้นไปผ่านช่องขวางซึ่งเป็นช่องว่างในกระดูกสันหลังส่วนคอ แต่ละข้างเข้าสู่โพรงกะโหลกผ่านช่องใหญ่ตามด้านที่สอดคล้องกันของไขสันหลัง^{[ 57 ]}พวกมันให้แขนงสมองน้อยหนึ่งในสามแขนงหลอดเลือดแดงกระดูกสันหลังรวมกันอยู่ด้านหน้าส่วนกลางของไขสันหลังเพื่อสร้างหลอดเลือดแดงฐานสมอง ที่ใหญ่กว่า ซึ่งส่งแขนงหลายแขนงไปเลี้ยงไขสันหลังและพอนส์ และแขนงสมองน้อยด้านหน้าและ ด้านบนอีกสอง แขนง^{[ 59 ]}ในที่สุด หลอดเลือดแดงฐานสมองจะแบ่งออกเป็นหลอดเลือดแดงสมองส่วนหลัง สองเส้น หลอดเลือด เหล่านี้เดินทางออกไปด้านนอก รอบก้านสมองน้อยส่วนบน และตามส่วนบนของเยื่อหุ้มสมองน้อย ซึ่งส่งแขนงไปเลี้ยงกลีบขมับและกลีบหลัง^{[ 59 ]}หลอดเลือดแดงสมองส่วนหลังแต่ละเส้นจะส่งหลอดเลือดแดงสื่อสารส่วนหลัง ขนาดเล็กไป รวมกับหลอดเลือดแดงแคโรติดภายใน

คอร์เทกซ์มอเตอร์ (ซึ่งทำหน้าที่ประสานการเคลื่อนไหว) และบริเวณโบรคา (ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการพูด) ต่างก็ตั้งอยู่ในกลีบหน้าผาก^{[ 79 ]}

ระบบมอเตอร์ของสมองมีหน้าที่สร้างและควบคุมการเคลื่อนไหว^{[ 80 ]}การเคลื่อนไหวที่สร้างขึ้นจะส่งผ่านจากสมองผ่านเส้นประสาทไปยังเซลล์ประสาทสั่งการในร่างกาย ซึ่งควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อ ทางเดินคอ ร์ติโคสไปนัลนำการเคลื่อนไหวจากสมอง ผ่านไขสันหลังไปยังลำตัวและแขนขา^{[ 81 ]}เส้นประสาทสมองนำการเคลื่อนไหวที่เกี่ยวข้องกับดวงตา ปาก และใบหน้า

การเคลื่อนไหวโดยรวม เช่นการเดินและการเคลื่อนไหวของแขนและขา เกิดขึ้นในคอร์เทกซ์มอเตอร์ซึ่งแบ่งออกเป็นสามส่วน ได้แก่คอร์เทกซ์มอเตอร์หลักซึ่งอยู่ในร่องพรีเซนทรัลและมีส่วนต่างๆ ที่อุทิศให้กับการเคลื่อนไหวของส่วนต่างๆ ของร่างกาย การเคลื่อนไหวเหล่านี้ได้รับการสนับสนุนและควบคุมโดยพื้นที่อีกสองแห่งที่อยู่ด้านหน้าของคอร์เทกซ์มอเตอร์หลัก ได้แก่พื้นที่พรีมอเตอร์และ พื้นที่ มอเตอร์เสริม^{[ 82 ]}มือและปากมีพื้นที่ที่อุทิศให้กับพวกมันมากกว่าส่วนอื่นๆ ของร่างกาย ทำให้สามารถเคลื่อนไหวได้ละเอียดกว่า ซึ่งได้รับการแสดงภาพในโฮมุนคูลัสมอเตอร์ [ ^{82 ] แรง}กระตุ้นที่สร้างขึ้นจากคอร์เทกซ์มอเตอร์จะเดินทางไปตามเส้นทางคอร์ติโคส ไปนัล ตามด้านหน้าของเมดุลลาและไขว้ ( เดคัสเซต ) ที่พีระมิดเมดุลลา จากนั้นแรงกระตุ้น เหล่านี้จะเดินทางลงไปตามไขสันหลังโดยส่วนใหญ่จะเชื่อมต่อกับอินเตอร์นิวรอนซึ่งจะเชื่อมต่อกับมอเตอร์นิวรอนระดับล่างภายในเนื้อเทาจากนั้นจึงส่งแรงกระตุ้นไปยังกล้ามเนื้อเพื่อเคลื่อนไหว^{[ 81 ]}สมองน้อยและปมประสาทฐานมีบทบาทในการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อที่ละเอียดซับซ้อนและประสานงานกัน^{[ 83 ]}การเชื่อมต่อระหว่างเปลือกสมองและปมประสาทฐานควบคุมโทนของกล้ามเนื้อ ท่าทาง และการเริ่มต้นการเคลื่อนไหว และเรียกว่า ระบบ นอกพีระมิด^{[ 84 ]}

ระบบประสาทรับความรู้สึกเกี่ยวข้องกับการรับและประมวลผลข้อมูลทางประสาทสัมผัสข้อมูลนี้ได้รับผ่านเส้นประสาทสมอง ผ่านทางเดินในไขสันหลัง และโดยตรงที่ศูนย์กลางของสมองที่สัมผัสกับเลือด^{[ 85 ]}สมองยังรับและตีความข้อมูลจากประสาทสัมผัสพิเศษได้แก่การมองเห็นการดมกลิ่นการได้ยินและ การ ลิ้มรส นอกจากนี้ยังมี การบูรณาการสัญญาณการเคลื่อนไหวและประสาทสัมผัสแบบผสมอีกด้วย^{[ 85 ]}

จากผิวหนัง สมองจะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับการสัมผัสละเอียดแรงกดความเจ็บปวดการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิจากข้อต่อ สมองจะได้รับข้อมูลเกี่ยวกับตำแหน่งของข้อต่อ [ ^{86 ] คอ}ร์เทกซ์รับความรู้สึกอยู่ใกล้กับคอร์เทกซ์สั่งการ และเช่นเดียวกับคอร์เทกซ์สั่งการ มีพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับความรู้สึกจากส่วนต่างๆ ของร่างกาย ความรู้สึกที่รวบรวมโดยตัวรับความรู้สึกบนผิวหนังจะถูกเปลี่ยนเป็นสัญญาณประสาท ซึ่งจะถูกส่งผ่านไปยังเซลล์ประสาทหลายเซลล์ผ่านทางเส้นทางในไขสันหลังเส้นทางดอร์ซัลคอลัมน์–มีเดียลเลมนิสคัสมีข้อมูลเกี่ยวกับการสัมผัสละเอียด การสั่นสะเทือน และตำแหน่งของข้อต่อ เส้นใยของเส้นทางจะเดินทางขึ้นไปตามส่วนหลังของไขสันหลังไปยังส่วนหลังของเมดุลลา ซึ่งพวกมันจะเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทลำดับที่สองที่ส่งเส้นใยข้ามเส้นกลาง ทันที จากนั้นเส้นใยเหล่านี้จะเดินทางขึ้นไปในคอมเพล็กซ์เวนโทรบาซัลในทาลามัส ซึ่งพวกมันจะเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทลำดับที่สามซึ่งส่งเส้นใยขึ้นไปยังคอร์เทกซ์รับความรู้สึก^{[ 86 ]}เส้นทางสไปโนทาลามิกนำข้อมูลเกี่ยวกับความเจ็บปวด อุณหภูมิ และการสัมผัสหยาบ เส้นใยของเส้นทางจะเดินทางขึ้นไปตามไขสันหลังและเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทลำดับที่สองในเรติคูลา ร์ฟอร์ เมชันของก้านสมองสำหรับความเจ็บปวดและอุณหภูมิ และยังสิ้นสุดที่คอมเพล็กซ์เวนโทรบาซัลของทาลามัสสำหรับการสัมผัสหยาบ^{[ 87 ]}

การมองเห็นเกิดขึ้นจากแสงที่กระทบกับเรตินาของดวงตาเซลล์รับแสงในเรตินาจะแปลงสิ่งเร้าทางประสาทสัมผัสของแสง ให้เป็น สัญญาณประสาทไฟฟ้าที่ส่งไปยังคอร์เทกซ์การมองเห็นในกลีบสมองส่วนท้าย การจัดเรียงของเลนส์ตาทำให้แสงจากสนามการมองเห็น ด้านซ้าย ถูกรับโดยส่วนขวาสุดของเรตินาแต่ละข้าง และในทางกลับกัน การจัดเรียงนี้หมายความว่าส่วนหนึ่งของเรตินาแต่ละข้างจะถูกประมวลผลโดยซีกสมองแต่ละซีก ทำให้คอร์เทกซ์การมองเห็นทั้งด้านขวาและด้านซ้ายประมวลผลข้อมูลจากทั้งสองตา สัญญาณภาพออกจากเรตินาผ่านเส้นประสาทตาเส้นใยประสาทตาจากครึ่งด้านจมูกของเรตินาจะข้ามไปยังด้านตรงข้ามรวมกับเส้นใยจากครึ่งด้านขมับของเรตินาด้านตรงข้ามซึ่งไม่ข้ามกัน ก่อให้เกิดเส้นทางประสาทตา เส้นใยเส้นทางประสาทตาไปถึงสมองที่นิวเคลียสเจนิคิวเลตด้านข้างและเดินทางผ่านรังสีประสาทตาไปยังคอร์เทกซ์การมองเห็น^{[ 88 ]}

การได้ยินและการทรงตัวเกิดขึ้นทั้งคู่ในหูชั้นในเสียงทำให้เกิดการสั่นสะเทือนของกระดูกหูซึ่งส่งต่อไปยังอวัยวะรับเสียง ในที่สุด และการเปลี่ยนแปลงการทรงตัวทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของของเหลวภายในหูชั้นใน สิ่งนี้สร้างสัญญาณประสาทที่ส่งผ่านเส้นประสาทเวสติบูโลโคเคลียร์จากนั้นจึงส่งผ่านไปยังนิวเคลียสโคเคลียร์นิวเคลียสโอลิวารีส่วนบน นิวเคลียสเจนิคิวเลตส่วนกลางและสุดท้ายคือรังสีการได้ยินไปยัง คอ ร์เทกซ์การได้ยิน^{[ 89 ]}

การรับรู้กลิ่นเกิดจากเซลล์รับกลิ่นในเยื่อบุผิวของเยื่อเมือกรับกลิ่นในโพรงจมูกข้อมูลนี้ส่งผ่านเส้นประสาทรับกลิ่นซึ่งเข้าไปในกะโหลกศีรษะผ่านแผ่นกระดูกรังผึ้ง เส้นประสาท นี้ส่งสัญญาณไปยังวงจรประสาทของปุ่มรับกลิ่นจากนั้นข้อมูลจะถูกส่งต่อไปยังเปลือกสมองส่วนรับกลิ่น [ ^{90 ] [ 91 ] การ}รับรู้รสชาติเกิดจากตัวรับบนลิ้นและส่งผ่านเส้น ประสาท ใบหน้าและเส้นประสาทลิ้นไปยังนิวเคลียสเดี่ยวในก้านสมอง ข้อมูลรสชาติบางส่วนยังถูกส่งจากคอหอยไปยังบริเวณนี้ผ่านเส้นประสาทเวกัส จากนั้นข้อมูลจะถูกส่งผ่านจากที่นี่ผ่านทาลามัสไปยังเปลือกสมองส่วนรับ รส ^{[ 92 ]}

