Bugün fizyoloji ve nöroloji uzmanları, beyin hakkında çok şey bilmektedirler. Ama yine de, hatırladığımız, düşündüğümüz, hayal ya da düş gördüğümüz zaman beynimizde olup bitenlerin ayrıntıları hâlâ gizini koruyor. Araştırmalar, uyku sırasında bile beyin ile vücudun çeşitli organları arasında bir saniyede 500 bin "sinir mesajının gidip geldiğini göstermiştir. Ancak bugüne dek hiçbir araştırma bu mekanizmanın gizini çözemedi.
Beynin aktivitesi, esas olarak elektrikseldir. Beyin kendi sinir hücrelerinden vücudun değişik kısımlarındaki milyonlarca sinir hücresine elektrik akımları gönderir ve alır.
Beyin ve omuriliği oluşturan esas sinir
hücreleri nöronlardır. Nöronlar şekil ve büyüklük açısından farklılıklar gösterir; oval, yuvarlak ya da iğ şeklinde olurlar. 0.025 milimetre keskindeki her nöronda çalışmadığı durumlarda bile elektrik yükü vardır. Bu elektrik yükü, sinir hücresinin içi ile çevresinde bulunan doku arasındaki kimyasal farklılıktan doğar. Dokunma, tad alma ve diğer duyular, bu kimyasal dengeyi bozar ve ölçülmesi mümkün bir elektriksel değişime neden olur. Fizyolojistler, bu olguya elektrokimyasal değişildik adım verirler. '
Bir tek nörondaki elektrokimyasal değişiklik, tüm bir sinir teli üzerinde benzer değişikliklere yol açar. Bu şekilde bir elektriksel vuruşun sağlanması "nöronun ateşlenmesi" olarak tanımlanır. Bir nöronda oluşan akım, komşu nöronların da elektrokimyasal değişimler göstermesine neden olur ve bu nöronlar da yapılması gereken operasyona yardımcı olmak üzere ateşlenirler. Hayatımızın her saniyesinde, milyonlarca nöron ateşlenmektedir. Bu ateşlenme ile oluşan elektriksel vuruşlar, "kodlanmış mesajlar" olarak hızla beyne ulaşırlar. Ancak beyin bunları bir öncelik sırasına göre algılar, örneğin, "A" mesajı elin çok sıcak bir cisme değdiğini, "B" mesajı da bir kuşun öttüğünü bildiriyorsa, beyin "A" mesajım daha önemli bularak onu dikkate alacaktır.
Bir mikroskop altında gözlemlendiğinde, bir tek beyin hücresi bir ağacın üst görümünü andırır. Beyin dokusunun ince bir kesiti de, bahçe bitkilerini andıran bir görünüm verir. Nöronlar arasındaki iletişim sistemi, dendrit denilen çok ince tellerden oluşur. Fakat her nörona bağlanan bir başka tel daha vardır. Akson denilen bu bağlar, beyni tüm vücuda bağlarlar. Bir sinir teli, binlerce aksondan oluşur. Vücudun tüm iletişim sisteminde 15 milyardan fazla nöron bulunur. Bunlardan 10 milyarı beyindedir ve bu da beynin ne denli karmaşık bir organ olduğunu vurgulayan çarpıcı bir örnektir.
Derinin ağn, sıcak ve soğuğa duyarlı 4 milyon kadar nöronu vardır. Vücudun öteki organ ve kaslarında yer alan nöronlar, bacak ve kol pozisyonlarına, mide ağrısına, bir çiçeğin resmi ya da bir notanın sesine karşı duyarlıdır.