인간이 다른 영장류와 구별되는 이유 가운데 하나는 발달된 뇌를 가진 점이다. 뇌의 주요 임무는 몸이 살아 움직이도록 관리하는 것이다. 뇌는 신경세포와 신경섬유로 이루어진 신경계의 중추기관으로, 정보를 받아 처리하고 결정하며 지각을 유지한다.

뇌에는 눈으로 확인할 수 있는 세 부위가 있다. 먼저 뇌간은 척수와 연결돼 있으며, 호흡·소화·반사작용과 같은 신체의 비자발적인 운동을 통제한다. 소뇌는 신체의 동작과 균형을 조절한다. 대뇌는 좌우 반구로 되어 있는데, 좌뇌는 주로 언어, 감각 인지, 지각을 담당하며, 우뇌는 공간입체능력과 행동 및 감성을 담당한다. 그리고 대뇌피질은 대뇌반구를 감싸고 있는 바깥층으로 주름지고 많은 골이 파여 있다.

뇌에 대한 의문은 끊임없이 이어졌으나 아직까지 뇌가 어떤 원리와 기능으로 고도의 인지적, 정서적 능력을 보이는지 명확한 답을 얻지 못하고 있다. 20세기 중반까지는 뇌에 대한 연구가 주로 형태적 또는 해부학적 관점에서 이루어졌으나, 이후 뇌의 기능적 측면에 대한 연구가 활발해졌다. 최근에는 분자생물학이 발전하면서 고차원적 사고 기능을 규명하는 데 도움이 되는 성과들이 나오고 있다. 이처럼 뇌의 기능과 작용 원리 등을 심층적으로 연구하는 학문을 뇌과학이라고 한다. 뇌과학의 연구과정에는 생물학 화학 물리학 수학 등 기초과학과 의학 공학 심리학 등이 복합적으로 적용한다.

1990년 초반부터는 미국 유럽 일본 등 선진국을 중심으로 뇌에 대한 본격적인 연구가 이루어지기 시작했다. 미국은 90년 ‘뇌연구 10년’이라는 선언법을 공포하였고, 유럽은 91년에 ‘유럽 뇌연구 10년’을 선포하였다. 일본은 한걸음 더 나아가 21세기를 ‘뇌의 세기’라고 명명하는 등 뇌과학 연구에 정책적 지원과 투자를 아끼지 않고 있다. 우리나라도 97년 ‘뇌연구촉진법’을 제정하여 뇌과학 연구의 발판을 마련했다.