หน้าที่ของระบบ ประสาทอัตโนมัติในสมอง ได้แก่ การควบคุมหรือการปรับจังหวะการเต้นของ หัวใจ และอัตราการหายใจและการรักษาสภาวะสมดุลของร่างกาย

ความดันโลหิตและอัตราการเต้นของหัวใจได้รับอิทธิพลจากศูนย์ควบคุมหลอดเลือดในไขสันหลัง ซึ่งทำให้หลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำหดตัวเล็กน้อยในขณะพัก โดยจะส่งผลต่อระบบประสาทซิมพาเทติกและ พาราซิมพาเทติก ผ่านทางเส้นประสาทเวกัส [ ^{93 ] ข้อมูล}เกี่ยวกับความดันโลหิตถูกสร้างขึ้นโดยบาร์โรเซปเตอร์ในร่างกายเอออร์ติกในส่วนโค้งของเอออร์ติกและส่งไปยังสมองตามเส้นใยนำเข้าของเส้นประสาทเวกัส ข้อมูลเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงความดันในไซนัสแคโรติดมาจากร่างกายแคโรติดที่อยู่ใกล้กับหลอดเลือดแดงแคโรติดและข้อมูลนี้ถูกส่งผ่านเส้นประสาทที่เชื่อมต่อกับเส้นประสาทกลอสโซฟาริ งเจียล ข้อมูลนี้เดินทางขึ้นไปยังนิวเคลียสโซลิตารีในไขสันหลัง สัญญาณจากที่นี่ส่งผลต่อศูนย์ควบคุมหลอดเลือดเพื่อปรับการหดตัวของหลอดเลือดดำและหลอดเลือดแดงตามความเหมาะสม^{[ 94 ]}

สมองควบคุมอัตราการหายใจโดยส่วนใหญ่ผ่านศูนย์ควบคุมการหายใจในเมดุลลาและพอนส์^{[ 95 ]}ศูนย์ควบคุมการหายใจควบคุมการหายใจโดยการสร้างสัญญาณมอเตอร์ที่ส่งผ่านลงไปตามไขสันหลัง ผ่านเส้นประสาทเฟรนิกไปยังกระบังลมและกล้ามเนื้ออื่นๆ ของระบบหายใจนี่คือเส้นประสาทผสมที่นำข้อมูลความรู้สึกกลับไปยังศูนย์ มีศูนย์ควบคุมการหายใจสี่แห่ง สามแห่งมีหน้าที่ที่ชัดเจนกว่า และศูนย์อะพเนสติกที่มีหน้าที่ไม่ชัดเจนนัก ในเมดุลลา กลุ่มควบคุมการหายใจด้านหลังทำให้เกิดความต้องการหายใจเข้าและรับข้อมูลความรู้สึกโดยตรงจากร่างกาย นอกจากนี้ในเมดุลลา กลุ่มควบคุมการหายใจด้านหน้ามีอิทธิพลต่อการหายใจออกระหว่างการออกแรง ในพอนส์ศูนย์พเนโมแท็กซิกมีอิทธิพลต่อระยะเวลาของการหายใจแต่ละครั้ง^{[ 95 ]}และศูนย์อะพเนสติกดูเหมือนจะมีอิทธิพลต่อการหายใจเข้า ศูนย์ควบคุมการหายใจรับรู้คาร์บอนไดออกไซด์และค่าpH ในเลือดโดยตรง ข้อมูลเกี่ยวกับ ระดับ ออกซิเจนคาร์บอนไดออกไซด์ และค่า pH ในเลือดจะถูกรับรู้ที่ผนังหลอดเลือดแดงในตัวรับเคมีส่วนปลายของร่างกายเอออร์ติกและแคโรติด ข้อมูลนี้จะถูกส่งผ่านเส้นประสาทเวกัสและเส้นประสาทกลอสโซฟาริงเจียลไปยังศูนย์ควบคุมการหายใจ คาร์บอนไดออกไซด์สูง ค่า pH เป็นกรด หรือออกซิเจนต่ำจะกระตุ้นศูนย์ควบคุมการหายใจ^{[ 95 ]}ความต้องการที่จะหายใจเข้ายังได้รับผลกระทบจากตัวรับการยืดตัวของปอด ซึ่งเมื่อถูกกระตุ้น จะป้องกันไม่ให้ปอดพองตัวมากเกินไปโดยการส่งข้อมูลไปยังศูนย์ควบคุมการหายใจผ่านเส้นประสาทเวกัส^{[ 95 ]}

ไฮโปทาลามัสในไดเอนเซฟาลอนมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการทำงานหลายอย่างของร่างกาย การทำงานเหล่านั้นรวมถึงการควบคุม ระบบ ประสาทต่อม ไร้ท่อ การควบคุมจังหวะ ชีวิตประจำวันการควบคุมระบบประสาทอัตโนมัติและการควบคุมการรับประทานของเหลวและอาหาร จังหวะชีวิตประจำวันถูกควบคุมโดยกลุ่มเซลล์หลักสองกลุ่มในไฮโปทาลามัส ไฮโปทาลามัสส่วนหน้าประกอบด้วยนิวเคลียสซูพราไคแอสมาติกและนิวเคลียสเวนโทรลาเทอรัลพรีออปติก ซึ่งผ่านวงจรการแสดงออกของยีน ทำให้เกิด นาฬิกาชีวภาพประมาณ 24 ชั่วโมงในช่วงเวลากลางวันของจังหวะชีวิตประจำวันจังหวะอัลตราเดียนจะเข้ามาควบคุมรูปแบบการนอนหลับ การนอนหลับเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับร่างกายและสมอง และช่วยให้ระบบต่างๆ ของร่างกายปิดตัวลงและพักผ่อน นอกจากนี้ยังมีการค้นพบที่ชี้ให้เห็นว่าสารพิษที่สะสมในสมองในแต่ละวันจะถูกกำจัดออกไปในระหว่างการนอนหลับ^{[ 96 ]}ในขณะที่ตื่น สมองจะใช้พลังงานหนึ่งในห้าของความต้องการพลังงานทั้งหมดของร่างกายการนอนหลับจะช่วยลดการใช้งานนี้ลงและให้เวลาสำหรับการฟื้นฟูATP ที่ให้พลังงาน ผลกระทบจากการนอนหลับไม่ เพียงพอ แสดงให้เห็นถึงความจำเป็นอย่างยิ่งของการนอนหลับ^{[ 97 ]}

ไฮโปทาลามัสส่วนข้างประกอบด้วย เซลล์ประสาท โอเร็กซินเนอร์จิกที่ควบคุมความอยากอาหารและการตื่นตัว ผ่าน การฉายภาพไปยังระบบกระตุ้นเรติคูลาร์ที่ขึ้นไป [ ^{98 ] [ 99 ] ไฮ} โป ทาลามัสควบคุมต่อ มใต้สมอง ผ่านการปล่อยเปปไทด์ เช่น ออกซิโทซินและวาโซเพรสซิ น รวมถึงโดปามีน เข้าไป ในมีเดียนเอมิเนนซ์ ผ่านการฉายภาพอัตโนมัติ ไฮโปทาลามัสมีส่วนเกี่ยวข้องในการควบคุมการทำงานต่างๆ เช่น ความดันโลหิต อัตราการเต้นของหัวใจ การหายใจ การขับเหงื่อ และกลไกการรักษาสมดุลอื่นๆ^{[ 100 ]}ไฮโปทาลามัสยังมีบทบาทในการควบคุมอุณหภูมิ และเมื่อถูกกระตุ้นโดยระบบภูมิคุ้มกัน ก็สามารถทำให้เกิดไข้ได้ ไฮโปทาลามัสได้รับอิทธิพลจากไต: เมื่อความดันโลหิตลดลงเรนินที่ปล่อยออกมาจากไตจะกระตุ้นความต้องการดื่มน้ำ ไฮโปทาลามัสยังควบคุมการรับประทานอาหารผ่านสัญญาณอัตโนมัติและการปล่อยฮอร์โมนโดยระบบย่อยอาหาร^{[ 101 ]}

^{แม้ว่าโดยทั่วไปแล้วเชื่อกัน ว่า}หน้าที่ของภาษาจะจำกัดอยู่ที่บริเวณเวิร์นิกและบริเวณโบรคา [ ^{102 ]}แต่ปัจจุบันเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเครือข่าย บริเวณ คอร์เท็กซ์ ที่กว้างขึ้น มีส่วนช่วยในหน้าที่ของภาษา^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับวิธีที่ สมองแสดง ประมวลผล และเรียนรู้ ภาษาเรียกว่า ประสาทภาษาศาสตร์ซึ่งเป็นสาขาสหวิทยาการขนาดใหญ่ที่ดึงเอาความรู้จากประสาทวิทยาศาสตร์เชิงปัญญาภาษาศาสตร์เชิงปัญญาและจิตวิทยาภาษาศาสตร์มาใช้^{[ 106 ]}

สมองส่วนซีรีบรัมมีการจัดระเบียบแบบตรงข้ามโดยแต่ละซีกของสมองจะโต้ตอบกับร่างกายเพียงครึ่งเดียวเป็นหลัก กล่าวคือ สมองซีกซ้ายจะโต้ตอบกับร่างกายซีกขวา และในทางกลับกัน ทฤษฎีนี้เชื่อว่าเกิดจากการบิดตัวตามแกนในระหว่าง การพัฒนา ^{[ 107 ]}การเชื่อมต่อของมอเตอร์จากสมองไปยังไขสันหลัง และการเชื่อมต่อของประสาทรับความรู้สึกจากไขสันหลังไปยังสมอง ต่างก็ข้ามไปมาในก้านสมอง การรับข้อมูลภาพเป็นไปตามกฎที่ซับซ้อนกว่า คือ เส้นประสาทตาจากดวงตาทั้งสองข้างมาบรรจบกันที่จุดที่เรียกว่าจุดตัดประสาทตาและเส้นใยครึ่งหนึ่งจากเส้นประสาทแต่ละเส้นจะแยกออกไปรวมกับอีกเส้นหนึ่ง^{[ 108 ]}ผลที่ได้คือ การเชื่อมต่อจากครึ่งซีกซ้ายของเรตินาในดวงตาทั้งสองข้าง จะไปยังสมองซีกซ้าย ในขณะที่การเชื่อมต่อจากครึ่งซีกขวาของเรตินาจะไปยังสมองซีกขวา^{[ 109 ]}เนื่องจากเรตินาแต่ละซีกรับแสงที่มาจากซีกตรงข้ามของสนามการมองเห็น ผลที่ตามมาคือ ข้อมูลภาพจากด้านซ้ายของโลกจะส่งไปยังสมองซีกขวา และในทางกลับกัน^{[ 110 ]}ดังนั้น สมองซีกขวาจึงรับข้อมูลความรู้สึกจากด้านซ้ายของร่างกาย และข้อมูลภาพจากด้านซ้ายของสนามการมองเห็น^{[ 111 ] [ 112 ]}

