大腦由萬億個細胞構(gòu)成，其中為我們所知的兩類是神經(jīng)細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。神經(jīng)細胞即神經(jīng)元，占大腦重量的十分之一，大致1000億個。絕大部分細胞為膠質(zhì)細胞—希臘語中的膠—這些細胞負責把神經(jīng)元結(jié)合在一起，并且作為篩子，防止有害物質(zhì)進入大腦神經(jīng)元。星形膠質(zhì)細胞，扮演著調(diào)控神經(jīng)信號頻率的角色。通過附著于血管，星形細胞還起著血管和大腦的屏障的作用，在保護細胞運動不受血液攜帶有害物質(zhì)干擾方面起著重要作用。
神經(jīng)元主要為大腦和整個神經(jīng)系統(tǒng)行使職責。神經(jīng)元大小不同，但神經(jīng)元的主干部分大體都是本句句號的百分之一大小。與其他細胞不同，神經(jīng)元的主干上長滿了成千上萬的樹枝—希臘語中的樹—神經(jīng)樹突，神經(jīng)樹突從其他神經(jīng)元接受電信號，通過一根長長的纖維—軸突—傳導出去，通常每個神經(jīng)元只有一個軸突。軸突的周圍由被稱為髓鞘的物質(zhì)包裹。髓鞘令軸突絕緣于其他神經(jīng)元細胞，以防電荷泄漏到周圍，因此加速脈沖傳導。通過電化學反應，神經(jīng)元之間進行脈沖傳導，脈沖以十分之二秒的速度可傳導至6英尺高的成人—183公分—的全身。一個神經(jīng)元每秒鐘可以發(fā)射出250–2500個神經(jīng)脈沖。
神經(jīng)元之間沒有直接鏈接，在每一個軸突和樹突之間有一個百萬分之一英寸寬的縫隙，叫做突觸。一個典型神經(jīng)元細胞通過樹突，從它周圍收集信號，這些信號在突觸的位置由成千上萬的小小突起—被稱為神經(jīng)元棘—所覆蓋。神經(jīng)元釋放出電活動脈沖，通過軸突傳導至其終端—被稱為前突觸終端。這一活動釋放出的化學物質(zhì)存儲于軸突終端的突觸囊泡中，這些化學物質(zhì)被稱為神經(jīng)遞質(zhì)，在突觸間穿梭，激發(fā)或抑制周邊神經(jīng)元終端—后突觸終端。脈沖隨即通過軸突傳達至其他神經(jīng)元。通過改變突觸，神經(jīng)元與神經(jīng)元之間的影響發(fā)生變化，學習活動隨即發(fā)生。
