عصب شناسی ساختار و عملکرد مغز و سیستم عصبی انسان را بررسی می کند. عصب شناسان از زیست شناسی سلولی و مولکولی، آناتومی و فیزیولوژی، رفتار انسان و شناختو سایر رشته ها، برای نقشه برداری از مغز در سطح مکانیکی.
تخمین زده می شود که انسان ها صد میلیارد نورون یا سلول های مغزی دارند که هر کدام حدود هزار اتصال به سلول های دیگر دارند. یکی از چالش‌های بزرگ علوم اعصاب مدرن، ترسیم تمام شبکه‌های ارتباط سلول به سلول است – مدارهای مغزی که همه افکار، احساسات و رفتارها را پردازش می‌کنند. تصویر حاصل که ذره ذره ظاهر می شود، به عنوان “کانکتوم” شناخته می شود. توانایی مغز برای ایجاد اتصالات و مدارهای عصبی جدید – نوروپلاستیسیته – زیربنای همه یادگیری ها است.
زیست شناسی و روانشناسی در زمینه علوم اعصاب با هم متحد می شوند تا به سوالاتی مانند نقش مغز در درک درد یا علت اصلی بیماری پارکینسون رسیدگی کنند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، تصویربرداری و سایر ابزارها به محققان و متخصصان پزشکی بینش جدیدی در مورد آناتومی فیزیکی مغز، پنج میلیون کیلومتر سیم‌کشی آن و ارتباط آن با بقیه ذهن و بدن می‌دهد.