الدماغ البشري

يبلغ متوسط ​​وزن دماغ الإنسان البالغ حوالي 1.2-1.4 كيلوغرام (2.6-3.1 رطل) ، أي ما يعادل 2% تقريبًا من إجمالي وزن الجسم، ^{[ 2 ] [ 3 ]} ويبلغ حجمه حوالي 1260 سم ^مكعب لدى الرجال و1130 سم ^مكعب لدى النساء. ^{[ 4 ]} ويوجد تباين فردي كبير، ^{[ 4 ]} حيث يتراوح النطاق المرجعي القياسي للرجال بين 1180-1620 غرامًا (2.60-3.57 رطلًا) ^{، [ 5 ]} وللنساء بين 1030-1400 غرامًا (2.27-3.09 رطلًا) . ^{[ 6 ]}        

يشكل المخ ، الذي يتألف من نصفي الكرة المخية ، الجزء الأكبر من الدماغ ويغطي باقي تراكيبه. ^{[ 7 ]} تتكون القشرة المخية، وهي المنطقة الخارجية لنصفي الكرة المخية ، من المادة الرمادية ، وتتألف من طبقات قشرية من الخلايا العصبية . ينقسم كل نصف كرة مخية إلى أربعة فصوص رئيسية : الفص الجبهي ، والفص الجداري ، والفص الصدغي ، والفص القذالي . ^{[ 8 ]} وتضيف بعض المصادر ثلاثة فصوص أخرى هي: الفص المركزي ، والفص الحوفي ، والفص الجزيري . ^{[ 9 ]} يتألف الفص المركزي من التلفيف أمام المركزي والتلفيف خلف المركزي ، وقد أُدرج هنا لدوره الوظيفي المتميز. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

يتصل جذع الدماغ ، الذي يشبه السويقة، بالمخ ويخرج منه عند بداية منطقة الدماغ المتوسط . ويشمل جذع الدماغ الدماغ المتوسط، والجسر ، والنخاع المستطيل . وخلف جذع الدماغ يقع المخيخ ( باللاتينية : الدماغ الصغير ). ^{[ 7 ]}

يُغطى المخ وجذع الدماغ والمخيخ والحبل الشوكي بثلاثة أغشية تُسمى السحايا . هذه الأغشية هي: الأم الجافية الصلبة، والأم العنكبوتية الوسطى ، والأم الحنون الداخلية الأكثر رقة . بين الأم العنكبوتية والأم الحنون توجد الحيز تحت العنكبوتية والصهاريج تحت العنكبوتية ، والتي تحتوي على السائل الدماغي النخاعي . ^{[ 11 ]} الغشاء الخارجي لقشرة المخ هو الغشاء القاعدي للأم الحنون، ويُسمى الغشاء الدبقي الحدودي ، وهو جزء مهم من الحاجز الدموي الدماغي . ^{[ 12 ]} في عام 2023، اقتُرح غشاء سحائي رابع يُعرف بالغشاء اللمفاوي تحت العنكبوتية . ^{[ 13 ] [ 14 ]} الدماغ الحي لين للغاية، وله قوام هلامي يُشبه التوفو الطري. ^{[ 15 ]} تُشكّل الطبقات القشرية من الخلايا العصبية الجزء الأكبر من المادة الرمادية الدماغية، بينما تُشكّل المناطق تحت القشرية العميقة من المحاور العصبية المغلفة بالميالين المادة البيضاء . ^{[ 7 ]} تُشكّل المادة البيضاء في الدماغ حوالي نصف حجم الدماغ الكلي. ^{[ 16 ]}

المناطق الهيكلية والوظيفية للدماغ البشري

دماغ بشري مقسوم في المستوى السهمي ، يظهر المادة البيضاء للجسم الثفني

المناطق الوظيفية في الدماغ البشري. المناطق المظللة بخطوط متقطعة عادةً ما تكون مهيمنة في النصف الأيسر من الدماغ.

المخ

المخ هو الجزء الأكبر من الدماغ، وينقسم إلى نصفي كرة متناظرين تقريبًا ، أيمن وأيسر، بواسطة أخدود عميق يُسمى الشق الطولي . ^{[ 17 ]} ويُشار إلى عدم التناظر بين الفصوص باسم " البتلة" . ^{[ 18 ]} ويرتبط نصفي الكرة بخمسة وصلات تمتد عبر الشق الطولي، وأكبرها هو الجسم الثفني . ^{[ 7 ]} ويُقسم كل نصف كرة تقليديًا إلى أربعة فصوص رئيسية : الفص الجبهي ، والفص الجداري ، والفص الصدغي ، والفص القذالي ، وتُسمى هذه الفصوص نسبةً إلى عظام الجمجمة التي تغطيها. ^{[ 8 ]} ويرتبط كل فص بوظيفة أو وظيفتين متخصصتين، مع وجود بعض التداخل الوظيفي بينها. ^{[ 19 ]} سطح الدماغ مُطوى على شكل تلال ( تلافيف ) وأخاديد ( تجاعيد )، ويُسمى العديد منها، عادةً وفقًا لموقعها، مثل التلفيف الجبهي للفص الجبهي أو التلم المركزي الذي يفصل المناطق المركزية لنصفي الكرة المخية. توجد اختلافات طفيفة عديدة في الطيات الثانوية والثالثية. ^{[ 20 ]}

الجزء الخارجي من المخ هو القشرة المخية ، ويتكون من المادة الرمادية المرتبة في طبقات. يبلغ سمكها من 2 إلى 4 مليمترات (0.079 إلى 0.157 بوصة) ، وهي مطوية بعمق مما يعطيها مظهرًا ملتويًا. ^{[ 21 ]} أسفل القشرة توجد المادة البيضاء المخية . الجزء الأكبر من القشرة المخية هو القشرة الحديثة ، التي تتكون من ست طبقات عصبية. أما باقي القشرة فهو القشرة القديمة ، التي تتكون من ثلاث أو أربع طبقات. ^{[ 7 ]} 

تُقسّم القشرة الدماغية إلى حوالي خمسين منطقة وظيفية مختلفة تُعرف بمناطق برودمان . وتختلف هذه المناطق اختلافًا واضحًا عند رؤيتها تحت المجهر . ^{[ 22 ]} تنقسم القشرة الدماغية إلى منطقتين وظيفيتين رئيسيتين: القشرة الحركية والقشرة الحسية . ^{[ 23 ]} تشغل القشرة الحركية الأولية ، التي تُرسل محاور عصبية إلى الخلايا العصبية الحركية في جذع الدماغ والحبل الشوكي، الجزء الخلفي من الفص الجبهي، مباشرةً أمام المنطقة الحسية الجسدية. تستقبل المناطق الحسية الأولية الإشارات من الأعصاب والمسارات الحسية عبر نوى وسيطة في المهاد . تشمل المناطق الحسية الأولية القشرة البصرية في الفص القذالي ، والقشرة السمعية في أجزاء من الفص الصدغي والقشرة الجزيرية ، والقشرة الحسية الجسدية في الفص الجداري . أما الأجزاء المتبقية من القشرة فتُسمى مناطق الترابط . تستقبل هذه المناطق مدخلات من المناطق الحسية والأجزاء السفلية من الدماغ، وتشارك في العمليات المعرفية المعقدة للإدراك والتفكير واتخاذ القرارات . ^{[ 24 ]} تتمثل الوظائف الرئيسية للفص الجبهي في التحكم بالانتباه ، والتفكير المجرد ، والسلوك، ومهام حل المشكلات، وردود الفعل الجسدية، والشخصية. ^{[ 25 ] [ 26 ]} الفص القذالي هو أصغر فصوص الدماغ؛ وتتمثل وظائفه الرئيسية في الاستقبال البصري، والمعالجة البصرية المكانية، والحركة، والتعرف على الألوان . ^{[ 25 ] [ 26 ]} يوجد في الفص القذالي فصيص قذالي أصغر يُعرف باسم الإسفين . يتحكم الفص الصدغي في الذاكرة السمعية والبصرية ، واللغة ، وبعض وظائف السمع والكلام. ^{[ 25 ]}

يحتوي المخ على البطينات حيث يُنتج السائل النخاعي وينتشر. أسفل الجسم الثفني يوجد الحاجز الشفاف ، وهو غشاء يفصل البطينين الجانبيين . أسفل البطينين الجانبيين يوجد المهاد ، وأمامه وأسفله يوجد الوطاء . يؤدي الوطاء إلى الغدة النخامية . في الجزء الخلفي من المهاد يوجد جذع الدماغ. ^{[ 27 ]}

العقد القاعدية ، وتُسمى أيضًا النوى القاعدية، هي مجموعة من التراكيب العميقة داخل نصفي الكرة المخية، وتشارك في تنظيم السلوك والحركة. ^{[ 28 ]} يُعد الجسم المخطط أكبر مكوناتها ، وتشمل المكونات الأخرى الكرة الشاحبة ، والمادة السوداء، والنواة تحت المهادية . ^{[ 28 ]} ينقسم الجسم المخطط إلى قسمين: الجسم المخطط البطني والجسم المخطط الظهري، وذلك بناءً على الوظيفة والروابط. يتكون الجسم المخطط البطني من النواة المتكئة والحديبة الشمية ، بينما يتكون الجسم المخطط الظهري من النواة المذنبة والبطامة . تقع البطامة والكرة الشاحبة منفصلتين عن البطينين الجانبيين والمهاد بواسطة المحفظة الداخلية ، بينما تمتد النواة المذنبة حول البطينين الجانبيين وتلامسهما من الخارج. ^{[ 29 ]} في أعمق جزء من التلم الجانبي بين القشرة الجزيرية والمخطط توجد صفيحة عصبية رقيقة تسمى الكلاستروم . ^{[ 30 ]}

تقع أسفل وأمام الجسم المخطط عدد من تراكيب الدماغ الأمامي القاعدي ، وتشمل النواة القاعدية ، والحزمة القطرية لبروكا ، والمادة غير المسماة ، والنواة الحاجزية الإنسية . وتُعد هذه التراكيب مهمة في إنتاج الناقل العصبي أستيل كولين ، الذي ينتشر بعد ذلك على نطاق واسع في جميع أنحاء الدماغ. ويُعتبر الدماغ الأمامي القاعدي، ولا سيما النواة القاعدية، المخرج الكوليني الرئيسي للجهاز العصبي المركزي إلى الجسم المخطط والقشرة المخية الحديثة. ^{[ 31 ]}

المخيخ

ينقسم المخيخ إلى فص أمامي ، وفص خلفي ، وفص فصيصي عقدي . ^{[ 32 ]} ويتصل الفصان الأمامي والخلفي في المنتصف بواسطة الدودة المخيخية . ^{[ 33 ]} وبالمقارنة مع القشرة المخية، يتميز المخيخ بقشرة خارجية أرق بكثير، ذات أخاديد ضيقة تُشكل العديد من الشقوق العرضية المنحنية. ^{[ 33 ]} وعند النظر إليه من الأسفل، يظهر الفص الثالث، وهو الفص الفصيصي العقدي، بين الفصين. ^{[ 34 ]} ويستقر المخيخ في الجزء الخلفي من تجويف الجمجمة ، أسفل الفصين القذاليين، ويفصل بينهما الخيمة المخيخية ، وهي عبارة عن صفيحة من الألياف. ^{[ 35 ]}

