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该脑是所有脊椎动物中神经系统的中心，以及大多数无脊椎动物，动物。一些原始动物，如水母和海星在没有大脑的情况下具有分散的神经系统，而海绵缺乏任何神经系统。在脊椎动物中，大脑位于头部，受颅骨保护，接近主感觉设备的视觉，听力，平衡，味道和气味。

大脑可能极其复杂。人类大脑的大脑皮层根据性别和年龄的不同，大约包含150 - 330亿个神经元，每个神经元连接着多达1万个突触连接。每立方毫米的大脑皮层包含大约10亿个突触。这些神经元通过称为轴突的长原生质纤维相互沟通，轴突携带一系列称为动作电位的信号脉冲到大脑或身体的遥远部位，并将它们定向到特定的接收细胞。

大脑中最重要的生物学功能是产生促进动物福利的行为。通过激活肌肉或通过引起荷尔蒙等化学物质的分泌来进行控制行为。甚至单细胞生物也能够从环境中提取信息并响应于它。缺乏中枢神经系统的海绵能够协调体内收缩甚至运动。在脊椎动物中，脊髓本身包含神经电路，能够产生反射响应以及简单的电动机图案，如游泳或行走。然而，基于复杂的感官输入的复杂行为控制需要集中大脑的信息集成能力。

尽管科学进步迅速，但很多关于大脑工作仍然是一个谜。现在，单个神经元和突触的操作现在以相当的细节理解，但它们在成千上万或百万的合作方式的方式非常难以破译。观察方法，如EEG记录和功能性脑成像告诉我们大脑操作的高度组织，但这些方法没有分辨率揭示个体神经元的活性。