当我们仰望星空时，深邃莫测的宇宙使我们感到震撼；当我们环视周围时，多彩有序的世界使我们感到惊奇。但是这一切的感受都来自于我们的大脑，是我们的大脑“看”到了150亿光年的宇宙，发现了许许多多自然的奥秘，而且还构建出一个丰富多彩的人造世界。实际上，最让我们感到惊奇的还是我们的大脑，我们越了解大脑，越会感觉到大脑的深奥，大脑是大自然造就的最神奇的东西。
想象一下，人是从一个胚胎细胞发育而来，而人的大脑原本在这个单细胞中就注定了。人一出生，他的大脑中就有了1000亿个神经元，其后，每个神经元又都伸出上千个触角与其他神经元相沟通，有些沟通是先天注定了的，而有些是后天环境引导出来的。这样就织成了一张巨大的网，这张独一无二的网构成了世界上最复杂的系统。网络固然神奇，但关键的还不是这张网，而是这张网精准的运作和神经元之间特殊的联络，表现出许多自然界其他事物所没有的神奇的功能。大脑为人类提供了知觉、运动、注意、记忆、思维、语言、情感、意识等重要的高级功能的认知行为，指挥着人的有意识和无意识的活动。
人类的意识活动很早就被自身所认识，被认为是一种心智。在几百年前，人们一直认为人的意识活动是在“心”里面，每种语言里都有用心思考和记忆的痕迹，沿用至今。世界上主要宗教都视意识为独立的，认为人是由灵魂和肉体构成的，肉体可以死亡，而灵魂是不灭的。哲学从一开始就追寻意识的本源，它构造了一个独立的精神世界，与物质的世界相对立。科学把意识从心移到了大脑，认为意识活动是大脑物质运动的反映。19世纪时，人们已经知道大脑主管感觉与思考，延髓是生命中枢，小脑协调躯体运动。20世纪初，德国科学家布罗德曼把大脑分成52个功能区，开始用传统的分析方法研究大脑的结构和功能。
凭借着大脑的神奇功能，科学取得了辉煌的成果。从根本上说，科学也是大脑活动的一种结果，现在反过来，人们应用各种科学手段对大脑认知机理进行全面的研究。比如，神经解剖学已进入到大脑的精细结构，发现了神经轴突和突触的结构以及信息传递的微观机制；生物化学已经找到若干具有不同作用的神经递质；科学家还使用诸如功能性磁共振成像（FMRI）、正电子发射断层扫描（PET）、脑电图（EEG）、事件相关电位（ERP）、脑磁图（MEG）、单光子发射断层扫描（SPECT）等等一系列新技术，从不同的侧面，多角度地动态观察脑的活动。还有心理学、行为学等都加入到大脑功能研究的行列。
当然，其间所取得的成果也是不可小看的，一幅大脑的图景似乎摆在了人们的面前：一个由神经元构成的大网，刺激和反应，神经递质的释放，电信号在网中穿梭……就像一台巨型超复杂计算机。的确，人们借助于不同的模型从不同层面上解释了大脑活动与人类的某些行为之间的联系，也可以解释一些简单的认知活动，但是，对于人类复杂的情感，对于大脑的“自主”的活动，对于大脑的创造性（如艺术和音乐）等等高级活动的机理，人们确实知之甚少，甚至就连简单的视觉认知在脑中的活动仍然还是个谜。就目前所知道的来看，如果大脑真的像一架机器，似乎需要某种力量来驾驭它。
从科学的角度来看，大脑必须是物质构成的，一切“精神”的也必须是大脑物质活动的表现，这样才能够分析和实验。也许是由于大脑活动过于复杂，也许我们的研究方式还有欠缺，也许科学研究自身就存在问题，总之，我们对大脑中发生的一切还没有深刻的了解。比如，我们究竟怎样有的思想，又怎样有的情感以及欲望、梦境……研究仍在继续，前面的路还很漫长。