يتصل المخيخ بجذع الدماغ عبر ثلاثة أزواج من المسارات العصبية تُسمى السويقات المخيخية . يتصل الزوج العلوي بالدماغ المتوسط، والزوج الأوسط بالنخاع المستطيل، والزوج السفلي بالجسر. ^{[ 33 ]} يتكون المخيخ من نخاع داخلي من المادة البيضاء وقشرة خارجية من المادة الرمادية ذات الطيات الكثيرة. ^{[ 35 ]} يبدو أن الفصين الأمامي والخلفي للمخيخ يلعبان دورًا في تنسيق وتسهيل الحركات الحركية المعقدة، بينما يلعب الفص الفصيصي العقدي دورًا في الحفاظ على التوازن ^{[ 36 ]،} على الرغم من وجود جدل حول وظائفه الإدراكية والسلوكية والحركية. ^{[ 37 ]}

يتكون دماغ الإنسان بشكل أساسي من الخلايا العصبية ، والخلايا الدبقية ، والخلايا الجذعية العصبية ، والأوعية الدموية . تشمل أنواع الخلايا العصبية الخلايا العصبية البينية ، والخلايا الهرمية بما فيها خلايا بيتز ، والخلايا العصبية الحركية ( الخلايا العصبية الحركية العلوية والسفلية )، وخلايا بوركنجي المخيخية . تُعد خلايا بيتز أكبر الخلايا (من حيث حجم جسم الخلية) في الجهاز العصبي. ^{[ 40 ]} يُقدّر أن دماغ الإنسان البالغ يحتوي على 86 ± 8 مليار خلية عصبية، مع عدد مماثل تقريبًا (85 ± 10 مليار) من الخلايا غير العصبية. ^{[ 41 ]} من بين هذه الخلايا العصبية، يوجد 16 مليار خلية (19%) في القشرة المخية، و69 مليار خلية (80%) في المخيخ. ^{[ 3 ] [ 41 ]}

تشمل أنواع الخلايا الدبقية الخلايا النجمية (بما في ذلك خلايا بيرغمان الدبقية )، والخلايا قليلة التغصنات ، والخلايا البطانية (بما في ذلك الخلايا التانينية )، والخلايا الدبقية الشعاعية ، والخلايا الدبقية الصغيرة ، ونوع فرعي من الخلايا السلفية قليلة التغصنات . تُعد الخلايا النجمية أكبر أنواع الخلايا الدبقية، وهي خلايا نجمية الشكل ذات امتدادات عديدة تشع من أجسامها الخلوية . تنتهي بعض هذه الامتدادات بأقدام طرفية حول الأوعية الدموية على جدران الشعيرات الدموية . ^{[ 42 ]} يتكون الغشاء الدبقي الحدودي للقشرة الدماغية من امتدادات الأقدام الطرفية للخلايا النجمية التي تُسهم جزئيًا في احتواء خلايا الدماغ. ^{[ 12 ]}

الخلايا البدينة هي خلايا دم بيضاء تتفاعل في الجهاز العصبي المناعي في الدماغ. ^{[ 43 ]} تتواجد الخلايا البدينة في الجهاز العصبي المركزي في عدد من التراكيب، بما في ذلك السحايا؛ ^{[ 43 ]} وهي تتوسط الاستجابات العصبية المناعية في حالات الالتهاب وتساعد في الحفاظ على الحاجز الدموي الدماغي، لا سيما في مناطق الدماغ التي يغيب فيها هذا الحاجز. ^{[ 43 ] [ 44 ]} تؤدي الخلايا البدينة نفس الوظائف العامة في الجسم والجهاز العصبي المركزي، مثل التأثير على الاستجابات التحسسية أو تنظيمها، والمناعة الفطرية والمكتسبة ، وأمراض المناعة الذاتية ، والالتهاب . ^{[ 43 ]} تعمل الخلايا البدينة كخلية فعالة رئيسية يمكن من خلالها لمسببات الأمراض التأثير على الإشارات الكيميائية الحيوية التي تحدث بين الجهاز الهضمي والجهاز العصبي المركزي . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

تبين أن حوالي 400 جين خاص بالدماغ. يُعبر عن جين ELAVL3 في جميع الخلايا العصبية، كما يُعبر عن جيني NRGN و REEP2 في الخلايا الهرمية. أما جين GAD1 ، الضروري لتخليق الناقل العصبي GABA ، فيُعبر عنه في الخلايا العصبية البينية. وتشمل البروتينات المُعبر عنها في الخلايا الدبقية مؤشرات الخلايا النجمية GFAP و S100B ، بينما يُعبر عن بروتين المايلين الأساسي وعامل النسخ OLIG2 في الخلايا قليلة التغصن. ^{[ 47 ]}

السائل النخاعي هو سائل شفاف عديم اللون ينتقل عبر الخلايا، ويدور حول الدماغ في الحيز تحت العنكبوتية ، وفي الجهاز البطيني ، وفي القناة المركزية للنخاع الشوكي. كما أنه يملأ بعض الفراغات في الحيز تحت العنكبوتية، والمعروفة باسم الصهاريج تحت العنكبوتية . ^{[ 48 ]} تحتوي البطينات الأربعة - البطينان الجانبيان ، والبطين الثالث ، والبطين الرابع - على ضفيرة مشيمية تُنتج السائل النخاعي. ^{[ 49 ]} يقع البطين الثالث في الخط المتوسط ​​ويتصل بالبطينين الجانبيين. ^{[ 48 ]} تربط قناة واحدة ، هي قناة سيلفيوس الدماغية ، بين الجسر والمخيخ، البطين الثالث بالبطين الرابع. ^{[ ٥٠ ]} ثلاث فتحات منفصلة، ​​الفتحة الوسطى وفتحتان جانبيتان ، تُصرف السائل النخاعي من البطين الرابع إلى الصهريج الكبير ، أحد الصهاريج الرئيسية. ومن هنا، يدور السائل النخاعي حول الدماغ والحبل الشوكي في الحيز تحت العنكبوتية، بين الأم العنكبوتية والأم الحنون. ^{[ ٤٨ ]} يوجد في أي وقت حوالي ١٥٠ مل من السائل النخاعي - معظمه داخل الحيز تحت العنكبوتية. ويتجدد ويُمتص باستمرار، ويُستبدل مرة كل ٥-٦ ساعات تقريبًا. ^{[ ٤٨ ]}

يُعرَّف الجهاز اللمفاوي الدماغي بأنه نظام تصريف اللمف في الدماغ. [ 51 ^{] [ 52 ] يشمل المسار} اللمفاوي الدماغي مسارات تصريف من السائل النخاعي، ومن الأوعية اللمفاوية السحائية المرتبطة بالجيوب الوريدية ، والتي تمتد بمحاذاة الأوعية الدموية الدماغية. ^{[ 53 ] [ 54 ]} يقوم هذا المسار بتصريف السائل الخلالي من أنسجة الدماغ. ^{[ 54 ]}

تُزوّد ​​الشرايين السباتية الداخلية الجزء الأمامي من الدماغ بالدم المؤكسج ، بينما تُزوّد ​​الشرايين الفقرية الجزء الخلفي منه بالدم. ^{[ 55 ]} وتلتقي هاتان الدورتان الدمويتان في دائرة ويليس ، وهي حلقة من الشرايين المتصلة تقع في الصهريج بين السويقتين الدماغيتين بين الدماغ المتوسط ​​والجسر. ^{[ 56 ]}

الشرايين السباتية الداخلية هي فروع من الشرايين السباتية المشتركة . تدخل الجمجمة عبر القناة السباتية ، وتمر عبر الجيب الكهفي ، ثم تدخل الحيز تحت العنكبوتية . ^{[ 57 ]} بعد ذلك، تدخل دائرة ويليس ، ويتفرع منها فرعان هما الشرايين الدماغية الأمامية . تتجه هذه الفروع للأمام ثم للأعلى على طول الشق الطولي ، وتغذي الأجزاء الأمامية والوسطى من الدماغ. ^{[ 58 ]} ينضم شريان أو أكثر من الشرايين الموصلة الأمامية الصغيرة إلى الشريانين الدماغيين الأماميين بعد فترة وجيزة من خروجهما كفرعين. ^{[ 58 ]} تستمر الشرايين السباتية الداخلية للأمام كشرايين دماغية وسطى . تتجه جانبياً على طول العظم الوتدي في محجر العين ، ثم للأعلى عبر قشرة الفص الجزيري ، حيث تنشأ الفروع النهائية. ترسل الشرايين الدماغية الوسطى فروعاً على طولها. ^{[ 57 ]}

تنشأ الشرايين الفقرية كفروع من الشرايين تحت الترقوة اليمنى واليسرى . وتتجه صعودًا عبر الثقوب المستعرضة، وهي فراغات في الفقرات العنقية . يدخل كل جانب منها إلى تجويف الجمجمة عبر الثقبة العظمى على طول الجانب المقابل من النخاع المستطيل. ^{[ 57 ]} ويتفرع منها أحد الفروع المخيخية الثلاثة . تتحد الشرايين الفقرية أمام الجزء الأوسط من النخاع المستطيل لتشكل الشريان القاعدي الأكبر ، الذي يرسل فروعًا متعددة لتغذية النخاع المستطيل والجسر، بالإضافة إلى الفرعين المخيخيين الأمامي والعلوي الآخرين . ^{[ 59 ]} أخيرًا، ينقسم الشريان القاعدي إلى شريانين مخيخيين خلفيين . ويتجهان للخارج، حول السويقتين المخيخيتين العلويتين، وعلى طول الجزء العلوي من خيمة المخيخ، حيث يرسلان فروعًا لتغذية الفصين الصدغي والقذالي. ^{[ 59 ]} يرسل كل شريان دماغي خلفي شريانًا صغيرًا متصلًا خلفيًا ليلتقي بالشرايين السباتية الداخلية.

تقع القشرة الحركية (المسؤولة عن تنسيق الحركة) ومنطقة بروكا (المسؤولة عن الكلام) في الفص الجبهي . ^{[ 79 ]}

يُعدّ الجهاز الحركي في الدماغ مسؤولاً عن توليد الحركة والتحكم بها . ^{[ 80 ]} تنتقل الحركات المُولّدة من الدماغ عبر الأعصاب إلى الخلايا العصبية الحركية في الجسم، والتي بدورها تتحكم في عمل العضلات . ينقل المسار القشري النخاعي الحركات من الدماغ، عبر الحبل الشوكي ، إلى الجذع والأطراف. ^{[ 81 ]} أما الأعصاب القحفية فتنقل الحركات المتعلقة بالعينين والفم والوجه.