สมองซีกซ้ายและซีกขวาดูสมมาตรกัน แต่การทำงานกลับไม่สมมาตร^{[ 113 ]}ตัวอย่างเช่น บริเวณมอเตอร์ของสมองซีกซ้ายที่ควบคุมมือขวาจะเป็นบริเวณของสมองซีกขวาที่ควบคุมมือซ้าย อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นที่สำคัญหลายประการที่เกี่ยวข้องกับภาษาและการรับรู้เชิงพื้นที่ สมองกลีบหน้าผากซีกซ้ายเป็นส่วนสำคัญสำหรับภาษา หากบริเวณภาษาที่สำคัญในสมองซีกซ้ายได้รับความเสียหาย อาจทำให้ผู้ป่วยไม่สามารถพูดหรือเข้าใจได้^{[ 113 ]}ในขณะที่ความเสียหายที่เทียบเท่ากันในสมองซีกขวาจะทำให้ทักษะทางภาษาบกพร่องเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

ความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างสมองทั้งสองซีกส่วนใหญ่มาจากการศึกษา " ผู้ป่วย สมองแยก " ซึ่งเป็นผู้ที่ได้รับการผ่าตัดตัดคอร์ปัสคัลโลซัมเพื่อลดความรุนแรงของอาการชัก^{[ 114 ]}ผู้ป่วยเหล่านี้ไม่ได้แสดงพฤติกรรมผิดปกติที่เห็นได้ชัดเจนในทันที แต่ในบางกรณีอาจมีพฤติกรรมเกือบเหมือนคนสองคนในร่างกายเดียวกัน โดยมือขวาทำการกระทำบางอย่างแล้วมือซ้ายก็ยกเลิกการกระทำนั้น^{[ 114 ] [ 115 ]}เมื่อแสดงภาพทางด้านขวาของจุดตรึงสายตา ผู้ป่วยเหล่านี้สามารถอธิบายภาพนั้นด้วยวาจาได้ แต่เมื่อแสดงภาพทางด้านซ้าย พวกเขาไม่สามารถอธิบายได้ แต่อาจสามารถแสดงท่าทางด้วยมือซ้ายเพื่อบอกลักษณะของวัตถุที่แสดงได้^{[ 115 ] [ 116 ]}

โดยทั่วไป อารมณ์ถูกนิยามว่าเป็นกระบวนการหลายองค์ประกอบสองขั้นตอนที่เกี่ยวข้องกับการกระตุ้นตามด้วยความรู้สึกทางจิตวิทยา การประเมิน การแสดงออก การตอบสนองของระบบประสาทอัตโนมัติ และแนวโน้มการกระทำ^{[ 117 ]}ความพยายามที่จะระบุตำแหน่งของอารมณ์พื้นฐานไปยังบริเวณสมองบางแห่งเป็นที่ถกเถียงกัน งานวิจัยบางชิ้นไม่พบหลักฐานสำหรับตำแหน่งเฉพาะที่สอดคล้องกับอารมณ์ แต่กลับพบวงจรที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางอารมณ์ทั่วไปอะมิกดาลาคอร์เทกซ์ออร์บิโตฟรอนทัล คอร์เทกซ์อินซูลาร์ส่วนกลางและส่วนหน้าและคอร์เทกซ์พรีฟรอนทัล ด้านข้าง ดูเหมือนจะมีส่วนเกี่ยวข้องในการสร้างอารมณ์ ในขณะที่พบหลักฐานที่อ่อนกว่าสำหรับบริเวณเวนทรัลเทกเมนทัล เวนทรัลพัลลิดัมและนิวเคลียสแอคคัมเบนส์ในความโดดเด่นของแรงจูงใจ [ ^{118 ] อย่างไรก็ตาม}งานวิจัยอื่นๆ พบหลักฐานของการกระตุ้นของบริเวณเฉพาะ เช่นฐานสมองในความสุข คอร์เทกซ์ซิง กูเลตซับคอล โลซัล ในความเศร้า และอะมิกดาลาในความกลัว^{[ 119 ]}

สมองมีหน้าที่รับผิดชอบด้านการรับรู้ [ ^{120 ] [ 121 ]}ซึ่งทำงานผ่านกระบวนการและหน้าที่บริหารจัดการ มากมาย ^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]} หน้าที่บริหาร จัดการได้แก่ ความสามารถในการกรองข้อมูลและตัดสิ่งเร้าที่ไม่เกี่ยวข้องออกไปด้วย^การควบคุมความสนใจและการยับยั้งการรับรู้ ความสามารถในการประมวลผลและจัดการข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำใช้งานความสามารถในการคิดเกี่ยวกับหลายแนวคิดพร้อมกันและสลับงานด้วยความยืดหยุ่นทางการรับรู้ ความสามารถในการยับยั้งแรงกระตุ้นและการตอบสนองที่เด่นชัดด้วยการควบคุมการยับยั้งและความสามารถในการพิจารณาความเกี่ยวข้องของข้อมูลหรือความเหมาะสมของการกระทำ^{[ 122 ] [ 123 ]}หน้าที่บริหารจัดการระดับสูงต้องใช้หน้าที่บริหารจัดการพื้นฐานหลายอย่างพร้อมกัน และรวมถึงการวางแผนการคาดการณ์และสติปัญญาแบบไหลลื่น (เช่นการให้เหตุผลและการแก้ปัญหา ) ^{[ 123 ]}

คอร์เทกซ์ส่วนหน้ามีบทบาทสำคัญในการควบคุมการทำงานของระบบบริหารจัดการ^{[ 121 ] [ 123 ] [ 124 ]}การวางแผนเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นคอร์เทกซ์ส่วนหน้าด้านข้าง (DLPFC) คอ ร์เทกซ์ซิงกูเลตส่วนหน้าคอร์เทกซ์ส่วนหน้าเชิงมุม คอร์เทกซ์ส่วนหน้าด้านขวา และไจรัสเหนือขอบ [ ^{124 ] การ}จัดการหน่วยความจำใช้งานเกี่ยวข้องกับ DLPFC ไจรัสส่วนหน้าด้านล่างและบริเวณของคอร์เทกซ์ข้างขมับ [ ^{121 ] [ 124 ] การ}ควบคุมการยับยั้งเกี่ยวข้องกับหลายบริเวณของคอร์เทกซ์ส่วนหน้า รวมถึงนิวเคลียสคอเดตและนิวเคลียสซับทาลามิก^{[ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]}

การทำงานของสมองเกิดขึ้นได้จากการเชื่อมต่อกันของเซลล์ประสาทที่เชื่อมโยงกันเพื่อไปถึงเป้าหมาย^{[ 126 ]}เซลล์ประสาทประกอบด้วยตัวเซลล์แอกซอนและเดนไดรต์เดนไดรต์มักเป็นกิ่งก้านสาขาที่กว้างขวางซึ่งรับข้อมูลในรูปของสัญญาณจากปลายแอกซอนของเซลล์ประสาทอื่น สัญญาณที่ได้รับอาจทำให้เซลล์ประสาทเริ่มต้นศักยภาพการกระทำ (สัญญาณทางเคมีไฟฟ้าหรือแรงกระตุ้นประสาท) ซึ่งถูกส่งไปตามแอกซอนไปยังปลายแอกซอน เพื่อเชื่อมต่อกับเดนไดรต์หรือกับตัวเซลล์ของเซลล์ประสาทอื่น ศักยภาพการกระทำเริ่มต้นที่ส่วนต้นของแอกซอน ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนที่ซับซ้อนเป็นพิเศษ^{[ 127 ]}เมื่อศักยภาพการกระทำไปถึงปลายแอกซอน มันจะกระตุ้นการปล่อยสารสื่อประสาทที่ไซแนปส์ซึ่งส่งสัญญาณไปยังเซลล์เป้าหมาย^{[ 128 ]}สารสื่อประสาททางเคมีเหล่านี้ได้แก่โดปามีน เซโรโทนิน GABA กลูตาเมตและอะเซทิลโคลีน [ ^{129 ] GABA}เป็นสารสื่อประสาทที่ยับยั้งหลักในสมอง และกลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาทที่กระตุ้นหลัก^{[ 130 ]}เซลล์ประสาทเชื่อมต่อกันที่ไซแนปส์เพื่อสร้างเส้นทางประสาทวงจรประสาทและระบบเครือข่าย ขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน เช่นเครือข่ายความโดดเด่นและเครือข่ายโหมดเริ่มต้นและกิจกรรมระหว่างกันนั้นถูกขับเคลื่อนด้วยกระบวนการส่งสัญญาณประสาท

สมองใช้พลังงานมากถึง 20% ของพลังงานทั้งหมดที่ร่างกายมนุษย์ใช้ มากกว่าอวัยวะอื่นๆ^{[ 131 ]}ในมนุษย์กลูโคสในเลือด (น้ำตาลในเลือด) เป็น แหล่งพลังงานหลักสำหรับเซลล์ส่วนใหญ่ และมีความสำคัญต่อการทำงานปกติของเนื้อเยื่อหลายชนิด รวมถึงสมอง^{[ 132 ]}สมองของมนุษย์ใช้กลูโคสในเลือดประมาณ 60% ในบุคคลที่อดอาหารและไม่ได้ออกกำลังกาย^{[ 132 ]} โดยปกติ การเผาผลาญของสมองจะใช้กลูโคส ในเลือด เป็นแหล่งพลังงาน แต่ในช่วงเวลาที่มีกลูโคสต่ำ (เช่นการอดอาหารการออกกำลังกายแบบต่อเนื่องหรือ การรับประทาน คาร์โบไฮเดรต ในปริมาณจำกัด ) สมองจะใช้คีโตนเป็นเชื้อเพลิงโดยมีความต้องการกลูโคสน้อยลง สมองยังสามารถใช้ แลคเตทในระหว่างการออกกำลังกาย ได้ อีกด้วย ^{[ 133 ]}สมองเก็บกลูโคสในรูปของไกลโคเจน แม้ว่าจะอยู่ในปริมาณที่น้อยกว่าที่พบใน ตับหรือกล้ามเนื้อโครงร่างอย่างมากก็ตาม^{[ 134 ]}กรดไขมันสายยาวไม่สามารถผ่านเข้าสู่สมองได้แต่ตับสามารถย่อยสลายกรดไขมันเหล่านี้เพื่อสร้างคีโตนได้ อย่างไรก็ตามกรดไขมันสายสั้น (เช่นกรดบิวทิริกกรดโพรพิโอนิกและกรดอะซิติก ) และกรดไขมันสายกลาง กรดออกทาโนอิกและกรดเฮปทาโนอิกสามารถผ่านเข้าสู่สมองและถูกเผาผลาญโดยเซลล์สมองได้^{[ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]}

แม้ว่าสมองของมนุษย์จะมีน้ำหนักเพียง 2% ของน้ำหนักตัว แต่ก็ได้รับเลือดจากหัวใจถึง 15% ออกซิเจนที่ร่างกายใช้ทั้งหมด 20% และกลูโคส ที่ร่างกาย ใช้ ทั้งหมด 25% ^{[ 138 ]}สมองใช้กลูโคสเป็นพลังงานหลัก และการขาดกลูโคส เช่น ภาวะน้ำตาลในเลือดต่ำอาจส่งผลให้หมดสติได้^{[ 139 ]}การใช้พลังงานของสมองไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักเมื่อเวลาผ่านไป แต่บริเวณที่ทำงานของเปลือกสมองจะใช้พลังงานมากกว่าบริเวณที่ไม่ทำงานเล็กน้อย ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับ วิธีการสร้างภาพ ทางประสาทวิทยาเชิงฟังก์ชันเช่นPETและfMRI ^{[ 140} ] เทคนิคเหล่านี้ให้ภาพสามมิติของกิจกรรมการเผาผลาญ^{[ 141 ] การศึกษาเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าความต้องการการ เผา}ผลาญของสมองในมนุษย์จะสูงสุดเมื่ออายุประมาณ 5 ปี^{[ 142 ]}

