از نظر علمی به روش‌های گوناگونی می‌توان عملکرد مغز را مورد بررسی قرار داد، اما هیچ کدام از روش‌ها نمی‌توانند به طور دقیق و خاص نحوه عملکرد مغز را نشان دهند، اما نکته مهم این است که همه بخش‌ها در ارتباط با یکریگر عمل می‌کنند.

پزشکان بر اساس خطوطی که با چشم غیر مسلح می‌توان روی مغز دید، از قرن‌ها پیش اقدام به معرفی و تقسیم مغز به دو نیمکره چپ و راست کرده اند، اما شاید این تقسیم بندی چندان درست نباشد، زیرا اگر با یک میکروسکوپ قدرتمند یا ابزار‌های پیچیده تصویربرداری مغزی عمیق‌تر به مرکز فرماندهی بدن نگاه کنیم، مغز شبکه‌ای نزدیک به ۲۰۰ میلیارد سلول مغزی به هم پیوسته است.

حدود دو سوم این سلول‌ها که نورون نامیده می‌شوند، به طور مداوم از طریق سیگنال‌های الکتریکی و شیمیایی در سراسر این شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. یک سوم دیگر، سلول‌های گلیال نامیده شده و دارای عملکرد‌های متعددی هستند که دانشمندان هنوز در حال کشف آن‌ها هستند.در بررسی مغز از نظر ساختاری، نورون‌ها را می‌توان در لایه‌هایی مانند قشر مغز که به طور سنتی به لوب‌های مختلف پیشانی (در جلو)، پس سری (در پشت)، گیجگاهی (تقریباً بالای گوش ها) و جداری (سایر بخش ها) تقسیم می‌شود، سازمان دهی کرد.

نورون‌ها همچنین می‌توانند به صورت توده‌هایی سازماندهی شوند که دانشمندان آن‌ها را هسته نامیده و در زیر قشر مغز قرار دارند. برای مثال، آمیگدال در واقع خوشه‌ای از ۱۳ هسته در اعماق هر لوب تمپورال مغز است. با نگاه کردن به مواد ژنتیکی  داخل سلول‌های مغز نیز می‌توان این عضو حساس را مشاهده و بررسی کرد که چگونگی تکامل مغز و نحوه شکل گیری آن در زمان رشد دوران جنینی را نشان می‌دهد.

یکی دیگر از روش‌های جداسازی مغز، از طریق عملکرد آن است. یک رویکرد واضح این است که تکه‌هایی از مغز به شما امکان می‌دهد فکر کرده، احساسات را دریابید، کلمات را دیده و بخوانید، موسیقی را بشنوید، دست‌ها و پاهایتان را حرکت داده و همه کار‌های دیگری را که می‌خواهید انجام دهید. مطالعات متعددی نشان می‌دهند که این رویکرد به خوبی جواب نداده است، زیرا این نوع تعیین عملکردی مانند شناخت، احساسات، ادراک، عمل و غیره، مرز‌های محکمی را در مغز نشان نمی‌دهند.

به طور کلی می‌توان گفت این باور عمومی و قدیمی اشتباه بوده و سمت چپ مغز شما منبع منطق و سمت راست منبع خلاقیت نیست. عقلانیت در قشر مغز و احساسات در بخش‌های زیر قشری مغز وجود ندارد. تقریباً باید گفت که هیچ عملکرد روانی در یک بخش از مغز نبوده و بیشتر نورون‌ها از نظر روان شناختی بیش از یک کار را انجام می‌دهند.به عنوان مثال، بخش‌هایی از مغز که بیشتر با توانایی فرد در ارتباط است، به نام قشر بینایی (در لوب پس سری) حاوی اطلاعاتی در مورد شنوایی و لمس هستند. به همین ترتیب، برخی از نورون‌های خارج از قشر بینایی به فرد کمک می‌کنند تا ببیند. افکار، احساسات، ادراکات، تخیل، رویا‌ها و غیره، به عنوان رویداد‌های کل مغز در نظر گرفته می‌شوند.

با این حال، می‌توان مغز را با روشی متفاوت بر اساس عملکرد تقسیم کرد و آن بر اساس اطلاعاتی است که نورون‌ها ارسال و دریافت می‌کنند. به عنوان مثال، بخشی از لوپ پیشانی به نام اینسولای قدامی به طور معمول در ایجاد احساسات، تصمیم گیری بین گزینه ها، توجه به چیز‌های خاص و نادیده گرفتن دیگران، آگاهی از خود و مجموعه‌ای از رویداد‌های ذهنی دیگر نقش دارد. این نورون‌ها هر کاری که انجام می‌دهند، همیشه بینایی، صدا، بویایی، لامسه، چشایی، و تمام حس‌های درون بدن فرد را در خلاصه‌های چند حسی ادغام می‌کنند تا به مغز فرد اجازه دهند، سیستم‌های بدنشان را تنظیم کرده و فرد را زنده و سلامت نگه دارد.