تُنتَج الحركات الكبيرة، كالمشي وحركة الذراعين والساقين، في القشرة الحركية ، المُقسّمة إلى ثلاثة أجزاء: القشرة الحركية الأولية ، الموجودة في التلفيف أمام المركزي ، والتي تضم أقسامًا مُخصصة لحركة أجزاء الجسم المختلفة. وتُدعَم هذه الحركات وتُنظَّم بواسطة منطقتين أخريين، تقعان أمام القشرة الحركية الأولية: المنطقة أمام الحركية والمنطقة الحركية التكميلية . ^{[ 82 ]} تُخصَّص مساحة أكبر بكثير لليدين والفم مقارنةً بأجزاء الجسم الأخرى، مما يسمح بحركات أدق؛ وقد تم تصوير ذلك في نموذج حركي مُصغَّر . ^{[ 82 ]} تنتقل النبضات المُتولِّدة من القشرة الحركية على طول السبيل القشري النخاعي على طول الجزء الأمامي من النخاع المستطيل، وتتقاطع ( تتقاطع ) عند أهرامات النخاع المستطيل . ثم تنتقل هذه النبضات إلى أسفل الحبل الشوكي ، حيث يتصل معظمها بالخلايا العصبية البينية ، والتي بدورها تتصل بالخلايا العصبية الحركية السفلية داخل المادة الرمادية ، والتي بدورها تنقل النبضة الحركية إلى العضلات نفسها. ^{[ 81 ]} يلعب المخيخ والعقد القاعدية دورًا في حركات العضلات الدقيقة والمعقدة والمنسقة. ^{[ 83 ]} تتحكم الروابط بين القشرة الدماغية والعقد القاعدية في توتر العضلات والوضعية وبدء الحركة، ويُشار إليها باسم الجهاز خارج الهرمي . ^{[ 84 ]}

يُعنى الجهاز العصبي الحسي باستقبال ومعالجة المعلومات الحسية . تُستقبل هذه المعلومات عبر الأعصاب القحفية، وعبر مسارات في الحبل الشوكي، ومباشرةً في مراكز الدماغ المعرضة للدم. [ ^{85 ] كما} يستقبل الدماغ المعلومات من الحواس الخاصة كالبصر والشم والسمع والتذوق ، ويُفسرها . ويتم أيضًا دمج الإشارات الحركية والحسية المختلطة . ^{[ 85 ]}

يستقبل الدماغ من الجلد معلوماتٍ حول اللمس الدقيق ، والضغط ، والألم ، والاهتزاز ، ودرجة الحرارة . كما يستقبل من المفاصل معلوماتٍ حول وضعها . ^{[ 86 ]} تقع القشرة الحسية بالقرب من القشرة الحركية، ومثلها، تحتوي على مناطقَ مرتبطةٍ بالإحساس من مختلف أجزاء الجسم. يُحوَّل الإحساس الذي يجمعه مستقبلٌ حسيٌّ على الجلد إلى إشارةٍ عصبيةٍ، تنتقل عبر سلسلةٍ من الخلايا العصبية من خلال مساراتٍ في النخاع الشوكي. يحتوي مسار العمود الظهري - الشريط الإنسي على معلوماتٍ حول اللمس الدقيق، والاهتزاز، ووضع المفاصل. تصعد ألياف هذا المسار في الجزء الخلفي من النخاع الشوكي إلى الجزء الخلفي من النخاع المستطيل، حيث تتصل بخلايا عصبية من الدرجة الثانية تُرسل أليافًا عبر الخط المتوسط . ثم تصعد هذه الألياف إلى المجمع البطني القاعدي في المهاد، حيث تتصل بخلايا عصبية من الدرجة الثالثة تُرسل أليافًا إلى القشرة الحسية. ^{[ 86 ]} يحمل المسار النخاعي المهادي معلومات عن الألم ودرجة الحرارة واللمس العام. تمتد ألياف هذا المسار صعودًا في الحبل الشوكي وتتصل بالخلايا العصبية من الدرجة الثانية في التكوين الشبكي لجذع الدماغ فيما يخص الألم ودرجة الحرارة، كما تنتهي أيضًا في المركب البطني القاعدي للمهاد فيما يخص اللمس العام. ^{[ 87 ]}

تتولد الرؤية من الضوء الذي يسقط على شبكية العين. تقوم المستقبلات الضوئية في الشبكية بتحويل التحفيز الحسي للضوء إلى إشارة عصبية كهربائية تُرسل إلى القشرة البصرية في الفص القذالي. يؤدي ترتيب بصريات العين إلى استقبال الجزء الأيمن من كل شبكية للضوء القادم من المجال البصري الأيسر، والعكس صحيح. يعني هذا الترتيب في النهاية أن جزءًا من كل شبكية يُعالج بواسطة كل نصف من نصفي القشرة الدماغية، بحيث تعالج كل من القشرة البصرية اليمنى واليسرى المعلومات من كلتا العينين. تغادر الإشارات البصرية الشبكية عبر الأعصاب البصرية . تعبر ألياف العصب البصري من النصف الأنفي للشبكية إلى الجانبين المتقابلين، لتلتقي بالألياف القادمة من النصف الصدغي للشبكية المقابلة، والتي لا تتقاطع، مُشكلةً بذلك السبيل البصري . تصل ألياف السبيل البصري إلى الدماغ عند النواة الركبية الوحشية ، وتمر عبر الإشعاع البصري لتصل إلى القشرة البصرية. ^{[ 88 ]}

تتولد كل من حاسة السمع والتوازن في الأذن الداخلية . يُحدث الصوت اهتزازات في عظيمات السمع ، والتي تنتقل في النهاية إلى عضو السمع ، ويؤدي تغير التوازن إلى حركة السوائل داخل الأذن الداخلية . ينتج عن ذلك إشارة عصبية تمر عبر العصب الدهليزي القوقعي . ومن هنا، تنتقل الإشارة إلى النوى القوقعية ، ثم إلى النواة الزيتونية العلوية ، ثم إلى النواة الركبية الإنسية ، وأخيرًا إلى الإشعاع السمعي في القشرة السمعية . ^{[ 89 ]}

تنشأ حاسة الشم من خلايا مستقبلة في ظهارة الغشاء المخاطي الشمي في تجويف الأنف . تنتقل هذه المعلومات عبر العصب الشمي ، الذي يدخل الجمجمة عبر الصفيحة الغربالية . ينقل هذا العصب الإشارات إلى الدائرة العصبية للبصلة الشمية، ومنها تُنقل المعلومات إلى القشرة الشمية . ^{[ 90 ] [ 91 ]} أما حاسة التذوق فتنشأ من مستقبلات على اللسان ، وتنتقل عبر العصبين الوجهي والبلعومي اللساني إلى النواة الانفرادية في جذع الدماغ. كما تنتقل بعض معلومات التذوق من البلعوم إلى هذه المنطقة عبر العصب المبهم . ثم تنتقل المعلومات من هنا عبر المهاد إلى القشرة الذوقية . ^{[ 92 ]}

تشمل الوظائف اللاإرادية للدماغ تنظيم معدل ضربات القلب ومعدل التنفس ، أو التحكم الإيقاعي فيهما ، والحفاظ على التوازن الداخلي .

يتأثر ضغط الدم ومعدل ضربات القلب بالمركز الحركي الوعائي في النخاع المستطيل، الذي يُسبب انقباضًا طفيفًا في الشرايين والأوردة أثناء الراحة. ويتم ذلك عن طريق التأثير على الجهازين العصبيين الودي واللاودي عبر العصب المبهم . ^{[ 93 ]} تُولّد مستقبلات الضغط في الأجسام الأبهرية في قوس الأبهر معلوماتٍ حول ضغط الدم ، وتُرسل هذه المعلومات إلى الدماغ عبر الألياف الواردة للعصب المبهم. أما المعلومات المتعلقة بتغيرات الضغط في الجيب السباتي فتأتي من الأجسام السباتية الموجودة بالقرب من الشريان السباتي ، وتُرسل عبر عصب يتصل بالعصب البلعومي اللساني . وتنتقل هذه المعلومات إلى النواة الانفرادية في النخاع المستطيل. وتؤثر الإشارات الصادرة من هذه النواة على المركز الحركي الوعائي لتعديل انقباض الأوردة والشرايين وفقًا لذلك. ^{[ 94 ]}

يتحكم الدماغ في معدل التنفس ، بشكل رئيسي عبر مراكز التنفس في النخاع المستطيل والجسر. ^{[ 95 ]} تتحكم مراكز التنفس في عملية التنفس عن طريق توليد إشارات حركية تنتقل عبر الحبل الشوكي، على طول العصب الحجابي إلى الحجاب الحاجز وعضلات التنفس الأخرى . هذا عصب مختلط ينقل المعلومات الحسية إلى المراكز. توجد أربعة مراكز تنفس، ثلاثة منها ذات وظائف محددة بوضوح، ومركز انقطاع التنفس ذو وظيفة أقل وضوحًا. في النخاع المستطيل، تُسبب المجموعة التنفسية الظهرية الرغبة في الشهيق وتستقبل المعلومات الحسية مباشرة من الجسم. كما تؤثر المجموعة التنفسية البطنية في النخاع المستطيل على الزفير أثناء المجهود. في الجسر ، يؤثر مركز تنظيم التنفس على مدة كل نفس، ^{[ 95 ]} ويبدو أن مركز انقطاع التنفس يؤثر على الشهيق. تستشعر مراكز التنفس ثاني أكسيد الكربون ودرجة الحموضة في الدم بشكل مباشر . تُستشعر معلومات حول مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون ودرجة الحموضة في الدم على جدران الشرايين بواسطة المستقبلات الكيميائية الطرفية في الجسمين الأبهري والسباتي. تُنقل هذه المعلومات عبر العصب المبهم والعصب البلعومي اللساني إلى مراكز التنفس. يؤدي ارتفاع مستوى ثاني أكسيد الكربون، أو انخفاض درجة الحموضة، أو انخفاض مستوى الأكسجين إلى تحفيز مراكز التنفس. ^{[ 95 ]} كما تتأثر الرغبة في الشهيق بمستقبلات التمدد الرئوية في الرئتين، والتي عند تنشيطها، تمنع الرئتين من التمدد المفرط عن طريق نقل المعلومات إلى مراكز التنفس عبر العصب المبهم. ^{[ 95 ]}

يُشارك الوطاء في الدماغ البيني في تنظيم العديد من وظائف الجسم، بما في ذلك التنظيم العصبي الصماوي ، وتنظيم الإيقاع اليومي ، والتحكم في الجهاز العصبي اللاإرادي ، وتنظيم تناول السوائل والطعام. يُتحكم في الإيقاع اليومي بواسطة مجموعتين رئيسيتين من الخلايا في الوطاء. يشمل الوطاء الأمامي النواة فوق التصالبية والنواة أمام البصرية البطنية الجانبية، واللتان تُولدان، من خلال دورات التعبير الجيني، ساعة بيولوجية مدتها 24 ساعة تقريبًا . خلال النهار، يتحكم إيقاع فوق يومي في نمط النوم. يُعد النوم ضروريًا للجسم والدماغ، فهو يسمح بإغلاق أجهزة الجسم وإراحتها. كما تشير بعض النتائج إلى أن تراكم السموم اليومي في الدماغ يُزال أثناء النوم. ^{[ 96 ]} يستهلك الدماغ، أثناء اليقظة، خُمس احتياجات الجسم من الطاقة. يُقلل النوم بالضرورة من هذا الاستهلاك، ويُتيح الوقت لاستعادة جزيئات الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) المُنتجة للطاقة . تُظهر آثار الحرمان من النوم الحاجة المُلحة للنوم. ^{[ 97 ]}

يحتوي الوطاء الجانبي على خلايا عصبية أوركسينية تتحكم في الشهية واليقظة من خلال إسقاطاتها إلى الجهاز الشبكي المنشط الصاعد . ^{[ 98 ] [ 99 ]} يتحكم الوطاء في الغدة النخامية عبر إطلاق ببتيدات مثل الأوكسيتوسين والفازوبريسين ، بالإضافة إلى الدوبامين في النتوء المتوسط . ومن خلال إسقاطاته اللاإرادية ، يشارك الوطاء في تنظيم وظائف مثل ضغط الدم، ومعدل ضربات القلب، والتنفس، والتعرق، وآليات التوازن الداخلي الأخرى. ^{[ 100 ]} كما يلعب الوطاء دورًا في تنظيم درجة حرارة الجسم، وعند تحفيزه بواسطة الجهاز المناعي، يكون قادرًا على توليد الحمى . ويتأثر الوطاء بالكليتين: فعند انخفاض ضغط الدم، يحفز الرينين الذي تفرزه الكليتان الحاجة إلى شرب الماء. كما ينظم الوطاء تناول الطعام من خلال الإشارات اللاإرادية، وإفراز الهرمونات من الجهاز الهضمي. ^{[ 101 ]}