หน้าที่ของการนอนหลับยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ อย่างไรก็ตาม มีหลักฐานว่าการนอนหลับช่วยเพิ่มการกำจัดของเสียจากกระบวนการเผาผลาญ ซึ่งบางส่วนอาจเป็นพิษต่อระบบประสาท ออกจากสมอง และอาจช่วยในการซ่อมแซมได้ด้วย^{[ 52 ] [ 143 ] [ 144 ]}หลักฐานชี้ให้เห็นว่าการกำจัดของเสียจากกระบวนการเผาผลาญที่เพิ่มขึ้นในระหว่างการนอนหลับเกิดขึ้นผ่านการทำงานที่เพิ่มขึ้นของระบบไกลม์ฟาติก [ ^{52 ] การ}นอนหลับอาจมีผลต่อการทำงานของระบบการรับรู้โดยการลดการเชื่อมต่อที่ไม่จำเป็น^{[ 145 ]}

การทำงานของสมองขึ้นอยู่กับความรู้สึก ที่เพียงพอ ซึ่งเซลล์ประสาทสามารถตอบสนองต่อสัญญาณที่ได้รับจากเซลล์อื่นได้อย่างเหมาะสม เพื่อตอบสนองต่อข้อมูลทางประสาทสัมผัสได้อย่างถูกต้อง คุณค่าเชิงบวก/ ลบ ที่แท้จริง ต้องอาศัยการเชื่อมต่อระหว่างเปลือกสมองส่วนรับความรู้สึกและระบบลิมบิก ในช่วง 24–30 สัปดาห์ของการตั้งครรภ์ เส้นทางทาลามัส-เปลือกสมองจะเชื่อมต่อกัน และสัญญาณทางประสาทสัมผัสจะไปถึงศูนย์กลางอารมณ์ใต้เปลือกสมอง เมื่อแรกเกิด ความรู้สึกสามารถสังเกตได้จากพฤติกรรม^{[ 146 ]}

แนวทางที่ตรงกันข้ามสองแนวทาง – ธรรมชาติกับสิ่งแวดล้อม – พยายามอธิบายกระบวนการนี้ หนึ่งในทฤษฎีธรรมชาติสำหรับการเปลี่ยนผ่านจากเครื่องจักรชีวภาพไปสู่ความรู้สึกขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนจากปฏิกิริยาตอบสนองไปสู่การประเมินค่า ตามที่อันโตนิโอ ดามาซิโอ กล่าวความรู้สึกเกิดขึ้นเมื่อสมองหยุดเพียงแค่ตอบสนองต่อโลกภายนอกและเริ่มใส่ใจกับสภาวะภายในของร่างกาย^{[ 147 ]}แบบจำลองการอนุมานการรับรู้ภายในได้นำเสนอแนวคิดของการรับรู้ภายใน ซึ่งเป็นการรับรู้ของสมองเกี่ยวกับสภาวะภายในของร่างกาย โดยมีกลไกทางพันธุกรรมเป็นตัวกลาง การ "เคลื่อนไหว" ทางสรีรวิทยาจากการทำงานอัตโนมัติไปสู่ประสบการณ์นั้นขับเคลื่อนโดยระบบกระตุ้นเรติคูลาร์ในก้านสมอง เชื่อกันว่าคอร์เทกซ์อินซูลาร์ได้รับข้อมูลเข้าอย่างต่อเนื่องจากทุกอวัยวะ เมื่อสภาวะของร่างกายแตกต่างจาก "สมบูรณ์แบบ" (เช่น อุณหภูมิร่างกายลดลง) สมองจะสร้างสัญญาณข้อผิดพลาด "ความรู้สึก" ของความหนาวเย็นหรือความหิวโหยเป็นวิธีที่สมองใช้ในการแสดงสัญญาณข้อผิดพลาดนั้น สมองจะบันทึกค่าความรู้สึกผ่านการควบคุมสมดุลของร่างกายหากการกระทำใดแก้ไขสัญญาณความผิดพลาดและทำให้ร่างกายกลับสู่สมดุล สมองจะทำเครื่องหมายสิ่งเร้านั้นว่าเป็น "เชิงบวก" ^{[ 147 ]}

แนวทางอื่นระบุว่า ความสามารถของมนุษย์ในการตรวจจับการเปลี่ยนแปลงภายในตนเองและสิ่งแวดล้อมได้อย่างเหมาะสมนั้น ขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรมของระบบประสาทที่เฉพาะเจาะจง โดยเริ่มจากรูปแบบพื้นฐานของการประสานงานระหว่างสิ่งเร้าและการตอบสนอง ความสมดุลของระบบประสาทกับหน้าที่ที่จำเป็นนั้นเป็นผลมาจากกระบวนการพัฒนาที่สำคัญในระหว่างการตั้งครรภ์ ตามที่ Igor Val Danilov กล่าวไว้ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างแม่และทารกในครรภ์ช่วยให้ระบบประสาทของเด็กเติบโตพร้อมกับความรู้สึกทางชีวภาพที่เพียงพอ^{[ 148 ]}ปฏิสัมพันธ์ทางกายภาพภายในสิ่งที่เรียกว่าแบบจำลองทางประสาทและสติปัญญาของแม่และทารก ในครรภ์นี้ ก่อให้เกิดสถาปัตยกรรมที่เฉพาะเจาะจงของระบบประสาทของเด็ก และมีส่วนช่วยในการพัฒนาความรู้สึกและการเริ่มต้นของการรับรู้^{[ 148 ]}แรงทางกายภาพที่ทรงพลังที่สุดของปฏิสัมพันธ์นี้คือสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบพัลส์ความถี่ต่ำและคลื่นเสียงที่ซับซ้อนของหัวใจของแม่^{[ 148 ] [ 149 ] [ 150 ]}

ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างและหน้าที่ของสมองมนุษย์ได้มาจากวิธีการทดลองที่หลากหลาย รวมถึงการทดลองในสัตว์และมนุษย์ ข้อมูลเกี่ยวกับการบาดเจ็บที่สมองและโรคหลอดเลือดสมองได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับหน้าที่ของส่วนต่างๆ ของสมองและผลกระทบของความเสียหายต่อสมองการถ่ายภาพระบบประสาทใช้เพื่อแสดงภาพสมองและบันทึกกิจกรรมของสมองสรีรวิทยาไฟฟ้าใช้เพื่อวัด บันทึก และตรวจสอบกิจกรรมทางไฟฟ้าของเปลือกสมอง การวัดอาจเป็นการวัดศักยภาพสนามเฉพาะที่ของบริเวณเปลือกสมอง หรือกิจกรรมของเซลล์ประสาทเดี่ยว การตรวจคลื่นไฟฟ้าสมองสามารถบันทึกกิจกรรมทางไฟฟ้าของเปลือกสมองโดยใช้อิเล็กโทรด ที่วางบน หนังศีรษะโดยไม่รุกราน^{[ 155 ] [ 156 ]}

มาตรการรุกราน ได้แก่อิเล็กโทรคอร์ติโคกราฟีซึ่งใช้อิเล็กโทรดที่วางโดยตรงบนพื้นผิวสมองที่เปิดเผย วิธีนี้ใช้ในการทำแผนที่การกระตุ้นคอร์ติคัลซึ่งใช้ในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพื้นที่คอร์ติคัลและหน้าที่ของระบบ^{[ 157 ]} โดยการใช้ ไมโครอิเล็กโทรดที่เล็กกว่ามากสามารถบันทึกหน่วยเดี่ยว จากเซลล์ประสาทเดี่ยวได้ ซึ่งให้ ความละเอียดเชิงพื้นที่ สูง และความละเอียดเชิงเวลา สูง สิ่งนี้ทำให้สามารถเชื่อมโยงกิจกรรมของสมองกับพฤติกรรม และสร้างแผนที่เซลล์ประสาทได้^{[ 158 ]}

การพัฒนาออร์แกนอยด์สมองได้เปิดทางให้ศึกษาการเจริญเติบโตของสมองและของเปลือกสมอง รวมถึงทำความเข้าใจการพัฒนาของโรค ซึ่งนำไปสู่การประยุกต์ใช้ในการรักษาเพิ่มเติม^{[ 159 ] [ 160 ]}

เทคนิค การสร้างภาพประสาทเชิงฟังก์ชันแสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของสมองที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของบริเวณสมองเฉพาะ เทคนิคหนึ่งคือการสร้างภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชัน (fMRI) ซึ่งมีข้อดีเหนือกว่าวิธีการก่อนหน้านี้อย่างSPECTและPETตรงที่ไม่จำเป็นต้องใช้วัสดุกัมมันตรังสีและให้ความละเอียดสูงกว่า^{[ 161 ]}อีกเทคนิคหนึ่งคือสเปกโทรสโกปีอินฟราเรดใกล้เชิงฟังก์ชันวิธีการเหล่านี้อาศัยการตอบสนองทางโลหิตพลศาสตร์ที่แสดงการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมของสมองที่สัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของการไหลเวียนของเลือดซึ่งมีประโยชน์ในการทำแผนที่การทำงานไปยังบริเวณสมอง [ ^{162 ] fMRI}ในสภาวะพัก จะพิจารณาปฏิสัมพันธ์ของบริเวณสมองในขณะที่สมองไม่ได้ทำงานเฉพาะอย่าง^{[ 163 ]}นอกจากนี้ยังใช้เพื่อแสดงเครือข่ายโหมดเริ่มต้น อีก ด้วย

กระแสไฟฟ้าใดๆ ก็ตามจะสร้างสนามแม่เหล็กการสั่นของระบบประสาทจะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กอ่อนๆ และในการ ตรวจ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ของสมอง กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นสามารถแสดงการทำงานของสมองเฉพาะที่ด้วยความละเอียดสูง^{[ 164 ]}การสร้างภาพเส้นใย ประสาท ใช้MRIและการวิเคราะห์ภาพเพื่อสร้างภาพ 3 มิติของเส้นใยประสาทในสมองแผนภาพการเชื่อมต่อจะให้ภาพกราฟิกของการเชื่อมต่อของระบบประสาทในสมอง^{[ 165 ]}

ความแตกต่างในโครงสร้างของสมองสามารถวัดได้ในความผิดปกติบางอย่าง โดยเฉพาะโรคจิตเภทและภาวะสมองเสื่อมแนวทางทางชีววิทยาที่แตกต่างกันโดยใช้การถ่ายภาพได้ให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้น เช่น ในความผิดปกติของภาวะซึมเศร้าและโรคย้ำคิดย้ำทำแหล่งข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับการทำงานของบริเวณสมองคือผลกระทบจากความเสียหายต่อบริเวณเหล่านั้น^{[ 166 ]}

ความก้าวหน้าในการถ่ายภาพระบบประสาททำให้สามารถเข้าใจความผิดปกติทางจิตได้อย่างเป็นกลาง ส่งผลให้การวินิจฉัยเร็วขึ้น การพยากรณ์โรคแม่นยำขึ้น และการติดตามที่ดีขึ้น^{[ 167 ]}

