El estudio de la anatomía y el funcionamiento del sistema nervioso y el cerebro se conoce como neurociencia. Para mapear el cerebro de manera mecánica, los neurocientíficos recurren a la biología celular y molecular, la anatomía y la fisiología, el comportamiento y la cognición humanos, y otros campos.
Cada neurona, o célula cerebral, en un ser humano adulto tiene aproximadamente 100 mil millones de conexiones con otras neuronas. El mapeo de todas las redes de comunicación de célula a célula, los circuitos cerebrales que procesan todas las ideas, sentimientos y comportamientos, sigue siendo una de las principales dificultades de la neurociencia contemporánea. La imagen resultante que se forma gradualmente se denomina "el conectoma". Todo aprendizaje se basa en la capacidad del cerebro para construir nuevos circuitos y conexiones neuronales, o neuroplasticidad.