بينما كان يُعتقد تقليديًا أن وظائف اللغة تقتصر على منطقتي فيرنيكه وبروكا ، ^{[ 102 ]} إلا أنه من المقبول الآن على نطاق واسع أن شبكة أوسع من المناطق القشرية تساهم في وظائف اللغة. ^{[ 103 ] [ 104 ] [ 105 ]}

يُطلق على الدراسة التي تتناول كيفية تمثيل اللغة ومعالجتها واكتسابها بواسطة الدماغ اسم علم اللغة العصبي ، وهو مجال متعدد التخصصات واسع النطاق يستمد من علم الأعصاب المعرفي وعلم اللغة المعرفي وعلم اللغة النفسي . ^{[ 106 ]}

يتميز المخ بتنظيم متقابل، حيث يتفاعل كل نصف من نصفي الدماغ بشكل أساسي مع نصف الجسم: يتفاعل الجانب الأيسر من الدماغ مع الجانب الأيمن من الجسم، والعكس صحيح. يُعتقد أن هذا ناتج عن التواء محوري أثناء النمو . ^{[ 107 ]} تتقاطع الوصلات الحركية من الدماغ إلى الحبل الشوكي، والوصلات الحسية من الحبل الشوكي إلى الدماغ، في جذع الدماغ. أما المدخلات البصرية فتخضع لقاعدة أكثر تعقيدًا : إذ تلتقي الأعصاب البصرية من العينين عند نقطة تُسمى التصالب البصري ، ثم ينفصل نصف الألياف من كل عصب ليلتقي بالآخر. ^{[ 108 ]} ونتيجة لذلك، تتجه الوصلات من النصف الأيسر من شبكية العين، في كلتا العينين، إلى الجانب الأيسر من الدماغ، بينما تتجه الوصلات من النصف الأيمن من شبكية العين إلى الجانب الأيمن من الدماغ. ^{[ 109 ]} نظرًا لأن كل نصف من الشبكية يستقبل الضوء القادم من النصف المقابل من المجال البصري، فإن النتيجة الوظيفية هي أن المدخلات البصرية من الجانب الأيسر للعالم تذهب إلى الجانب الأيمن من الدماغ، والعكس صحيح. ^{[ 110 ]} وبالتالي، يستقبل الجانب الأيمن من الدماغ مدخلات حسية جسدية من الجانب الأيسر للجسم، ومدخلات بصرية من الجانب الأيسر من المجال البصري. ^{[ 111 ] [ 112 ]}

يبدو نصفي الدماغ متناظرين ظاهريًا، لكنهما يعملان بشكل غير متناظر. ^{[ 113 ]} فعلى سبيل المثال، المنطقة الحركية المقابلة في النصف الأيسر من الدماغ التي تتحكم باليد اليمنى هي المنطقة المقابلة في النصف الأيمن التي تتحكم باليد اليسرى. ومع ذلك، توجد عدة استثناءات مهمة تتعلق باللغة والإدراك المكاني. فالفص الجبهي الأيسر هو المهيمن على اللغة. وإذا تضررت منطقة لغوية رئيسية في النصف الأيسر من الدماغ، فقد يفقد المصاب القدرة على الكلام أو الفهم، ^{[ 113 ]} بينما لا يُسبب الضرر المماثل في النصف الأيمن من الدماغ سوى ضعف طفيف في المهارات اللغوية.

يُعزى جزء كبير من فهمنا الحالي للتفاعلات بين نصفي الدماغ إلى دراسة مرضى " الدماغ المنفصل " - وهم الأشخاص الذين خضعوا لعملية جراحية لقطع الجسم الثفني في محاولة للحد من شدة نوبات الصرع. ^{[ 114 ]} لا يُظهر هؤلاء المرضى سلوكًا غير عادي واضحًا للعيان، ولكن في بعض الحالات قد يتصرفون كما لو كانوا شخصين مختلفين في جسد واحد، حيث تقوم اليد اليمنى بفعل ما ثم تقوم اليد اليسرى بإلغاء ذلك. ^{[ 114 ] [ 115 ]} فعندما تُعرض على هؤلاء المرضى صورة لفترة وجيزة على الجانب الأيمن من نقطة التثبيت البصري، يكونون قادرين على وصفها لفظيًا، ولكن عندما تُعرض الصورة على الجانب الأيسر، لا يستطيعون وصفها، ولكن قد يكونون قادرين على الإشارة باليد اليسرى إلى طبيعة الشيء المعروض. ^{[ 115 ] [ 116 ]}

تُعرَّف المشاعر عمومًا بأنها عمليات متعددة المكونات ذات مرحلتين، تشمل الاستثارة ، تليها المشاعر النفسية، والتقييم، والتعبير، والاستجابات اللاإرادية، وميول السلوك. ^{[ 117 ]} وقد أثارت محاولات تحديد مواقع المشاعر الأساسية في مناطق معينة من الدماغ جدلًا واسعًا؛ إذ لم تجد بعض الأبحاث أي دليل على وجود مواقع محددة تتوافق مع المشاعر، بل وجدت دوائر عصبية تشارك في العمليات العاطفية العامة. ويبدو أن اللوزة الدماغية ، وقشرة الفص الجبهي الحجاجي ، وقشرة الفص الجزيري الأوسط والأمامي ، وقشرة الفص الجبهي الجانبي ، تشارك في توليد المشاعر، بينما وُجدت أدلة أضعف على مشاركة منطقة السقيف البطنية ، والكرة الشاحبة البطنية ، والنواة المتكئة في بروز الحافز . ^{[ 118 ]} في المقابل، وجد باحثون آخرون أدلة على تنشيط مناطق محددة، مثل العقد القاعدية في حالة السعادة، وقشرة الحزام تحت الجسم الثفني في حالة الحزن، واللوزة الدماغية في حالة الخوف. ^{[ 119 ]}

الدماغ مسؤول عن الإدراك ، ^{[ 120 ] [ 121 ]} الذي يعمل من خلال عمليات ووظائف تنفيذية متعددة . ^{[ 121 ] [ 122 ] [ 123 ]} تشمل الوظائف التنفيذية القدرة على تصفية المعلومات وتجاهل المحفزات غير ذات الصلة من خلال التحكم الانتباهي والكبح المعرفي ، والقدرة على معالجة المعلومات المخزنة في الذاكرة العاملة والتلاعب بها ، والقدرة على التفكير في مفاهيم متعددة في وقت واحد والتبديل بين المهام بمرونة معرفية ، والقدرة على كبح الاندفاعات والاستجابات السائدة من خلال التحكم الكبحي ^، والقدرة على تحديد مدى أهمية المعلومات أو ملاءمة الفعل. ^{[ 122 ] [ 123 ]} تتطلب الوظائف التنفيذية العليا استخدامًا متزامنًا لوظائف تنفيذية أساسية متعددة، وتشمل التخطيط والاستشراف والذكاء السائل (أي الاستدلال وحل المشكلات ). ^{[ 123} ]

تؤدي قشرة الفص الجبهي دورًا هامًا في تنظيم الوظائف التنفيذية. ^{[ 121 ] [ 123 ] [ 124 ]} تتضمن عملية التخطيط تنشيط قشرة الفص الجبهي الظهرية الجانبية (DLPFC)، وقشرة الحزام الأمامية ، وقشرة الفص الجبهي الزاوية، وقشرة الفص الجبهي اليمنى، والتلفيف فوق الهامشي . ^{[ 124 ]} أما معالجة الذاكرة العاملة فتتضمن تنشيط قشرة الفص الجبهي الظهرية الجانبية، والتلفيف الجبهي السفلي ، ومناطق من قشرة الفص الجداري . ^{[ 121 ] [ 124 ]} بينما يشمل التحكم التثبيطي مناطق متعددة من قشرة الفص الجبهي، بالإضافة إلى النواة المذنبة والنواة تحت المهادية . ^{[ 123 ] [ 124 ] [ 125 ]}

يُصبح نشاط الدماغ ممكنًا بفضل الترابط بين الخلايا العصبية التي تتصل ببعضها للوصول إلى أهدافها. ^{[ 126 ]} تتكون الخلية العصبية من جسم الخلية ، والمحور ، والتغصنات . غالبًا ما تكون التغصنات فروعًا واسعة تستقبل المعلومات على شكل إشارات من نهايات محاور الخلايا العصبية الأخرى. قد تُحفز الإشارات المُستقبلة الخلية العصبية على إطلاق جهد فعل (إشارة كهروكيميائية أو نبضة عصبية) يُرسل عبر محورها إلى نهايته، ليتصل بالتغصنات أو بجسم خلية عصبية أخرى. يبدأ جهد الفعل في الجزء الأولي من المحور، الذي يحتوي على مُركب بروتيني مُتخصص. ^{[ 127 ]} عندما يصل جهد الفعل إلى نهاية المحور، فإنه يُحفز إطلاق ناقل عصبي في المشبك العصبي ، الذي ينقل إشارة تؤثر على الخلية المستهدفة. ^{[ 128 ]} تشمل هذه النواقل العصبية الكيميائية الدوبامين ، والسيروتونين ، وحمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA) ، والغلوتامات ، والأستيل كولين . ^{[ 129 ]} يُعد حمض غاما-أمينوبيوتيريك (GABA) الناقل العصبي المثبط الرئيسي في الدماغ، بينما تُعد الغلوتامات الناقل العصبي المحفز الرئيسي. ^{[ 130 ]} ترتبط الخلايا العصبية عند نقاط الاشتباك العصبي لتشكيل مسارات عصبية ، ودوائر عصبية ، وأنظمة شبكية معقدة واسعة النطاق مثل شبكة البروز وشبكة الوضع الافتراضي ، ويتم تحفيز النشاط بينها من خلال عملية النقل العصبي .