ชีวสารสนเทศศาสตร์เป็นสาขาการศึกษาที่รวมถึงการสร้างและการพัฒนาฐานข้อมูล ตลอดจนเทคนิคการคำนวณและสถิติ ซึ่งสามารถนำมาใช้ในการศึกษาเกี่ยวกับสมองของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในด้านการแสดงออกของยีนและโปรตีน ชีว สารสนเทศศาสตร์และการศึกษาด้านจีโนมิกส์และจีโนมิกส์เชิงฟังก์ชันก่อให้เกิดความต้องการในการระบุดีเอ็นเอเทคโนโลยีทรานสคริปโตมการระบุยีนตำแหน่ง และหน้าที่ของ ยีน ^{[ 168 ] [ 169 ] [ 170 ]} GeneCardsเป็นฐานข้อมูลหลัก

ข้อมูล ณ ปี 2017พบว่า ยีนที่เข้ารหัสโปรตีนเกือบ 20,000 ยีน มีการแสดงออกในมนุษย์^{[ 168 ]}และยีนเหล่านี้ประมาณ 400 ยีนมีเฉพาะในสมอง^{[ 171 ] [ 172 ]}ข้อมูลเกี่ยวกับการแสดงออกของยีนในสมองได้กระตุ้นให้เกิดการวิจัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับความผิดปกติหลายประการ ตัวอย่างเช่น การดื่มแอลกอฮอล์ในระยะยาวแสดงให้เห็นถึงการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีนในสมอง และการเปลี่ยนแปลงเฉพาะเซลล์ที่อาจเกี่ยวข้องกับความผิดปกติจากการใช้แอลกอฮอล์^{[ 173 ]}การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ได้รับการบันทึกไว้ใน ทราน สคริปโตมของไซแนปส์ ในคอร์เทกซ์ส่วนหน้า และถือเป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดแรงผลักดันไปสู่การพึ่งพาแอลกอฮอล์ และการใช้สารเสพติดอื่น ๆ ด้วย ^{[ 174 ]}

การศึกษาวิจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องยังแสดงให้เห็นหลักฐานของการเปลี่ยนแปลงของไซแนปส์และการสูญเสียในสมองที่แก่ชราการเปลี่ยนแปลงในการแสดงออกของยีนจะเปลี่ยนแปลงระดับของโปรตีนในเส้นทางประสาทต่างๆ และพบว่ามีความชัดเจนในความผิดปกติหรือการสูญเสียของการสัมผัสไซแนปส์ ความผิดปกตินี้พบว่าส่งผลกระทบต่อโครงสร้างต่างๆ ของสมอง และมีผลอย่างมากต่อเซลล์ประสาทที่ยับยั้ง ส่งผลให้ระดับการส่งสัญญาณประสาทลดลง และตามมาด้วยความเสื่อมถอยทางสติปัญญาและโรคต่างๆ^{[ 175 ] [ 176 ]}

การบาดเจ็บที่สมองสามารถแสดงออกมาได้หลายรูปแบบการบาดเจ็บที่สมองจากอุบัติเหตุเช่น การบาดเจ็บจากการเล่นกีฬาการหกล้มอุบัติเหตุทางจราจรหรืออุบัติเหตุจากการทำงานอาจเกี่ยวข้องกับปัญหาทั้งในระยะสั้นและระยะยาว ปัญหาในระยะสั้นอาจรวมถึงเลือดออกในสมองซึ่งอาจกดทับเนื้อเยื่อสมองหรือทำลายการไหลเวียนของเลือด ในสมอง อาจเกิด รอยช้ำในสมองได้ รอยช้ำอาจทำให้เกิดความเสียหายอย่างกว้างขวางต่อเส้นประสาท ซึ่งอาจนำไปสู่ภาวะการบาดเจ็บของแอกซอนแบบกระจาย [ ^{177 ] กะโหลก}ศีรษะแตกการบาดเจ็บในบริเวณใดบริเวณหนึ่ง การสูญ เสียการได้ยินและการกระทบกระเทือนทางสมองก็เป็นอาการที่อาจเกิดขึ้นได้ในระยะสั้นเช่นกัน นอกจากบริเวณที่ได้รับบาดเจ็บแล้ว สมองด้านตรงข้ามก็อาจได้รับผลกระทบด้วย ซึ่งเรียกว่าการบาดเจ็บแบบคอนเทรคูปปัญหาในระยะยาวที่อาจเกิดขึ้น ได้แก่โรคเครียดหลังเหตุการณ์สะเทือนใจและภาวะน้ำในสมอง มากเกินไป ภาวะสมองเสื่อมเรื้อรังจากอุบัติเหตุ สามารถเกิดขึ้นได้ หลังจากการบาดเจ็บที่ศีรษะหลายครั้ง^{[ 178 ]}

โรคความเสื่อมของระบบประสาทส่งผลให้เกิดความเสียหายหรือการสูญเสียเซลล์ประสาทอย่างต่อเนื่อง ซึ่งส่งผลต่อการทำงานต่างๆ ของสมอง และจะแย่ลงตามอายุประเภทที่พบบ่อย ได้แก่ ภาวะ สมอง เสื่อม รวมถึงโรคอัลไซเมอร์ ภาวะสมองเสื่อมจากแอลกอฮอล์ภาวะสมองเสื่อมจากหลอดเลือดและ ภาวะสมองเสื่อมจากโรคพาร์กินสัน ประเภทอื่นๆ ที่พบได้ยากกว่า เช่น โรคติดเชื้อ พันธุกรรม หรือเมตาบอลิซึม ได้แก่โรคฮันติงตัน โรคเซลล์ประสาท สั่งการ ภาวะสมองเสื่อมจากเอชไอวีภาวะสมองเสื่อมที่เกี่ยวข้องกับซิฟิลิสและโรควิลสัน โรคความเสื่อมของระบบประสาทสามารถส่งผลกระทบต่อส่วนต่างๆ ของสมอง และสามารถส่งผลต่อการเคลื่อนไหวความจำและการรับรู้^{[ 179 ]}โรคพรีออนที่หายากได้แก่โรคครอยซ์เฟลด์-จาคอบและรูปแบบต่างๆและ โรค คุรุเป็นโรคความเสื่อมของระบบประสาทที่ร้ายแรงถึงแก่ชีวิต^{[ 180 ]}

ภาวะหลอดเลือดแดงแข็งในสมองคือภาวะหลอดเลือดแดงแข็งที่ส่งผลต่อสมอง เกิดจากการสะสมของคราบพลัคที่เกิดจากคอเลสเตอรอลในหลอดเลือดแดงขนาดใหญ่ของสมอง และอาจมีอาการเล็กน้อยไปจนถึงรุนแรง เมื่อมีอาการรุนแรง หลอดเลือดแดงอาจตีบแคบลงจนทำให้การไหลเวียนของเลือดลดลง ส่งผลให้เกิดภาวะสมองเสื่อม และมีโปรตีนที่คล้ายคลึงกับที่พบในโรคอัลไซเมอร์^{[ 181 ]}

แม้ว่าสมองจะได้รับการปกป้องโดยกำแพงเลือด-สมอง แต่ก็อาจได้รับผลกระทบจากการติดเชื้อต่างๆ รวมถึงไวรัสแบคทีเรียและเชื้อรา การติด เชื้ออาจเกิดขึ้นที่เยื่อหุ้มสมอง ( เยื่อหุ้มสมองอักเสบ ) เนื้อสมอง ( สมองอักเสบ ) หรือภายในเนื้อสมอง (เช่นฝีในสมอง ) ^{[ 180 ]}

เนื้องอกในสมองอาจเป็นได้ทั้ง เนื้องอกชนิด ไม่ร้ายแรงและเนื้องอกชนิดร้ายแรง เนื้องอกร้ายแรงส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นจากส่วนอื่นของร่างกายโดยส่วนใหญ่มักมาจากปอดเต้านมและผิวหนัง^{[ 182 ]}มะเร็งของเนื้อเยื่อสมองก็สามารถเกิดขึ้นได้เช่นกัน และมีต้นกำเนิดจากเนื้อเยื่อใดๆ ก็ได้ในและรอบๆ สมองมะเร็งเยื่อหุ้มสมอง(Meningioma ) พบได้บ่อยกว่ามะเร็งของเนื้อเยื่อสมอง ^{[ 182 ]}มะเร็งในสมองอาจทำให้เกิดอาการที่เกี่ยวข้องกับขนาดหรือตำแหน่งของมะเร็ง โดยมีอาการต่างๆ เช่น ปวดศีรษะและคลื่นไส้ หรืออาการเฉพาะจุดที่ค่อยๆ พัฒนาขึ้น เช่น การมองเห็น การกลืน การพูดลำบาก หรือการเปลี่ยนแปลงอารมณ์^{[ 182 ]}โดยทั่วไปแล้ว มะเร็งจะถูกตรวจสอบโดยใช้การสแกน CT และการสแกน MRI การทดสอบอื่นๆ อีกหลายอย่าง รวมถึงการตรวจเลือดและการเจาะน้ำไขสันหลัง อาจถูกนำมาใช้เพื่อตรวจสอบสาเหตุของมะเร็งและประเมินชนิดและระยะของมะเร็ง^{[ 182 ]}คอร์ติโคส เตีย รอยด์เดกซาเมทาโซนมักจะให้เพื่อลดอาการบวมของเนื้อเยื่อสมองรอบเนื้องอก การผ่าตัดอาจได้รับการพิจารณา อย่างไรก็ตาม ด้วยลักษณะที่ซับซ้อนของเนื้องอกหลายชนิด หรือขึ้นอยู่กับระยะหรือชนิดของเนื้องอกการฉายรังสีหรือเคมีบำบัดอาจเหมาะสมกว่า^{[ 182 ]}

ความผิดปกติทางจิตเช่นโรคซึมเศร้า โรคจิตเภทโรคอารมณ์สองขั้ว โรคเครียดหลังเหตุการณ์สะเทือนใจโรคสมาธิสั้น โรคย้ำคิดย้ำทำ โรคทูเร็ตต์และการเสพติด เป็นที่ทราบกันดีว่าเกี่ยวข้องกับการทำงานของสมอง^{[ 125 ] [ 129 ] [ 183 ]}การรักษาความผิดปกติทางจิตอาจรวมถึงจิตบำบัดจิตเวชการแทรกแซงทางสังคมและการฟื้นฟูส่วนบุคคลหรือการบำบัดทางความคิดและพฤติกรรม ปัญหาพื้นฐานและการพยากรณ์โรคที่เกี่ยวข้องจะแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละบุคคล^{[ 184 ]}

