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的 脑 是所有脊椎动物和大多数无脊椎动物中神经系统的中心。一些原始的动物，例如水母和海星，具有分散的神经系统，没有大脑，而海绵根本没有任何神经系统。在脊椎动物中，大脑位于头部中，受头骨保护，靠近视觉，听觉，平衡，味觉和嗅觉的主要感觉装置。

大脑可能非常复杂。人脑的大脑皮质包含大约15-330亿个神经元，具体取决于性别和年龄，每个神经元与多达10,000个突触连接相关联。每立方毫米的大脑皮层包含大约十亿个突触。这些神经元通过称为轴突的长原生质纤维彼此通信，该质子纤维将一连串称为动作电位的信号脉冲传送到大脑或身体的远处，并将它们靶向特定的受体细胞。

大脑最重要的生物学功能是产生促进动物福祉的行为。大脑通过激活肌肉或引起激素等化学物质的分泌来控制行为。甚至单细胞生物也可能能够从环境中提取信息并做出响应。缺乏中枢神经系统的海绵能够协调身体收缩甚至运动。在脊椎动物中，脊髓本身包含能够产生反射反应以及简单运动模式（如游泳或步行）的神经回路。但是，基于复杂的感觉输入对行为进行复杂的控制需要集中大脑的信息集成能力。

尽管科学取得了飞速的进步，但是关于大脑如何工作的许多知识仍然是个谜。现在已经相当详细地了解了单个神经元和突触的操作，但是很难理解它们在成千上万个集合中的协作方式。脑电图记录和功能性脑成像等观察方法告诉我们，大脑的操作是高度组织化的，但是这些方法没有揭示单个神经元活动的分辨率。