يستهلك الدماغ ما يصل إلى 20% من الطاقة التي يستخدمها جسم الإنسان، أي أكثر من أي عضو آخر. ^{[ 131 ]} يُعدّ جلوكوز الدم (سكر الدم) المصدر الرئيسي للطاقة لمعظم خلايا الإنسان، وهو ضروري لوظائف العديد من الأنسجة، بما في ذلك الدماغ. ^{[ 132 ]} يستهلك دماغ الإنسان حوالي 60% من جلوكوز الدم لدى الأشخاص الصائمين الذين لا يمارسون الرياضة. ^{[ 132 ]} يعتمد استقلاب الدماغ عادةً على جلوكوز الدم كمصدر للطاقة، ولكن في أوقات انخفاض مستوى الجلوكوز (مثل الصيام ، أو تمارين التحمل ، أو تناول كميات محدودة من الكربوهيدرات )، يستخدم الدماغ الأجسام الكيتونية كوقود نظرًا لانخفاض حاجته للجلوكوز. كما يمكن للدماغ استخدام اللاكتات أثناء التمرين . ^{[ 133 ]} يخزن الدماغ الجلوكوز على شكل جليكوجين ، وإن كان بكميات أقل بكثير من تلك الموجودة في الكبد أو العضلات الهيكلية . ^{[ 134 ]} لا تستطيع الأحماض الدهنية طويلة السلسلة عبور الحاجز الدموي الدماغي ، لكن الكبد قادر على تكسيرها لإنتاج أجسام كيتونية. مع ذلك، تستطيع الأحماض الدهنية قصيرة السلسلة (مثل حمض الزبدة ، وحمض البروبيونيك ، وحمض الأسيتيك ) والأحماض الدهنية متوسطة السلسلة، مثل حمض الأوكتانويك وحمض الهيبتانويك ، عبور الحاجز الدموي الدماغي، ويتم استقلابها بواسطة خلايا الدماغ . ^{[ 135 ] [ 136 ] [ 137 ]}

على الرغم من أن الدماغ البشري لا يمثل سوى 2% من وزن الجسم، إلا أنه يحصل على 15% من نتاج القلب، و20% من إجمالي استهلاك الأكسجين في الجسم، و25% من إجمالي استهلاك الجلوكوز في الجسم . ^{[ 138 ]} يستخدم الدماغ الجلوكوز في الغالب كمصدر للطاقة، وقد يؤدي نقص الجلوكوز، كما يحدث في حالة نقص سكر الدم ، إلى فقدان الوعي. ^{[ 139 ]} لا يتغير استهلاك الدماغ للطاقة بشكل كبير مع مرور الوقت، ولكن المناطق النشطة في القشرة الدماغية تستهلك طاقة أكثر من المناطق غير النشطة، وهو ما يشكل أساس تقنيات التصوير العصبي الوظيفي مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI) . ^{[ 140 ]} توفر هذه التقنيات صورة ثلاثية الأبعاد للنشاط الأيضي. ^{[ 141 ]} أظهرت دراسة أولية أن احتياجات الدماغ الأيضية لدى البشر تبلغ ذروتها في سن الخامسة تقريبًا. ^{[ 142 ]}

لم تُفهم وظيفة النوم فهمًا كاملًا؛ ومع ذلك، ثمة أدلة تشير إلى أن النوم يُحسّن من إزالة الفضلات الأيضية، التي قد يكون بعضها سامًا للأعصاب ، من الدماغ، وقد يُتيح أيضًا عملية الترميم. ^{[ 52 ] [ 143 ] [ 144 ]} تشير الأدلة إلى أن زيادة إزالة الفضلات الأيضية أثناء النوم تحدث عبر زيادة نشاط الجهاز اللمفاوي الدماغي . ^{[ 52 ]} قد يؤثر النوم أيضًا على الوظائف الإدراكية من خلال إضعاف الروابط غير الضرورية. ^{[ 145 ]}

تعتمد وظائف الدماغ على الإدراك الحسي الكافي ، حيث تستطيع الخلايا العصبية الاستجابة بشكل مناسب للإشارات الواردة من الخلايا الأخرى، وذلك للاستجابة بشكل صحيح للمدخلات الحسية. ويتطلب التكافؤ الإيجابي/السلبي الحقيقي وجود روابط بين القشرة الحسية والجهاز الحوفي. في الفترة ما بين الأسبوعين 24 و30 من الحمل، تتصل المسارات المهادية القشرية، وتصل الإشارات الحسية إلى المراكز العاطفية تحت القشرية. عند الولادة، يكون الإدراك الحسي قابلاً للملاحظة سلوكياً. ^{[ 146 ]}

هناك منهجان متناقضان - الطبيعة والتنشئة - يحاولان تفسير هذه العملية. إحدى النظريات الطبيعية للانتقال من آلة بيولوجية إلى كائن واعٍ ترتكز على التحول من رد الفعل إلى التقييم. وفقًا لأنطونيو داماسيو ، ينشأ الوعي عندما يتوقف الدماغ عن مجرد التفاعل مع العالم الخارجي ويبدأ بالاهتمام بالحالة الداخلية للجسم. ^{[ 147 ]} قدم نموذج الاستدلال الداخلي مفهوم الاستقبال الداخلي ، وهو إدراك الدماغ للحالة الداخلية للجسم، بوساطة آليات فطرية وراثيًا. يُحرك الجهاز الشبكي المنشط في جذع الدماغ "التحول" الفسيولوجي من التلقائية إلى التجربة. يُعتقد أن القشرة الجزيرية تتلقى تدفقًا مستمرًا من المدخلات من كل عضو. عندما تختلف حالة الجسم عن "المثالية" (مثل انخفاض درجة حرارة الجسم)، يُولد الدماغ إشارة خطأ. "الشعور" بالبرد أو الجوع هو طريقة الدماغ لتمثيل إشارة الخطأ هذه. يسجل الدماغ التكافؤ من خلال التنظيم المتوازن . إذا أدى إجراء ما إلى حل إشارة الخطأ وإعادة الجسم إلى توازنه، فإن الدماغ يصنف هذا المحفز على أنه "إيجابي". ^{[ 147 ]}

يُشير نهج آخر إلى أن قدرة الإنسان على إدراك التغيرات في نفسه وفي بيئته بشكل مناسب، انطلاقًا من أنماط أساسية لتنسيق الاستجابة للمثيرات، تعتمد على بنية الجهاز العصبي. ويُعدّ توازن الجهاز العصبي ووظائفه المطلوبة نتاجًا لعملية نمو مهمة خلال فترة الحمل. ووفقًا لإيغور فال دانيلوف، فإن تفاعل الأم والجنين يُتيح للجهاز العصبي للطفل النمو بوعي بيولوجي كافٍ. ^{[ 148 ]} ويُشكّل هذا التفاعل الفيزيائي، ضمن ما يُسمى بالنموذج العصبي الإدراكي للأم والجنين، البنية الخاصة للجهاز العصبي للطفل، ويُسهم في تنمية الوعي وبداية الإدراك. ^{[ 148 ]} وتتمثل أقوى القوى الفيزيائية لهذا التفاعل في المجال الكهرومغناطيسي النبضي منخفض التردد والموجة الصوتية المعقدة لقلب الأم. ^{[ 148 ] [ 149 ] [ 150 ]}

تُستقى المعلومات المتعلقة ببنية ووظيفة الدماغ البشري من مجموعة متنوعة من الأساليب التجريبية، بما في ذلك التجارب على الحيوانات والبشر. وقد ساهمت المعلومات المتعلقة بإصابات الدماغ والسكتات الدماغية في توفير معلومات حول وظائف أجزاء الدماغ وآثار تلف الدماغ . يُستخدم التصوير العصبي لتصوير الدماغ وتسجيل نشاطه. كما تُستخدم الفيزيولوجيا الكهربائية لقياس وتسجيل ومراقبة النشاط الكهربائي للقشرة الدماغية. وقد تشمل القياسات قياسات الجهد الموضعي لمناطق القشرة الدماغية، أو قياسات نشاط عصبون واحد. ويمكن لجهاز تخطيط كهربية الدماغ تسجيل النشاط الكهربائي للقشرة الدماغية باستخدام أقطاب كهربائية توضع بطريقة غير جراحية على فروة الرأس . ^{[ 155 ] [ 156 ]}

تشمل الإجراءات الجراحية تخطيط كهربية قشرة الدماغ ، الذي يستخدم أقطابًا كهربائية توضع مباشرة على سطح الدماغ المكشوف. تُستخدم هذه الطريقة في رسم خرائط تحفيز القشرة الدماغية ، المستخدمة في دراسة العلاقة بين مناطق القشرة الدماغية ووظائفها الجهازية. ^{[ 157 ]} باستخدام أقطاب كهربائية دقيقة أصغر بكثير ، يمكن تسجيل نشاط وحدة عصبية واحدة من عصبون واحد، مما يوفر دقة مكانية وزمنية عالية . وقد مكّن هذا من ربط نشاط الدماغ بالسلوك، وإنشاء خرائط عصبية. ^{[ 158 ]}

لقد فتح تطوير العضيات الدماغية آفاقاً لدراسة نمو الدماغ والقشرة الدماغية، وفهم تطور الأمراض، مما يوفر مزيداً من الآثار على التطبيقات العلاجية. ^{[ 159 ] [ 160 ]}

تُظهر تقنيات التصوير العصبي الوظيفي تغيرات في نشاط الدماغ ترتبط بوظائف مناطق دماغية محددة. إحدى هذه التقنيات هي التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، الذي يتميز عن الطرق السابقة مثل التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني ( PET) والتصوير المقطعي المحوسب بإصدار فوتون واحد ( SPECT ) بعدم الحاجة إلى استخدام مواد مشعة، وبدقة أعلى. ^{[ 161 ]} تقنية أخرى هي مطيافية الأشعة تحت الحمراء القريبة الوظيفية . تعتمد هذه الطرق على الاستجابة الديناميكية الدموية التي تُظهر تغيرات نشاط الدماغ تبعًا لتغيرات تدفق الدم ، وهو أمر مفيد في ربط الوظائف بمناطق الدماغ . ^{[ 162 ]} يدرس التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في حالة الراحة تفاعل مناطق الدماغ عندما لا يؤدي الدماغ مهمة محددة. ^{[ 163 ]} ويُستخدم هذا أيضًا لإظهار شبكة الوضع الافتراضي .

يُولّد أي تيار كهربائي مجالًا مغناطيسيًا؛ وتُحفّز التذبذبات العصبية مجالات مغناطيسية ضعيفة، وفي تخطيط الدماغ المغناطيسي الوظيفي، يُمكن للتيار الناتج إظهار وظائف الدماغ الموضعية بدقة عالية. ^{[ 164 ]} يستخدم تصوير المسارات العصبية التصوير بالرنين المغناطيسي وتحليل الصور لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد للمسارات العصبية في الدماغ. تُقدّم مخططات الاتصال تمثيلًا بيانيًا للوصلات العصبية في الدماغ. ^{[ 165 ]}

يمكن قياس الاختلافات في بنية الدماغ في بعض الاضطرابات، ولا سيما الفصام والخرف . وقد أتاحت مناهج بيولوجية مختلفة تستخدم التصوير مزيدًا من الفهم، على سبيل المثال ، لاضطرابات الاكتئاب والوسواس القهري . ويُعدّ تأثير تلف مناطق الدماغ مصدرًا رئيسيًا للمعلومات حول وظائفها. ^{[ 166 ]}

أتاحت التطورات في التصوير العصبي الحصول على رؤى موضوعية حول الاضطرابات العقلية، مما أدى إلى تشخيص أسرع، وتوقعات أكثر دقة، ومراقبة أفضل. ^{[ 167 ]}

علم المعلوماتية الحيوية هو مجال دراسي يشمل إنشاء قواعد البيانات وتطويرها، بالإضافة إلى التقنيات الحسابية والإحصائية التي يمكن استخدامها في دراسات الدماغ البشري، لا سيما في مجالات التعبير الجيني والبروتيني . وقد أدى علم المعلوماتية الحيوية ودراسات علم الجينوم ، وعلم الجينوم الوظيفي ، إلى ظهور الحاجة إلى ترميز الحمض النووي ، وهي تقنية من تقنيات النسخ الجيني ، لتحديد الجينات ومواقعها ووظائفها. ^{[ 168 ] [ 169 ] [ 170 ]} وتُعدّ GeneCards قاعدة بيانات رئيسية في هذا المجال.