อาการชักจากโรคลมชักเชื่อว่าเกี่ยวข้องกับกิจกรรมทางไฟฟ้าที่ผิดปกติ^{[ 185 ]}อาการชักอาจแสดงออกเป็นการหมดสติผล กระทบ เฉพาะจุดเช่น การเคลื่อนไหวของแขนขาหรือการพูดติดขัด หรืออาจเป็นแบบทั่วไป [ ^{185 ] ภาวะ}ชักต่อเนื่องหมายถึงอาการชักหรือชุดของการชักที่ไม่หยุดภายในห้านาที^{[ 186 ]}อาการชักมีสาเหตุมากมาย อย่างไรก็ตาม อาการชักหลายครั้งเกิดขึ้นโดยไม่พบสาเหตุที่แน่ชัด ในผู้ที่เป็นโรคลมชักปัจจัยเสี่ยงต่อการเกิดอาการชักเพิ่มเติมอาจรวมถึงการนอนไม่หลับ การใช้ยาและแอลกอฮอล์ และความเครียด สามารถประเมินอาการชักได้โดยใช้การตรวจเลือด EEG และ เทคนิคการถ่ายภาพทางการแพทย์ต่างๆ โดยพิจารณาจาก ประวัติทางการแพทย์และผลการตรวจร่างกาย^{[ 185 ]}นอกจากการรักษาต้นเหตุและลดการสัมผัสกับปัจจัยเสี่ยงแล้ว ยา ต้านชักยังมีบทบาทในการป้องกันการเกิดอาการชักเพิ่มเติม^{[ 185 ]}

ความผิดปกติทางสมองบางอย่าง เช่นโรคเทย์-แซคส์ [ ^{187 ]}เป็น ความ ^ผิดปกติแต่กำเนิดและเกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมและโครโมโซม^{[ 188 ]}กลุ่มความผิดปกติแต่กำเนิดของศีรษะ ที่หายาก ที่เรียกว่าลิสเซนเซฟาลีมีลักษณะเฉพาะคือการขาดหรือความไม่เพียงพอของการพับของเปลือกสมอง^{[ 189 ]}การพัฒนาสมองตามปกติ อาจได้รับผลกระทบในระหว่าง ตั้งครรภ์จากภาวะขาดสารอาหาร^{[ 190 ]}สารก่อความพิการแต่กำเนิด [ 191 ^{]โรคติด}เชื้อ [ ^{192 ]}และการใช้ยาเสพติดเพื่อความบันเทิงรวมถึงแอลกอฮอล์ (ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดความผิดปกติของทารกในครรภ์จากแอลกอฮอล์ ) ^{[ 190 ] [ 193 ]}ความผิดปกติของหลอดเลือดแดงและหลอดเลือดดำในสมอง ส่วนใหญ่ เป็นความผิดปกติแต่กำเนิด เครือข่ายหลอดเลือดที่พันกันเหล่านี้อาจไม่มีอาการ แต่ในกรณี ^ที่ร้ายแรงที่สุดอาจแตกและทำให้ เกิดเลือด ออกในกะโหลกศีรษะ^{[ 194 ]}

โรคหลอดเลือดสมองคือการลดลงของปริมาณเลือดที่ไปเลี้ยงบริเวณสมอง ทำให้เซลล์ตายและสมองได้รับความเสียหาย ซึ่งอาจนำไปสู่ อาการต่างๆ มากมายรวมถึงอาการ " FAST " ได้แก่ ใบหน้าเบี้ยว แขนอ่อนแรง และพูดลำบาก (รวมถึงการพูดและการหาคำหรือการสร้างประโยค ) ^{[ 195 ]}อาการต่างๆ เกี่ยวข้องกับการทำงานของบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบ และสามารถชี้ไปยังตำแหน่งและสาเหตุของโรคหลอดเลือดสมองได้ ความยากลำบากในการเคลื่อนไหว การพูด หรือการมองเห็นมักเกี่ยวข้องกับสมองส่วนซีรีบรัม ในขณะที่การทรงตัวไม่ดีการมองเห็นภาพซ้อน เวียนศีรษะและ อาการ ที่ส่งผลกระทบต่อร่างกายมากกว่าหนึ่งข้างมักเกี่ยวข้องกับก้านสมองหรือสมองส่วนซีรีเบลลัม^{[ 196 ]}

โรค หลอดเลือดสมองส่วนใหญ่เกิดจากการสูญเสียเลือด โดยทั่วไปเกิดจากลิ่มเลือดอุดตัน การแตกของคราบไขมันที่ทำให้เกิดลิ่มเลือดหรือการตีบของหลอดเลือดแดงขนาดเล็กโรคหลอดเลือดสมองยังอาจเกิดจากการตกเลือดภายในสมองได้ อีกด้วย ^{[ 197 ]}ภาวะขาดเลือดชั่วคราว (TIA) คือโรคหลอดเลือดสมองที่อาการหายไปภายใน 24 ชั่วโมง^{[ 197 ]}การตรวจสอบโรคหลอดเลือดสมองจะเกี่ยวข้องกับการตรวจร่างกาย (รวมถึงการตรวจระบบประสาท ) และการซักประวัติทางการแพทย์โดยเน้นที่ระยะเวลาของอาการและปัจจัยเสี่ยง (รวมถึง ความดัน โลหิตสูงภาวะหัวใจเต้นผิดจังหวะและการสูบบุหรี่ ) ^{[ 198 ]}จำเป็นต้องมีการตรวจสอบเพิ่มเติมในผู้ป่วยอายุน้อย^{[ 199 ]} อาจมีการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจ (ECG ) และการตรวจวัดคลื่นไฟฟ้า หัวใจแบบต่อเนื่อง เพื่อระบุภาวะหัวใจเต้น ผิดจังหวะ การอัลตราซา วนด์ สามารถตรวจสอบการตีบของหลอดเลือดแดงคาโรติด ได้ การตรวจเอโคคาร์ดิโอแกรมสามารถใช้เพื่อตรวจหาลิ่มเลือดภายในหัวใจโรคของลิ้นหัวใจหรือการมีรูเปิดฟอราเมนโอวาเล [ ^{199 ] การ}ตรวจเลือดจะทำเป็นประจำในขั้นตอนการ ตรวจวินิจฉัย ซึ่งรวมถึงการตรวจเบาหวานและการตรวจระดับไขมันในเลือด^{[ 199 ]}

การรักษาโรคหลอดเลือดสมองบางอย่างมีความสำคัญต่อเวลา ซึ่งรวมถึงการละลายลิ่มเลือดหรือการผ่าตัดเอาลิ่มเลือดออกสำหรับโรคหลอดเลือดสมองตีบและการลดความดันสำหรับโรคหลอดเลือดสมองแตก^{[ 200 ] [ 201 ]}เนื่องจากโรคหลอดเลือดสมองมีความสำคัญต่อเวลา^{[ 202 ]}โรงพยาบาลและแม้แต่การดูแลผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองก่อนถึงโรงพยาบาลจึงเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบอย่างเร่งด่วน โดยปกติจะเป็นการสแกน CTเพื่อตรวจสอบโรคหลอดเลือดสมองแตก และ การสแกน CTหรือMR angiogramเพื่อประเมินหลอดเลือดที่เลี้ยงสมอง^{[ 199 ]}การสแกน MRIซึ่งยังไม่แพร่หลายนัก อาจสามารถแสดงบริเวณสมองที่ได้รับผลกระทบได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีของโรคหลอดเลือดสมองตีบ^{[ 199 ]}

หลังจากเกิดโรคหลอดเลือดสมอง ผู้ป่วยอาจต้องเข้ารับการรักษาในหน่วยโรคหลอดเลือดสมองและการรักษาอาจมุ่งเน้นไปที่การป้องกันโรคหลอดเลือดสมองในอนาคต ซึ่งรวมถึง การให้ยา ต้านการแข็งตัวของ เลือดอย่างต่อเนื่อง (เช่นแอสไพรินหรือโคลพิโดเกรล ) ยา ลด ความดันโลหิตและยาลดไขมัน ในเลือด ^{[ 200 ]}ทีมสหสาขาวิชาชีพซึ่งรวมถึงนักแก้ไขการพูด นักกายภาพบำบัดนักกิจกรรมบำบัดและนักจิตวิทยามีบทบาทสำคัญในการสนับสนุนผู้ป่วยที่ได้รับผลกระทบจากโรคหลอดเลือดสมองและการฟื้นฟูสมรรถภาพ^{[ 203 ] [ 199 ]}ประวัติการเป็นโรคหลอดเลือดสมองเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดภาวะสมองเสื่อมประมาณ 70% และโรคหลอดเลือดสมองที่เพิ่งเกิดขึ้นเพิ่มความเสี่ยงประมาณ 120% ^{[ 204 ]}

ภาวะสมองตายหมายถึงการสูญเสียการทำงานของสมองทั้งหมดอย่างถาวรและ ไม่สามารถย้อน กลับ ได้ ^{[ 205 ] [ 206 ]}ซึ่งมีลักษณะเฉพาะคืออาการโคม่าการสูญเสียปฏิกิริยาตอบสนองและภาวะหยุดหายใจ^{[ 205 ]}อย่างไรก็ตาม การประกาศภาวะสมองตายแตกต่างกันไปตามภูมิศาสตร์และไม่ได้รับการยอมรับเสมอไป^{[ 206 ]}ในบางประเทศยังมีกลุ่มอาการของภาวะสมองตาย ที่กำหนดไว้ ด้วย^{[ 207 ]}การประกาศภาวะสมองตายอาจมีผลกระทบอย่างมาก เนื่องจากภายใต้หลักการของความไร้ประโยชน์ทางการแพทย์ การประกาศดังกล่าว จะเกี่ยวข้องกับการถอนการช่วยชีวิต^{[ 208 ]}และเนื่องจากผู้ที่มีภาวะสมองตายมักมีอวัยวะที่เหมาะสมสำหรับ การ บริจาคอวัยวะ^{[ 206 ] [ 209 ]}กระบวนการนี้มักจะยากขึ้นเนื่องจากการสื่อสารที่ไม่ดีกับครอบครัวของผู้ป่วย^{[ 210 ]}

เมื่อสงสัยว่าสมองตาย ต้องตัด การวินิจฉัยแยกโรค ที่ สามารถย้อนกลับได้ เช่น ภาวะอิเล็กโทรไลต์ผิดปกติ ระบบประสาท และการกดการทำงานของสมองที่เกี่ยวข้องกับยาออกไป^{[ 205 ] [ 208 ]}การทดสอบปฏิกิริยาตอบสนอง^{[ b ]}อาจช่วยในการตัดสินใจได้ เช่นเดียวกับการไม่มีการตอบสนองและการหายใจ^{[ 208 ]}การสังเกตทางคลินิก รวมถึงการไม่มีการตอบสนองโดยสิ้นเชิง การวินิจฉัยที่ทราบ และ หลักฐาน จากการถ่ายภาพระบบประสาทอาจมีบทบาทในการตัดสินใจประกาศว่าสมองตาย^{[ 205 ]}

ปรัชญาจิตศึกษาประเด็นต่างๆ เช่น ปัญหาความเข้าใจเรื่องจิตสำนึกและปัญหาความสัมพันธ์ระหว่างจิตกับกายความสัมพันธ์ระหว่างสมองกับจิตใจเป็นความท้าทายที่สำคัญทั้งในเชิงปรัชญาและวิทยาศาสตร์ เนื่องจากความยากลำบากในการอธิบายว่ากิจกรรมทางจิต เช่น ความคิดและอารมณ์ สามารถเกิดขึ้นได้อย่างไรโดยโครงสร้างทางกายภาพ เช่น เซลล์ประสาทและไซแนปส์หรือกลไกทางกายภาพประเภทอื่นๆ ความยากลำบากนี้ได้รับการแสดงออกโดยก็อตต์ฟรีด ไลบ์นิซในอุปมาอุปไมยที่รู้จักกันในชื่อโรงสีของไลบ์นิซ :

