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的大脑是所有脊椎动物和大多数无脊椎动物神经系统的中心。一些原始动物，如水母和海星，有一个分散的神经系统，而没有大脑，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，受头骨保护，靠近视觉、听觉、平衡、味觉和嗅觉等主要感觉器官。

大脑是极其复杂的。根据性别和年龄的不同，人类大脑皮层包含大约150 - 330亿个神经元，每个神经元与多达10,000个突触连接相连。大脑皮层每立方毫米包含大约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交流，轴突将称为动作电位的信号脉冲序列传递到大脑或身体的远处部分，并将它们定向到特定的受体细胞。

大脑最重要的生物学功能是产生促进动物福利的行为。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。即使是单细胞生物也能从环境中提取信息并对其做出反应。海绵没有中枢神经系统，能够协调身体收缩，甚至运动。在脊椎动物中，脊髓本身含有能够产生反射反应的神经回路，以及简单的运动模式，如游泳或行走。然而，基于复杂感官输入的复杂行为控制需要中央大脑的信息整合能力。

尽管科学进步迅速，但关于大脑如何工作的很多问题仍然是个谜。单个神经元和突触的运作现在已经被相当详细地了解，但它们在数千或数百万个整体中合作的方式却很难破译。脑电图记录和脑功能成像等观察方法告诉我们，大脑活动是高度有组织的，但这些方法没有分辨率来揭示单个神经元的活动。