اعتبارًا من عام 2017يُلاحظ وجود ما يقارب 20,000 جين مُشفِّر للبروتين في الإنسان، ^{[ 168 ]} منها حوالي 400 جين خاص بالدماغ. ^{[ 171 ] [ 172 ]} وقد حفزت البيانات المتوفرة حول التعبير الجيني في الدماغ المزيد من الأبحاث حول عدد من الاضطرابات. فعلى سبيل المثال، أظهر الاستخدام طويل الأمد للكحول تغيرات في التعبير الجيني في الدماغ، وتغيرات خاصة بأنواع الخلايا قد ترتبط باضطراب تعاطي الكحول . ^{[ 173 ]} وقد لوحظت هذه التغيرات في النسخ الجيني المشبكي في قشرة الفص الجبهي، وتُعتبر عاملاً مُسبباً للإدمان على الكحول، وكذلك لتعاطي مواد أخرى . ^{[ 174 ]}

أظهرت دراسات أخرى ذات صلة أدلة على حدوث تغيرات في المشابك العصبية وفقدانها في الدماغ المتقدم في السن . وتؤدي التغيرات في التعبير الجيني إلى تغيير مستويات البروتينات في مسارات عصبية مختلفة، وقد ثبت أن هذا واضح في خلل أو فقدان الاتصال المشبكي. وقد لوحظ أن هذا الخلل يؤثر على العديد من تراكيب الدماغ، وله تأثير ملحوظ على الخلايا العصبية المثبطة، مما يؤدي إلى انخفاض مستوى النقل العصبي، وما يتبعه من تدهور معرفي وأمراض. ^{[ 175 ] [ 176 ]}

يمكن أن تتجلى إصابات الدماغ بأشكال عديدة. فإصابات الدماغ الرضية ، كالإصابات التي تحدث أثناء ممارسة الرياضات الاحتكاكية ، أو بعد السقوط ، أو حوادث المرور أو العمل ، قد تُسبب مشاكل فورية وأخرى طويلة الأمد. تشمل المشاكل الفورية نزيفًا داخل الدماغ ، مما قد يضغط على أنسجة الدماغ أو يُتلف إمداده الدموي. كما قد تحدث كدمات في الدماغ، والتي قد تُسبب تلفًا واسع النطاق في المسارات العصبية، ما قد يؤدي إلى حالة إصابة محورية منتشرة . ^{[ 177 ]} ومن المضاعفات الفورية المحتملة أيضًا كسر الجمجمة ، وإصابة منطقة معينة، والصمم ، والارتجاج . بالإضافة إلى موضع الإصابة، قد يتأثر الجانب المقابل من الدماغ، وهو ما يُعرف بإصابة الارتداد . أما المشاكل طويلة الأمد التي قد تتطور فتشمل اضطراب ما بعد الصدمة ، واستسقاء الرأس . وقد يتطور اعتلال الدماغ الرضحي المزمن بعد إصابات متعددة في الرأس . ^{[ 178 ]}

تؤدي الأمراض التنكسية العصبية إلى تلف تدريجي أو فقدان للخلايا العصبية، مما يؤثر على وظائف الدماغ المختلفة، وتتفاقم هذه الأمراض مع التقدم في السن . ومن أنواعها الشائعة الخرف ، بما في ذلك مرض الزهايمر ، والخرف الكحولي ، والخرف الوعائي ، وخرف مرض باركنسون . أما الأنواع الأخرى النادرة، سواءً كانت معدية أو وراثية أو أيضية، فتشمل مرض هنتنغتون ، وأمراض الخلايا العصبية الحركية ، وخرف فيروس نقص المناعة البشرية ، والخرف المرتبط بمرض الزهري، ومرض ويلسون . يمكن أن تؤثر الأمراض التنكسية العصبية على أجزاء مختلفة من الدماغ، وقد تؤثر على الحركة والذاكرة والإدراك. ^{[ 179 ]} وتُعد أمراض البريون النادرة ، بما في ذلك مرض كروتزفيلد-جاكوب ومتغيراته ، ومرض كورو، أمراضًا تنكسية عصبية قاتلة. ^{[ 180 ]}

تصلب الشرايين الدماغي هو تصلب يصيب الدماغ. وينتج عن تراكم لويحات من الكوليسترول في الشرايين الكبيرة للدماغ، وقد تتراوح شدته من خفيفة إلى شديدة. وعندما يكون شديدًا، قد تضيق الشرايين لدرجة تقلل من تدفق الدم. ويساهم في تطور الخرف، وله بروتينات مشابهة لتلك الموجودة في مرض الزهايمر. ^{[ 181 ]}

على الرغم من حماية الدماغ بواسطة الحاجز الدموي الدماغي، إلا أنه قد يتأثر بالعدوى التي تشمل الفيروسات والبكتيريا والفطريات . وقد تحدث العدوى في السحايا ( التهاب السحايا )، أو في أنسجة الدماغ ( التهاب الدماغ )، أو داخل أنسجة الدماغ نفسها (مثل خراج الدماغ ). ^{[ 180 ]}

يمكن أن تكون أورام الدماغ حميدة أو خبيثة . تنشأ معظم الأورام الخبيثة من أجزاء أخرى من الجسم ، وغالبًا من الرئة والثدي والجلد . ^{[ 182 ]} كما يمكن أن تحدث سرطانات في أنسجة الدماغ، وتنشأ من أي نسيج داخل الدماغ أو حوله. يُعد الورم السحائي ، وهو سرطان الأغشية المحيطة بالدماغ، أكثر شيوعًا من سرطانات أنسجة الدماغ. ^{[ 182 ]} قد تُسبب سرطانات الدماغ أعراضًا مرتبطة بحجمها أو موقعها، وتشمل هذه الأعراض الصداع والغثيان، أو ظهور أعراض موضعية تدريجيًا مثل صعوبة تدريجية في الرؤية أو البلع أو الكلام، أو تغير في المزاج. ^{[ 182 ]} تُشخص السرطانات عمومًا باستخدام التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). كما يمكن استخدام مجموعة متنوعة من الاختبارات الأخرى، بما في ذلك تحاليل الدم وبزل القطني، للتحقق من سبب السرطان وتقييم نوعه ومرحلته . ^{[ 182 ]} يُعطى الكورتيكوستيرويد ديكساميثازون غالبًا لتقليل تورم أنسجة المخ المحيطة بالورم. قد يُنظر في إجراء الجراحة، ولكن نظرًا لطبيعة العديد من الأورام المعقدة، أو بناءً على مرحلة الورم أو نوعه، قد يُعتبر العلاج الإشعاعي أو العلاج الكيميائي أكثر ملاءمة. ^{[ 182 ]}

من المعروف أن الاضطرابات النفسية ، مثل الاكتئاب والفصام والاضطراب ثنائي القطب واضطراب ما بعد الصدمة واضطراب نقص الانتباه مع فرط النشاط والوسواس القهري ومتلازمة توريت والإدمان ، ترتبط بوظائف الدماغ . [ ^{125 ] [ 129 ] [ 183 ] ​​قد} يشمل علاج الاضطرابات النفسية العلاج النفسي والطب النفسي والتدخل الاجتماعي والعمل على التعافي الشخصي أو العلاج السلوكي المعرفي ؛ وتختلف المشكلات الكامنة والتوقعات المرتبطة بها اختلافًا كبيرًا بين الأفراد. ^{[ 184 ]}

يُعتقد أن نوبات الصرع مرتبطة بنشاط كهربائي غير طبيعي. ^{[ 185 ]} قد يتجلى نشاط النوبة في فقدان الوعي ، أو تأثيرات موضعية مثل حركة الأطراف أو صعوبات في الكلام، أو قد يكون معمّمًا . ^{[ 185 ]} تشير حالة الصرع المستمرة إلى نوبة أو سلسلة من النوبات التي لم تتوقف خلال خمس دقائق. ^{[ 186 ]} للنوبات أسباب عديدة، إلا أن العديد منها يحدث دون تحديد سبب واضح. لدى مرضى الصرع ، قد تشمل عوامل الخطر لحدوث نوبات أخرى الأرق، وتعاطي المخدرات والكحول، والتوتر. يمكن تقييم النوبات باستخدام فحوصات الدم ، وتخطيط كهربية الدماغ ، وتقنيات التصوير الطبي المختلفة بناءً على التاريخ الطبي ونتائج الفحص السريري . ^{[ 185 ]} بالإضافة إلى علاج السبب الكامن والحد من التعرض لعوامل الخطر، يمكن أن تلعب الأدوية المضادة للاختلاج دورًا في منع حدوث نوبات أخرى. ^{[ 185 ]}

بعض اضطرابات الدماغ، مثل داء تاي-ساكس ، ^{[ 187 ]} هي اضطرابات خلقية مرتبطة بطفرات جينية وكروموسومية . ^{[ 188 ]} وتتميز مجموعة نادرة من اضطرابات الرأس الخلقية ، تُعرف باسم انعدام التلافيف الدماغية ، بغياب أو عدم كفاية طيات القشرة الدماغية. ^{[ 189 ]} ويمكن أن يتأثر النمو الطبيعي للدماغ أثناء الحمل بنقص التغذية ، ^{[ 190 ]} والمواد المشوهة للأجنة ، ^{[ 191 ]} والأمراض المعدية ، ^{[ 192 ]} وتعاطي المخدرات الترفيهية ، بما في ذلك الكحول (الذي قد يؤدي إلى اضطرابات طيف الكحول الجنيني ). ^{[ 190 ] [ 193 ]} معظم التشوهات الشريانية الوريدية الدماغية خلقية، وقد تبقى هذه الشبكات المتشابكة من الأوعية الدموية دون أعراض، ولكن في أسوأ حالاتها قد تتمزق وتسبب نزيفًا داخل الجمجمة . ^{[ 194 ]}

السكتة الدماغية هي انخفاض في تدفق الدم إلى منطقة معينة من الدماغ، مما يؤدي إلى موت الخلايا وتلف الدماغ . وقد ينتج عن ذلك مجموعة واسعة من الأعراض ، بما في ذلك أعراض " FAST " المتمثلة في تدلي الوجه، وضعف الذراع، وصعوبات في الكلام (بما في ذلك صعوبة التحدث وإيجاد الكلمات أو تكوين الجمل ). ^{[ 195 ]} ترتبط الأعراض بوظيفة المنطقة المتضررة من الدماغ، ويمكن أن تشير إلى الموقع المحتمل للسكتة الدماغية وسببها. عادةً ما ترتبط صعوبات الحركة أو الكلام أو الرؤية بالمخ، بينما يرتبط فقدان التوازن ، وازدواج الرؤية ، والدوار ، والأعراض التي تصيب أكثر من جانب من الجسم عادةً بجذع الدماغ أو المخيخ. ^{[ 196 ]}