ต้องยอมรับว่าการรับรู้และสิ่งที่ขึ้นอยู่กับการรับรู้นั้น อธิบายไม่ได้ด้วยหลักการทางกลศาสตร์ กล่าวคือ ด้วยรูปทรงและการเคลื่อนไหว หากเราจินตนาการว่ามีเครื่องจักรที่โครงสร้างของมันสามารถคิด รู้สึก และรับรู้ได้ เราอาจนึกภาพเครื่องจักรนั้นในขนาดที่ใหญ่ขึ้นโดยคงสัดส่วนเดิมไว้ เพื่อที่เราจะสามารถเข้าไปข้างในได้ เหมือนกับเข้าไปในกังหันลม สมมติเช่นนั้น เมื่อเข้าไปข้างในแล้ว เราจะพบเพียงชิ้นส่วนที่ผลักกันไปมา และไม่พบสิ่งใดที่จะสามารถอธิบายการรับรู้ได้เลย

— ไลบ์นิซ, โมนาโดโลจี^{[ 214 ]}

ความสงสัยเกี่ยวกับความเป็นไปได้ของคำอธิบายเชิงกลไกของความคิดผลักดันให้เรเน่ เดส์การ์ตและนักปรัชญาส่วนใหญ่คนอื่นๆ ร่วมกับเขา ไปสู่ทฤษฎีทวิภาวะ : ความเชื่อที่ว่าจิตใจเป็นอิสระจากสมองในระดับหนึ่ง^{[ 215 ]}อย่างไรก็ตาม มีข้อโต้แย้งที่แข็งแกร่งในทิศทางตรงกันข้ามมาโดยตลอด มีหลักฐานเชิงประจักษ์ที่ชัดเจนว่าการจัดการทางกายภาพหรือการบาดเจ็บต่อสมอง (เช่น โดยยาหรือโดยรอยโรค ตามลำดับ) สามารถส่งผลกระทบต่อจิตใจในรูปแบบที่ทรงพลังและใกล้ชิด^{[ 216 ] [ 217 ]}ในศตวรรษที่ 19 กรณีของฟิเนียส เกจคนงานรถไฟที่ได้รับบาดเจ็บจากแท่งเหล็กแข็งที่ทะลุผ่านสมองของเขา ทำให้นักวิจัยและสาธารณชนเชื่อว่าหน้าที่การรับรู้มีตำแหน่งอยู่ในสมอง^{[ 213 ]}ตามแนวคิดนี้ หลักฐานเชิงประจักษ์จำนวนมากที่แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ใกล้ชิดระหว่างกิจกรรมของสมองและกิจกรรมทางจิต ทำให้บรรดานักประสาทวิทยาและนักปรัชญาร่วมสมัยส่วนใหญ่กลายเป็นนักวัตถุนิยมโดยเชื่อว่าปรากฏการณ์ทางจิตเป็นผลมาจาก หรือสามารถลดทอนลงเหลือเพียงปรากฏการณ์ทางกายภาพได้ในที่สุด^{[ 218 ]}

ขนาดของสมองและสติปัญญา ของบุคคล ไม่ได้มีความสัมพันธ์กันอย่างแน่นแฟ้น^{[ 219 ]}การศึกษาต่างๆ มักบ่งชี้ถึงความสัมพันธ์ เล็กน้อยถึงปานกลาง (โดยเฉลี่ยประมาณ 0.3 ถึง 0.4) ระหว่างปริมาตรสมองและIQ ^{[ 220} ] ความสัมพันธ์ที่สอดคล้องกันมากที่สุดพบได้ในกลีบ ^สมองส่วนหน้า ส่วนขมับ และส่วนข้าง ฮิปโปแคมปัส และซีรีเบลลัม แต่ส่วนเหล่านี้อธิบายความแปรปรวนของ IQ ได้เพียงจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่ง IQ เองก็มีความสัมพันธ์เพียงบางส่วนกับสติปัญญาทั่วไปและประสิทธิภาพในโลกแห่งความเป็นจริง^{[ 221 ] [ 222 ]}

สัตว์อื่นๆ รวมถึงวาฬและช้าง มีสมองใหญ่กว่ามนุษย์ อย่างไรก็ตาม เมื่อพิจารณาอัตราส่วนมวลสมองต่อมวลร่างกาย สมองของมนุษย์มีขนาดใหญ่เกือบสองเท่าของ โลมาปากขวดและใหญ่กว่าลิงชิมแปนซี ถึงสามเท่า แต่การมีอัตราส่วนสูงไม่ได้หมายความว่าฉลาดเสมอไป สัตว์ขนาดเล็กมากก็มีอัตราส่วนสูง และกระรอกต้นไม้มีอัตราส่วนสูงสุดในบรรดาสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมด^{[ 223 ]}

แนวคิดก่อนหน้านี้เกี่ยวกับความสำคัญสัมพัทธ์ของอวัยวะต่างๆ ในร่างกายมนุษย์บางครั้งเน้นที่หัวใจ ซึ่งเป็นตำแหน่งที่เรียกว่าสมมติฐานหัวใจเป็นศูนย์กลาง [ ^{224 ] ทฤษฎี}ที่ตรงกันข้ามที่เรียกว่าสมมติฐานศีรษะเป็นศูนย์กลางเสนอว่าสมองมีบทบาทสำคัญในการควบคุมร่างกาย แนวคิดที่เป็นที่นิยมในปัจจุบันของชาวตะวันตกได้ให้ความสำคัญกับสมองมาก ขึ้น ^{[ 225 ]}

งานวิจัยได้หักล้างความเข้าใจผิดทั่วไปบางประการเกี่ยวกับสมองซึ่งรวมถึงตำนานทั้งโบราณและสมัยใหม่ ไม่เป็นความจริง (เช่น) ที่เซลล์ประสาทจะไม่ถูกแทนที่หลังจากอายุสองขวบ และไม่เป็นความจริงที่ว่ามนุษย์ปกติใช้สมองเพียงร้อยละสิบ เท่านั้น ^{[ 226 ]}วัฒนธรรมสมัยนิยมยังทำให้การแบ่งหน้าที่ของสมอง ง่ายเกินไป โดยแนะนำว่าหน้าที่ต่างๆ นั้นเฉพาะเจาะจงกับสมองด้านใดด้านหนึ่งเท่านั้นอากิโอะ โมริได้บัญญัติศัพท์ " สมองเกม " สำหรับทฤษฎีที่ไม่มีหลักฐานสนับสนุนอย่างน่าเชื่อถือว่าการใช้เวลานานในการเล่นวิดีโอเกมทำลายบริเวณหน้าผากส่วนหน้าของสมอง และทำให้การแสดงออกทางอารมณ์และความคิดสร้างสรรค์บกพร่อง^{[ 227 ]}

ในอดีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 สมองมีบทบาทสำคัญในวัฒนธรรมสมัยนิยมผ่านทางวิชาการศึกษาลักษณะกะโหลก ศีรษะ ซึ่งเป็น วิทยาศาสตร์เทียมที่กำหนดคุณลักษณะบุคลิกภาพให้กับบริเวณต่างๆ ของเปลือกสมอง เปลือกสมองยังคงมีความสำคัญในวัฒนธรรมสมัยนิยม ดังที่ปรากฏในหนังสือและงานเสียดสี^{[ 228 ] [ 229 ]}

สมองของมนุษย์สามารถปรากฏในนิยายวิทยาศาสตร์ได้ โดยมีธีมต่างๆ เช่นการปลูกถ่ายสมองและไซบอร์ก (สิ่งมีชีวิตที่มีลักษณะคล้ายสมองเทียม บางส่วน ) ^{[ 230 ]}หนังสือนิยายวิทยาศาสตร์ปี 1942 (ซึ่งถูกดัดแปลงเป็นภาพยนตร์ถึงสามครั้ง) เรื่องDonovan's Brainเล่าเรื่องราวของสมองที่ถูกแยกออกมาและเลี้ยงให้มีชีวิตอยู่ในหลอดทดลองโดยค่อยๆ เข้ามาควบคุมบุคลิกของตัวเอกในหนังสือ^{[ 231 ]}

ปาปิรัสเอ็ดวิน สมิธซึ่งเป็นตำราทางการแพทย์ของอียิปต์โบราณ ที่เขียนขึ้นในศตวรรษที่ 17 ก่อนคริสต์ศักราช มีบันทึกอ้างอิงถึงสมองที่เก่าแก่ที่สุดอักษรฮีโรกลิฟสำหรับคำว่าสมอง ซึ่งปรากฏแปดครั้งในปาปิรัสนี้ อธิบายถึงอาการ การวินิจฉัย และการพยากรณ์โรคของการบาดเจ็บที่ศีรษะสองครั้ง ปาปิรัสกล่าวถึงพื้นผิวภายนอกของสมอง ผลกระทบจากการบาดเจ็บ (รวมถึงอาการชักและภาวะเสียการพูด ) เยื่อหุ้มสมอง และน้ำไขสันหลัง^{[ 232 ] [ 233 ]}

ในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราชอัลค์มาเอียนแห่งโครตอนในมาญ่าเกรเซียเป็นคนแรกที่พิจารณาว่าสมองเป็นที่ตั้งของจิตใจ^{[ 233 ]}เช่นเดียวกันในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราชในเอเธนส์ผู้เขียนที่ไม่ทราบชื่อของ ตำราทางการแพทย์เรื่อง " ว่าด้วยโรคศักดิ์สิทธิ์"ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของคัมภีร์ฮิปโปเครติสและเชื่อกันว่าเป็นผลงานของฮิปโปเครติสเชื่อว่าสมองเป็นที่ตั้งของสติปัญญาอริสโตเติลในชีววิทยา ของเขา ในตอนแรกเชื่อว่าหัวใจเป็นที่ตั้งของสติปัญญาและมองว่าสมองเป็นกลไกในการระบายความร้อนของเลือด เขาให้เหตุผลว่ามนุษย์มีเหตุผลมากกว่าสัตว์เดรัจฉานเพราะเหตุผลหลายประการ รวมถึงพวกเขามีสมองที่ใหญ่กว่าเพื่อระบายความร้อนจากเลือดที่ร้อนจัด^{[ 234 ]}อริสโตเติลได้อธิบายถึงเยื่อหุ้มสมองและแยกแยะความแตกต่างระหว่างสมองใหญ่และสมองน้อย^{[ 235 ]}

เฮโรฟิลัสแห่งคาลเซดอนในศตวรรษที่ 4 และ 3 ก่อนคริสต์ศักราช ได้แยกแยะสมองใหญ่และสมองน้อย และให้คำอธิบายที่ชัดเจนครั้งแรกเกี่ยวกับโพรงสมองและร่วมกับอีราซิสทราตัสแห่งซีออ ส ทำการทดลองกับสมองที่มีชีวิต ผลงานของพวกเขาส่วนใหญ่สูญหายไปแล้ว และเรารู้เกี่ยวกับความสำเร็จของพวกเขาส่วนใหญ่จากแหล่งข้อมูลทุติยภูมิ การค้นพบบางอย่างของพวกเขาต้องถูกค้นพบใหม่หลังจากที่พวกเขาเสียชีวิตไปแล้วหนึ่งพันปี^{[ 233 ]}นักกายวิภาคศาสตร์และแพทย์กาเลนในศตวรรษที่ 2 หลังคริสต์ศักราช ในช่วงเวลาของจักรวรรดิโรมันได้ผ่าสมองของแกะ ลิง สุนัข และหมู เขาได้สรุปว่า เนื่องจากสมองน้อยมีความหนาแน่นมากกว่าสมอง จึงต้องควบคุมกล้ามเนื้อในขณะที่สมองใหญ่มีความอ่อนนุ่ม จึงต้องเป็นที่ที่ประมวลผลประสาทสัมผัส กาเลนยังตั้งทฤษฎีเพิ่มเติมว่าสมองทำงานโดยการเคลื่อนที่ของวิญญาณสัตว์ผ่านโพรงสมอง^{[ 233 ] [ 234 ]}

ในปี 2025 นักวิทยาศาสตร์รายงานการค้นพบสมองมนุษย์ที่ได้รับการเก็บรักษาไว้จากการระเบิดของภูเขาไฟเวซูเวียสในปี ค.ศ. 79ชายคนหนึ่งในเฮอร์คิวเลเนียมติดอยู่ในกระแสไพโรคลาสติกและอุณหภูมิที่สูงมากทำให้สมองของเขากลายเป็นแก้วส่งผลให้ "สมองและโครงสร้างจุลภาคของมันได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างสมบูรณ์แบบ" ^{[ 236 ]}ดูเหมือนว่าจะเป็นกรณีเดียวที่ทราบของสมองมนุษย์ที่กลายเป็นแก้ว^{[ 236 ] [ 237 ]}

ในปี ค.ศ. 1316 หนังสือ AnathomiaของMondino de Luzziได้เริ่มต้นการศึกษากายวิภาคของสมองสมัยใหม่^{[ 238 ]} Niccolò Massaค้นพบในปี ค.ศ. 1536 ว่าโพรงสมองเต็มไปด้วยของเหลว^{[ 239 ]} Archangelo Piccolominiแห่งกรุงโรมเป็นคนแรกที่แยกแยะความแตกต่างระหว่างสมองใหญ่และเปลือกสมอง^{[ 240 ]}ในปี ค.ศ. 1543 Andreas Vesaliusได้ตีพิมพ์หนังสือDe humani corporis fabricaจำนวน เจ็ดเล่ม ^{[ 240 ] [ 241 ] [ 242 ]}เล่มที่เจ็ดครอบคลุมสมองและดวงตา พร้อมภาพรายละเอียดของโพรงสมอง เส้นประสาทสมองต่อมใต้สมอง เยื่อหุ้มสมอง โครงสร้างของดวงตาระบบหลอดเลือดที่ไปเลี้ยงสมองและไขสันหลัง และภาพของเส้นประสาทส่วนปลาย^{[ 243 ]}เวซาลิอุสปฏิเสธความเชื่อทั่วไปที่ว่าโพรงสมองมีหน้าที่ในการทำงานของสมอง โดยโต้แย้งว่าสัตว์หลายชนิดมีระบบโพรงสมองคล้ายกับมนุษย์ แต่ไม่มีสติปัญญาที่แท้จริง^{[ 240 ]}

เรเน่ เดส์การ์ตส์เสนอทฤษฎีทวิภาวะเพื่อแก้ไขปัญหาความสัมพันธ์ระหว่างสมองกับจิตใจ เขาเสนอว่าต่อมไพเนียลเป็นจุดที่จิตใจมีปฏิสัมพันธ์กับร่างกาย ทำหน้าที่เป็นที่สถิตของวิญญาณและเป็นจุดเชื่อมต่อที่วิญญาณสัตว์ผ่านจากเลือดเข้าสู่สมอง^{[ 239 ]}ทฤษฎีทวิภาวะนี้อาจเป็นแรงผลักดันให้นักกายวิภาคศาสตร์รุ่นหลังสำรวจความสัมพันธ์ระหว่างลักษณะทางกายวิภาคและหน้าที่การทำงานของกายวิภาคสมองต่อไป^{[ 244 ]}

โทมัส วิลลิสถือเป็นผู้บุกเบิกคนที่สองในการศึกษาด้านประสาทวิทยาและวิทยาศาสตร์สมอง เขาเขียนCerebri Anatome ( ภาษาละติน: กายวิภาคของสมอง ) ^{[ c ]}ในปี 1664 ตามด้วยCerebral Pathologyในปี 1667 ในหนังสือเหล่านี้ เขาได้อธิบายโครงสร้างของสมองน้อย โพรงสมอง สมองซีกซ้ายและขวา ก้านสมอง และเส้นประสาทสมอง ศึกษาการไหลเวียนของเลือด และเสนอหน้าที่ที่เกี่ยวข้องกับส่วนต่างๆ ของสมอง^{[ 240 ]}วงการของวิลลิสได้รับการตั้งชื่อตามการวิจัยของเขาเกี่ยวกับการไหลเวียนของเลือดในสมอง และเขาเป็นคนแรกที่ใช้คำว่า "ประสาทวิทยา" ^{[ 245 ]}วิลลิสได้นำสมองออกจากร่างกายเมื่อทำการตรวจสอบ และปฏิเสธมุมมองที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่าเปลือกสมองประกอบด้วยหลอดเลือดเท่านั้น และมุมมองของสองพันปีที่ผ่านมาว่าเปลือกสมองมีความสำคัญเพียงเล็กน้อย^{[ 240 ]}

ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 Emil du Bois-ReymondและHermann von Helmholtzสามารถใช้เครื่องวัดกระแสไฟฟ้าเพื่อแสดงให้เห็นว่าแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าส่งผ่านเส้นประสาทด้วยความเร็วที่วัดได้ ซึ่งเป็นการหักล้างความคิดเห็นของอาจารย์ของพวกเขาJohannes Peter Müllerที่ว่าแรงกระตุ้นของเส้นประสาทเป็นหน้าที่สำคัญที่ไม่สามารถวัดได้^{[ 246 ] [ 247 ] [ 248 ]} Richard Catonในปี 1875 ได้สาธิตแรงกระตุ้นทางไฟฟ้าในสมองส่วนซีกของกระต่ายและลิง^{[ 249 ]}ในช่วงทศวรรษที่ 1820 Jean Pierre Flourensได้บุกเบิกวิธีการทดลองในการทำลายส่วนต่างๆ ของสมองสัตว์ และอธิบายถึงผลกระทบต่อการเคลื่อนไหวและพฤติกรรม^{[ 250 ]}

การศึกษาเกี่ยวกับสมองมีความซับซ้อนมากขึ้นด้วยการใช้กล้องจุลทรรศน์และการพัฒนาวิธีการย้อมสีเงิน โดยCamillo Golgiในช่วงทศวรรษ 1880 ซึ่งสามารถแสดงโครงสร้างที่ซับซ้อนของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ได้^{[ 251 ]} Santiago Ramón y Cajalได้นำวิธีการนี้ไปใช้และนำไปสู่การก่อตั้งทฤษฎีเซลล์ประสาทซึ่งเป็นสมมติฐานที่ปฏิวัติวงการในขณะนั้นว่าเซลล์ประสาทเป็นหน่วยการทำงานของสมอง เขาใช้กล้องจุลทรรศน์เพื่อค้นพบเซลล์หลายประเภทและเสนอหน้าที่ของเซลล์ที่เขาเห็น^{[ 251 ]}ด้วยเหตุนี้ Golgi และ Cajal จึงได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์ประสาทในศตวรรษที่ 20โดยทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1906 จากการศึกษาและการค้นพบในสาขานี้^{[ 251 ]}

Charles Sherringtonได้ตีพิมพ์ผลงานที่มีอิทธิพลในปี 1906 เรื่องThe Integrative Action of the Nervous Systemซึ่งตรวจสอบการทำงานของรีเฟล็กซ์ การพัฒนาทางวิวัฒนาการของระบบประสาท ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้านของสมอง และโครงสร้างและการทำงานของเซลล์ในระบบประสาทส่วนกลาง^{[ 252 ]}ในปี 1942 เขาได้บัญญัติศัพท์คำว่าenchanted loomเพื่อใช้เป็นคำอุปมาสำหรับสมองJohn Farquhar Fultonได้ก่อตั้งวารสาร Journal of Neurophysiologyและตีพิมพ์ตำราที่ครอบคลุมเล่มแรกเกี่ยวกับสรีรวิทยาของระบบประสาทในปี 1938 ^{[ 253 ]}วิทยาศาสตร์ประสาทในช่วงศตวรรษที่ 20เริ่มได้รับการยอมรับว่าเป็นสาขาวิชาการที่เป็นเอกภาพที่แตกต่าง โดยมีDavid Rioch , Francis O. SchmittและStephen Kufflerมีบทบาทสำคัญในการก่อตั้งสาขานี้^{[ 254 ]} Rioch เป็นผู้ริเริ่มการบูรณาการงานวิจัยพื้นฐานทางกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยากับจิตเวชศาสตร์ทางคลินิกที่Walter Reed Army Institute of Researchเริ่มต้นในทศวรรษ 1950 ^{[ 255 ]}ในช่วงเวลาเดียวกัน Schmitt ได้ก่อตั้งโครงการวิจัยประสาทวิทยาศาสตร์ซึ่งเป็นองค์กรระหว่างมหาวิทยาลัยและนานาชาติที่รวบรวมชีววิทยา การแพทย์ จิตวิทยา และวิทยาศาสตร์พฤติกรรม คำว่าประสาทวิทยาศาสตร์เองก็มีที่มาจากโครงการนี้^{[ 256 ]}

พอล โบรคาเชื่อมโยงบริเวณต่างๆ ของสมองกับหน้าที่เฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งภาษาในบริเวณโบรคาตามงานวิจัยเกี่ยวกับผู้ป่วยที่มีสมองเสียหาย^{[ 257 ]}จอห์น ฮิวลิงส์ แจ็กสันอธิบายหน้าที่ของเปลือกสมองส่วนการเคลื่อนไหวโดยการสังเกตการลุกลามของอาการชักจากโรคลมชักไปทั่วร่างกายคาร์ล เวอร์นิคอธิบายบริเวณที่เกี่ยวข้องกับการเข้าใจและการผลิตภาษาคอร์บินิอัน บรอดมันน์แบ่งบริเวณของสมองตามลักษณะของเซลล์^{[ 257 ]}ภายในปี 1950 เชอร์ริงตันปาเปซและแมคลีนได้ระบุหน้าที่ของก้านสมองและระบบลิมบิกไว้มากมาย^{[ 258 ] [ 259 ]}ความสามารถของสมองในการจัดระเบียบใหม่และเปลี่ยนแปลงไปตามอายุ และช่วงเวลาการพัฒนาที่สำคัญที่ได้รับการยอมรับนั้น เกิดจากความยืดหยุ่น ของระบบประสาท ซึ่ง ริเริ่มโดยมาร์กาเร็ต เคนนาร์ดผู้ซึ่งทำการทดลองกับลิงในช่วงปี 1930-1940 ^{[ 260 ]}

ฮาร์วีย์ คุชชิง (1869–1939) ได้รับการยอมรับว่าเป็นศัลยแพทย์สมอง ที่มีความเชี่ยวชาญคนแรก ของโลก^{[ 261 ]}ในปี พ.ศ. 2480 วอลเตอร์ แดนดีได้เริ่มปฏิบัติการผ่าตัดระบบประสาทหลอดเลือดโดยทำการผ่าตัดหนีบหลอดเลือด โป่ง พองในสมอง เป็นครั้งแรก ^{[ 262 ]}