تنتج معظم السكتات الدماغية عن انقطاع التروية الدموية، عادةً بسبب انسداد وعائي ، أو تمزق لويحة دهنية مُسببةً جلطة ، أو تضيّق الشرايين الصغيرة . كما يمكن أن تنتج السكتات الدماغية عن نزيف داخل الدماغ . ^{[ 197 ]} النوبات الإقفارية العابرة (TIAs) هي سكتات دماغية تختفي أعراضها في غضون 24 ساعة. ^{[ 197 ]} يشمل تشخيص السكتة الدماغية فحصًا طبيًا (بما في ذلك فحصًا عصبيًا ) وأخذ التاريخ الطبي ، مع التركيز على مدة الأعراض وعوامل الخطر (بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم ، والرجفان الأذيني ، والتدخين ). ^{[ 198 ]} يلزم إجراء المزيد من الفحوصات للمرضى الأصغر سنًا. ^{[ 199 ]} يمكن إجراء تخطيط كهربية القلب (ECG ) وقياسات حيوية عن بُعد لتحديد الرجفان الأذيني؛ ويمكن استخدام الموجات فوق الصوتية للتحقق من تضيّق الشرايين السباتية . يمكن استخدام تخطيط صدى القلب للكشف عن الجلطات الدموية داخل القلب، أو أمراض صمامات القلب ، أو وجود ثقب بيضاوي مفتوح . ^{[ 199 ]} تُجرى فحوصات الدم بشكل روتيني كجزء من التقييم، بما في ذلك فحوصات مرض السكري وتحليل الدهون . ^{[ 199 ]}

تتطلب بعض علاجات السكتة الدماغية سرعةً فائقة. تشمل هذه العلاجات إذابة الجلطة أو إزالتها جراحيًا في حالات السكتة الدماغية الإقفارية ، وتخفيف الضغط في حالات السكتة الدماغية النزفية . ^{[ 200 ] [ 201 ]} ونظرًا لأهمية الوقت في علاج السكتة الدماغية، ^{[ 202 ]} فإن المستشفيات، وحتى الرعاية ما قبل دخول المستشفى، تتضمن إجراء فحوصات عاجلة، عادةً ما تكون تصويرًا مقطعيًا محوسبًا للكشف عن السكتة الدماغية النزفية، وتصويرًا مقطعيًا محوسبًا أو تصويرًا بالرنين المغناطيسي للأوعية الدموية لتقييم الشرايين المغذية للدماغ. ^{[ 199 ]} قد تُظهر فحوصات الرنين المغناطيسي ، الأقل انتشارًا، المنطقة المصابة من الدماغ بدقة أكبر، لا سيما في حالات السكتة الدماغية الإقفارية. ^{[ 199 ]}

بعد الإصابة بسكتة دماغية، قد يُنقل الشخص إلى وحدة متخصصة في علاج السكتات الدماغية ، وقد تُوجّه العلاجات نحو الوقاية من السكتات الدماغية المستقبلية، بما في ذلك العلاج المستمر بمضادات التخثر (مثل الأسبرين أو كلوبيدوغريل )، وأدوية خفض ضغط الدم ، وأدوية خفض الدهون . ^{[ 200 ]} يلعب فريق متعدد التخصصات ، يضم أخصائيي أمراض النطق ، وأخصائيي العلاج الطبيعي ، وأخصائيي العلاج الوظيفي ، وعلماء النفس ، دورًا هامًا في دعم الشخص المصاب بسكتة دماغية وإعادة تأهيله . ^{[ 203 ] [ 199 ]} يزيد تاريخ الإصابة بسكتة دماغية من خطر الإصابة بالخرف بنحو 70%، بينما تزيد السكتة الدماغية الحديثة من هذا الخطر بنحو 120%. ^{[ 204 ]}

يشير الموت الدماغي إلى فقدان وظائف الدماغ بشكل كامل لا رجعة فيه. ^{[ 205 ] [ 206 ]} يتميز هذا بغيبوبة ، وفقدان ردود الفعل ، وانقطاع النفس. [ ^{205 ] ومع} ذلك، يختلف إعلان الموت الدماغي جغرافيًا ولا يُقبل دائمًا. ^{[ 206 ]} في بعض البلدان، توجد أيضًا متلازمة محددة لموت جذع الدماغ . ^{[ 207 ]} قد يكون لإعلان الموت الدماغي آثار بالغة، إذ يرتبط هذا الإعلان، بموجب مبدأ عدم جدوى العلاج ، بسحب أجهزة دعم الحياة، ^{[ 208 ]} ولأن الأشخاص الذين يعانون من الموت الدماغي غالبًا ما تكون لديهم أعضاء صالحة للتبرع بالأعضاء . ^{[ 206 ] [ 209 ]} غالبًا ما تُعقّد هذه العملية بسبب ضعف التواصل مع عائلات المرضى. ^{[ 210 ]}

عند الاشتباه في موت الدماغ، يجب استبعاد التشخيصات التفريقية القابلة للعكس، مثل اختلال توازن الكهارل، والاضطرابات العصبية، وتثبيط الإدراك الناتج عن الأدوية. ^{[ 205 ] [ 208 ]} قد يُساعد اختبار المنعكسات ^{[ ب ] في اتخاذ القرار، وكذلك غياب الاستجابة والتنفس. [ 208 ]} قد تُسهم الملاحظات السريرية، بما في ذلك انعدام الاستجابة التام، والتشخيص المعروف، وأدلة التصوير العصبي ، في قرار إعلان موت الدماغ. ^{[ 205 ]}

تدرس فلسفة العقل قضايا مثل مشكلة فهم الوعي ومشكلة العلاقة بين العقل والجسد . وتُعدّ العلاقة بين الدماغ والعقل تحديًا كبيرًا على الصعيدين الفلسفي والعلمي. ويعود ذلك إلى صعوبة تفسير كيفية تنفيذ الأنشطة العقلية، كالأفكار والمشاعر، بواسطة تراكيب فيزيائية كالعصبونات والتشابكات العصبية ، أو بواسطة أي آلية فيزيائية أخرى. وقد عبّر غوتفريد لايبنتز عن هذه الصعوبة في تشبيه يُعرف باسم " طاحونة لايبنتز" .

لا بدّ من الاعتراف بأنّ الإدراك وما يعتمد عليه لا يمكن تفسيره بالمبادئ الميكانيكية، أي بالأشكال والحركات. فإذا تخيّلنا وجود آلةٍ يُمكّنها تصميمها من التفكير والإحساس والإدراك، يُمكننا تصوّرها مُكبّرةً مع الحفاظ على أبعادها الأصلية، بحيث يُمكننا الدخول إليها كما ندخل طاحونة هواء. وبافتراض ذلك، لن نجد عند دخولها سوى أجزاءٍ تتدافع فيما بينها، ولن نجد ما يُفسّر الإدراك.

— لايبنتز، علم المونادات ^{[ 214 ]}

دفع الشك في إمكانية وجود تفسير آلي للفكر رينيه ديكارت ، ومعظم الفلاسفة الآخرين معه، إلى تبني الثنائية : الاعتقاد بأن العقل مستقل إلى حد ما عن الدماغ. ^{[ 215 ]} ومع ذلك، لطالما وُجدت حجة قوية في الاتجاه المعاكس. فهناك أدلة تجريبية واضحة على أن التلاعبات الجسدية بالدماغ، أو إصاباته (على سبيل المثال، عن طريق الأدوية أو الإصابات، على التوالي) يمكن أن تؤثر على العقل بطرق قوية وعميقة. ^{[ 216 ] [ 217 ]} في القرن التاسع عشر، أقنعت حالة فينياس غيج ، عامل السكك الحديدية الذي أصيب بقضيب حديدي سميك اخترق دماغه، الباحثين والجمهور على حد سواء بأن الوظائف الإدراكية متمركزة في الدماغ. ^{[ 213 ]} وبناءً على هذا المنطق، أدى وجود كمٍّ كبير من الأدلة التجريبية التي تُثبت وجود علاقة وثيقة بين نشاط الدماغ والنشاط العقلي إلى دفع معظم علماء الأعصاب والفلاسفة المعاصرين إلى تبني المذهب المادي ، معتقدين أن الظواهر العقلية هي في نهاية المطاف نتيجة للظواهر الفيزيائية أو قابلة للاختزال إليها. ^{[ 218 ]}

لا توجد علاقة قوية بين حجم الدماغ وذكاء الشخص . ^{[ 219 ]} تشير الدراسات عمومًا إلى وجود ارتباطات ضعيفة إلى متوسطة (بمعدل يتراوح بين 0.3 و0.4 تقريبًا) بين حجم الدماغ ومعدل الذكاء . ^{[ 220 ]} تُلاحظ أكثر الارتباطات اتساقًا في الفصوص الأمامية والصدغية والجدارية، والحصين، والمخيخ، لكن هذه الارتباطات لا تُفسر سوى نسبة ضئيلة من التباين في معدل الذكاء، الذي بدوره لا يرتبط إلا جزئيًا بالذكاء العام والأداء في الحياة العملية. ^{[ 221 ] [ 222 ]}

تمتلك حيوانات أخرى، كالحيتان والفيلة، أدمغة أكبر من أدمغة البشر. مع ذلك، عند الأخذ في الاعتبار نسبة كتلة الدماغ إلى كتلة الجسم ، نجد أن دماغ الإنسان أكبر بمرتين تقريبًا من دماغ الدلفين ذي الأنف الزجاجي ، وثلاث مرات أكبر من دماغ الشمبانزي . لكن ارتفاع هذه النسبة لا يدل بالضرورة على الذكاء، إذ تمتلك حيوانات صغيرة جدًا نسبًا عالية، ويملك زبابة الشجر أعلى نسبة بين جميع الثدييات. ^{[ 223 ]}

ركزت بعض الأفكار السابقة حول الأهمية النسبية لأعضاء جسم الإنسان على القلب، وهو ما يُعرف بفرضية مركزية القلب . ^{[ 224 ]} في المقابل، اقترحت نظرية أخرى، تُعرف بفرضية مركزية الرأس، أن الدماغ يلعب الدور المهيمن في التحكم بالجسم. وقد أولت المفاهيم الغربية الشائعة الحديثة اهتمامًا متزايدًا للدماغ . ^{[ 225 ]}

أثبتت الأبحاث عدم صحة بعض المفاهيم الخاطئة الشائعة حول الدماغ ، بما في ذلك الخرافات القديمة والحديثة. فليس صحيحًا (على سبيل المثال) أن الخلايا العصبية لا تتجدد بعد سن الثانية، ولا أن الإنسان الطبيعي يستخدم عشرة بالمائة فقط من دماغه . ^{[ 226 ]} كما أن الثقافة الشعبية قد بسّطت مفهوم التخصص الوظيفي لنصفي الدماغ، إذ أوحت بأن الوظائف تقتصر تمامًا على أحد نصفي الدماغ. وقد صاغ أكيو موري مصطلح " دماغ الألعاب " لوصف النظرية غير المدعومة بأدلة موثوقة، والتي تزعم أن قضاء فترات طويلة في ممارسة ألعاب الفيديو يضر بمنطقة الفص الجبهي من الدماغ، ويضعف القدرة على التعبير عن المشاعر والإبداع. ^{[ 227 ]}

تاريخيًا، ولا سيما في أوائل القرن التاسع عشر، برز الدماغ في الثقافة الشعبية من خلال علم فراسة الدماغ ، وهو علم زائف نسب سمات الشخصية إلى مناطق مختلفة من القشرة الدماغية. ولا تزال القشرة الدماغية ذات أهمية في الثقافة الشعبية، كما يتضح في الكتب والهجاء. ^{[ 228 ] [ 229 ]}

يمكن أن يظهر الدماغ البشري في الخيال العلمي ، من خلال مواضيع مثل عمليات زرع الدماغ والكائنات السيبرانية (كائنات ذات خصائص مثل أدمغة اصطناعية جزئيًا ). ^{[ 230 ]} يروي كتاب الخيال العلمي الصادر عام 1942 (والذي تم اقتباسه ثلاث مرات للسينما) بعنوان "دماغ دونوفان" قصة دماغ معزول تم الحفاظ عليه حيًا في المختبر ، والذي يستحوذ تدريجيًا على شخصية بطل الرواية. ^{[ 231 ]}

تحتوي بردية إدوين سميث ، وهي رسالة طبية مصرية قديمة كُتبت في القرن السابع عشر قبل الميلاد، على أقدم إشارة مُسجلة إلى الدماغ. يصف الرمز الهيروغليفي للدماغ، الذي يظهر ثماني مرات في هذه البردية، أعراض وتشخيص وتوقعات إصابتين رضّيتين في الرأس. تذكر البردية السطح الخارجي للدماغ، وآثار الإصابة (بما في ذلك النوبات وفقدان القدرة على الكلام )، والأغشية السحائية، والسائل النخاعي. ^{[ 232 ] [ 233 ]}

في القرن الخامس قبل الميلاد، كان ألكمايون الكروتوني في ماجنا غراسيا أول من اعتبر الدماغ مركز العقل . ^{[ 233 ]} وفي القرن الخامس قبل الميلاد أيضًا في أثينا ، اعتقد مؤلف مجهول لكتاب " في المرض المقدس" ، وهو أطروحة طبية تُعد جزءًا من مجموعة أبقراط وتُنسب تقليديًا إلى أبقراط ، أن الدماغ هو مركز الذكاء. أما أرسطو ، في علم الأحياء، فقد اعتقد في البداية أن القلب هو مركز الذكاء ، ورأى الدماغ آلية لتبريد الدم. وخلص إلى أن البشر أكثر عقلانية من الحيوانات، لأسباب من بينها امتلاكهم دماغًا أكبر لتبريد دمائهم الحارة. ^{[ 234 ]} وقد وصف أرسطو السحايا وميّز بين المخ والمخيخ. ^{[ 235 ]}

في القرنين الرابع والثالث قبل الميلاد ، ميّز هيروفيلوس الخلقيدوني بين المخ والمخيخ، وقدّم أول وصف واضح للبطينات الدماغية ؛ كما أجرى تجارب على أدمغة حية مع إيراسيستراتوس الكيوسي . معظم أعمالهما مفقودة الآن، ولا نعرف عن إنجازاتهما إلا من مصادر ثانوية. وقد أُعيد اكتشاف بعض اكتشافاتهما بعد ألف عام من وفاتهما. [ ^{233 ] في} القرن الثاني الميلادي، خلال الإمبراطورية الرومانية ، قام الطبيب التشريحي جالينوس بتشريح أدمغة الأغنام والقرود والكلاب والخنازير. وخلص إلى أن المخيخ، لكونه أكثر كثافة من المخ، يتحكم بالعضلات ، بينما المخ، لكونه ليناً، هو مركز معالجة الحواس. كما افترض جالينوس أن الدماغ يعمل عن طريق حركة الأرواح الحيوانية عبر البطينات الدماغية. ^{[ 233 ] [ 234 ]}

في عام 2025، أعلن العلماء عن اكتشاف دماغ بشري محفوظ من ثوران بركان فيزوف عام 79 ميلادي . فقد علق رجل في هيركولانيوم في تدفق بركاني ، وتسببت درجة الحرارة المرتفعة للغاية في تزجج دماغه، محولةً إياه إلى زجاج ، مما أدى إلى "حالة حفظ مثالية للدماغ وبنيته المجهرية". ^{[ 236 ]} ويبدو أنها الحالة الوحيدة المعروفة لدماغ بشري متزجج. ^{[ 236 ] [ 237 ]}

في عام 1316، بدأ موندينو دي لوزي دراسته الحديثة لتشريح الدماغ بكتابه " أناثوميا" . ^{[ 238 ]} وفي عام 1536، اكتشف نيكولو ماسا أن بطينات الدماغ مملوءة بسائل. ^{[ 239 ]} وكان رئيس الملائكة بيكولوميني من روما أول من ميّز بين المخ وقشرة المخ. ^{[ 240 ]} وفي عام 1543، نشر أندرياس فيزاليوس كتابه "دي هوماني كوربوريس فابريكا" المكون من سبعة مجلدات . ^{[ 240 ] [ 241 ] [ 242 ]} وتناول المجلد السابع الدماغ والعين، مع صور تفصيلية للبطينات والأعصاب القحفية والغدة النخامية والسحايا وبنية العين والإمداد الدموي للدماغ والحبل الشوكي، بالإضافة إلى صورة للأعصاب الطرفية. ^{[ 243 ]} رفض فيزاليوس الاعتقاد الشائع بأن البطينات مسؤولة عن وظائف الدماغ، بحجة أن العديد من الحيوانات لديها نظام بطيني مشابه للبشر، ولكن ليس لديها ذكاء حقيقي. ^{[ 240 ]}

اقترح رينيه ديكارت نظرية الازدواجية لمعالجة مسألة علاقة الدماغ بالعقل. وأشار إلى أن الغدة الصنوبرية هي مركز تفاعل العقل مع الجسد، فهي بمثابة مقر الروح والصلة التي تنتقل من خلالها الأرواح الحيوانية من الدم إلى الدماغ. ^{[ 239 ]} وقد حفزت هذه الازدواجية على الأرجح علماء التشريح اللاحقين على مواصلة استكشاف العلاقة بين الجوانب التشريحية والوظيفية لتشريح الدماغ. ^{[ 244 ]}

يُعتبر توماس ويليس رائدًا ثانيًا في دراسة علم الأعصاب وعلم الدماغ. ألّف كتاب " تشريح الدماغ " ( باللاتينية : ^{Cerebri Anatome} ) عام 1664، ثم كتاب ^" علم أمراض الدماغ" (Cerebral Pathology) عام 1667. وصف في هذين الكتابين بنية المخيخ، والبطينات، ونصفي الكرة المخية، وجذع الدماغ، والأعصاب القحفية، ودرس إمداده الدموي، واقترح وظائف مرتبطة بمناطق مختلفة من الدماغ. ^{[ 240 ]} سُميت دائرة ويليس نسبةً إلى أبحاثه في إمداد الدماغ بالدم، وكان أول من استخدم مصطلح "علم الأعصاب". ^{[ 245 ]} كان ويليس يُخرج الدماغ من الجسم عند فحصه، ورفض الرأي السائد آنذاك بأن القشرة الدماغية تتكون فقط من أوعية دموية، والرأي الذي ساد خلال الألفي عام الماضية بأن القشرة الدماغية ذات أهمية ثانوية. ^{[ 240 ]}

في منتصف القرن التاسع عشر، تمكن إميل دو بوا-ريموند وهيرمان فون هيلمهولتز من استخدام الجلفانومتر لإثبات أن النبضات الكهربائية تنتقل بسرعات قابلة للقياس عبر الأعصاب، داحضين بذلك رأي أستاذهما يوهانس بيتر مولر القائل بأن النبضة العصبية وظيفة حيوية لا يمكن قياسها. ^{[ 246 ] [ 247 ] [ 248 ]} وفي عام 1875، أثبت ريتشارد كاتون وجود نبضات كهربائية في نصفي الكرة المخية للأرانب والقرود. ^{[ 249 ]} وفي عشرينيات القرن التاسع عشر، كان جان بيير فلورنس رائدًا في الطريقة التجريبية لإتلاف أجزاء محددة من أدمغة الحيوانات، واصفًا تأثيرات ذلك على الحركة والسلوك. ^{[ 250 ]}

أصبحت دراسات الدماغ أكثر تطورًا مع استخدام المجهر وتطوير كاميلو غولجي لطريقة التلوين بالفضة خلال ثمانينيات القرن التاسع عشر. وقد مكّنت هذه الطريقة من إظهار التراكيب المعقدة للخلايا العصبية المفردة. ^{[ 251 ]} استخدم سانتياغو رامون إي كاخال هذه الطريقة ، مما أدى إلى صياغة نظرية الخلية العصبية ، وهي الفرضية الثورية آنذاك التي تنص على أن الخلية العصبية هي الوحدة الوظيفية للدماغ. استخدم غولجي المجهر للكشف عن أنواع عديدة من الخلايا، واقترح وظائف للخلايا التي رآها. ^{[ 251 ]} لهذا السبب، يُعتبر غولجي وكاخال مؤسسي علم الأعصاب في القرن العشرين ، وقد تقاسما جائزة نوبل عام 1906 لدراساتهما واكتشافاتهما في هذا المجال. ^{[ 251 ]}

نشر تشارلز شيرينغتون عمله المؤثر عام 1906 بعنوان "العمل التكاملي للجهاز العصبي"، والذي تناول فيه وظيفة المنعكسات، والتطور التطوري للجهاز العصبي، والتخصص الوظيفي للدماغ، وبنية ووظيفة الخلايا في الجهاز العصبي المركزي. ^{[ 252 ]} وفي عام 1942، صاغ مصطلح "النول المسحور" كاستعارة للدماغ. أسس جون فاركوهار فولتون مجلة علم وظائف الأعصاب ، ونشر أول كتاب شامل عن فسيولوجيا الجهاز العصبي عام 1938. ^{[ 253 ]} بدأ علم الأعصاب خلال القرن العشرين يُعترف به كتخصص أكاديمي موحد ومتميز، حيث لعب كل من ديفيد ريوش ، وفرانسيس أو. شميت ، وستيفن كوفلر أدوارًا حاسمة في تأسيس هذا المجال. ^{[ 254 ]} بدأ ريوش في دمج البحوث التشريحية والفسيولوجية الأساسية مع الطب النفسي السريري في معهد والتر ريد لأبحاث الجيش ، بدءًا من خمسينيات القرن العشرين. ^{[ 255 ]} خلال الفترة نفسها، أسس شميت برنامج أبحاث علم الأعصاب ، وهو منظمة دولية مشتركة بين الجامعات، تجمع بين علم الأحياء والطب وعلم النفس والعلوم السلوكية. وقد اشتُقّ مصطلح علم الأعصاب نفسه من هذا البرنامج. ^{[ 256 ]}

ربط بول بروكا مناطق الدماغ بوظائف محددة، ولا سيما اللغة في منطقة بروكا ، وذلك بعد دراسات أجراها على مرضى يعانون من تلف دماغي. ^{[ 257 ]} وصف جون هيولينغز جاكسون وظيفة القشرة الحركية من خلال مراقبة تطور نوبات الصرع في الجسم. وصف كارل فيرنيكه منطقة مرتبطة بفهم اللغة وإنتاجها. قسم كوربينيان برودمان مناطق الدماغ بناءً على مظهر الخلايا. ^{[ 257 ]} بحلول عام 1950، كان شيرينغتون وبابيز وماكلين قد حددوا العديد من وظائف جذع الدماغ والجهاز الحوفي. ^{[ 258 ] [ 259 ]} تُعزى قدرة الدماغ على إعادة التنظيم والتغير مع التقدم في العمر، وفترة النمو الحرجة المعروفة، إلى اللدونة العصبية ، التي رائدة فيها مارغريت كينارد ، التي أجرت تجارب على القرود خلال ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين. ^{[ 260 ]}

يُعرف هارفي كوشينغ (1869-1939) بأنه أول جراح دماغ بارع في العالم. ^{[ 261 ]} في عام 1937، بدأ والتر داندي ممارسة جراحة الأعصاب الوعائية بإجراء أول عملية جراحية لربط تمدد الأوعية الدموية داخل الجمجمة . ^{[ 262 ]}