عملکردهای مغز قابل توجه و اسرار آمیز هستند. تمام افکار، عقاید، خاطرات، رفتارها و خلقیات در داخل مغز قرار دارند. مغز محل تفکر و مرکز کنترل تمام بدن می‌باشد. مغز باعث هماهنگی توانایی حرکت، لمس، چشایی، شنیدن و دیدن می‌شود. مغز باعث ایجاد کلمات و ارتباط، شناختن اعداد، شناختن و درک موسیقی، تشخیص و درک شکل‌‌های هندسی، برنامه ریزی و تصور کردن می‌گردد.
مغز تمام محرک‌ها را بازنگری می‌کند (از اعضاء داخلی، سطح بدن، چشم‌ها، گوش‌ها و دهان). به این محرک‌ها با تصحیح موقعیت بدن، حرکت اندام و تغییر سرعتی که اعضاء داخلی باید عمل کنند، واکنش نشان می‌دهد. مغز همچنین خلق را تعیین کرده و سطح هوشیاری و آگاهی را معین می‌کند.
مغز احتیاج به مقادیر زیاد و مداوم جریان خون دارد (حدود 20% جریان خون از قلب). از دست دادن جریان خون به مغز بیشتر از حدود 10 ثانیه می‌تواند منجر به از دست دادن هوشیاری شود. کاهش اکسیژن و قند خون پایین می‌تواند منجر به کاهش انرژی مغز شود و در عرض چند دقیقه باعث آسیب به مغز می‌شود. اگرچه مغز با چند مکانیسم دفاعی از ایجاد این مشکلات جلوگیری می‌کند. برای مثال هنگام کاهش جریان خون به مغز، مغز فوراً  به قلب فرمان می‌دهد تا سریع‌تر و قوی‌تر کار کند و خون بیشتری پمپ می‌شود. اگر سطح قند خون کاهش یابد، مغز به غدد آدرنال فرمان می‌دهد تا اپی نفرین آزاد کنند، که این ماده کبد را تحریک می‌کند تا قند بیشتری آزاد کند.
"سد خونی مغزی" نیز مغز را محافظت می‌کند. این سد نازک، از ورود مواد سمی خون به داخل مغز جلوگیری می‌کند . علت ایجاد این سد این است که سلول‌های مویرگ ها در مغز بر خلاف جاهای دیگر بدن به طور محکم به هم چسبیده‌‍‌‌‌‌‌‌‌‌‎‎اند. سد خونی مغزی از ورود بعضی مواد به مغز جلوگیری می‌کند. به عنوان مثال، پنی سیلین، بسیاری از داروهای شیمی درمانی و بیشتر پروتئین‌ها نمی‌توانند وارد مغز شوند. از طرف دیگر، موادی مانند الکل، کافئین و نیکوتین می‌توانند وارد مغز شوند. بعضی داروها مثل ضد افسردگی‌ها، به طوری طراحی شده‌اند که می‌توانند از این سد عبور کنند . هنگامی که مغز دچار التهاب می‌شود مثلاً در بعضی عفونت‌ها یا تومورها، سد خونی مغزی، نفوذپذیر می‌شود و دراین حالت بعضی مواد (مثل برخی از آنتی بیوتیک ها) می‌توانند از این سد عبور کنند.




عملکرد مغز نتیجه ایمپالس‌های الکتریکی می‌باشد که به وسیله سلول‌های عصبی (نورونها) ایجاد می‌شوند. این ایمپالس ها از طریق فیبرهای عصبی در مغز حرکت می‌کنند.
 
مغز دارای سه قسمت اصلی می‌باشد:

• مخ
• ساقه مغز
• مخچه

هر کدام از این قسمت‌ها دارای بخش‌های کوچکتری بوده و عملکردهای اختصاصی دارند:
 
مخ
مخ، بزرگترین قسمت مغز می‌باشد و دارای بخش‌های زیر می‌باشد:
  قشر مخ: این لایه در هم پیچیده بافتی، سطح خارجی مخ را تشکیل می‌دهد. این قسمت، از یک لایه نازک ماده خاکستری به ضخامت حدود 2 تا 4 میلیمتر تشکیل شده است. در بالغین قشر مخ دارای اکثریت سلول‌های عصبی در دستگاه عصبی می‌باشد.

ماده سفید: ماده سفید اکثراً از فیبرهای عصبی تشکیل یافته است که سلول‌های عصبی موجود در قشر را با همدیگر و با سایر قسمت‌های مغز و نخاع ، ارتباط می‌دهند. ماده سفید در زیر قشر مغز قرار دارد.


  

مخ به دو نیمه تقسیم می‌شود : نیمکره‌های راست و چپ، این نیمکره‌ها به وسیله فیبرهای عصبی به هم متصل شده‌اند که این فیبرها یک پل در قسمت میانی مغز را تشکیل می‌دهند که جسم پینه‌ای  Corpus callosumنام دارد .
 
هر نیمکره به لوب‌های زیر تقسیم می‌شود:

• لوب پیشانی یا قدامی (frontal)

• لوب آهیانه (parietal)

• لوب پس سری (occipital)

• لوب گیجگاهی(temporal)

هر لوب دارای عملکردهای اختصاصی می‌باشد، اما برای اکثر فعالیت‌ها، نواحی متعددی در لوب‌های مختلف در هر دو نیمکره باید باهم فعالیت کنند.
 
لوب‌های پیشانی دارای عملکردهای زیر می‌باشند:

• شروع بسیاری از اعمال ارادی مثل نگاه کردن به یک جسم مورد علاقه، عبور از خیابان، شل کردن مثانه جهت ادرار کردن.
• کنترل کردن مهارت‌های حرکتی آموخته شده مثل نوشتن، نواختن سازها و بستن بند کفش‌ها.
• کنترل کردن فرایندهای پیچیده ذهنی مثل سخن گفتن، فکرکردن، تمرکز کردن، حل مسأله و برنامه ریزی برای آینده.
• کنترل کردن حالات صورت و حرکات دست و بازو.
• هماهنگ ساختن حالات و حرکات با خلق و احساسات.
• در اکثریت افراد، لوب پیشانی چپ، بیشتر عملکردهایی که مربوط به استفاده از زبان هستند را کنترل می‌کند.

• تفسیر اطلاعات حسی از سایر نقاط بدن.
• کنترل موقعیت بدن و اندام‌ها.
• احساس شکل، قوام و وزن اجسام به صورت درک کلی.
• تأثیر بر روی مهارت‌های ریاضی و درک زبان، همراه با نواحی مجاور از لوب های گیجگاهی.
• ذخیره سازی خاطرات مکانی که انسان را قادر می‌سازد که بتواند در مکان جهت یابی کرده و بداند به کجا می‌رود.
• پردازش اطلاعات که به انسان کمک می‌کند موقعیت اجزاء بدن را بداند.

• پردازش و تفسیر بینایی.
• قادر ساختن انسان برای ایجاد خاطرات تصویری.
• ترکیب کردن درک بینایی با اطلاعات مکانی که از لوب های آهیانه مجاور ایجاد شده‌اند.

• تولید حافظه و احساسات.
• پردازش وقایع فوری به صورت حافظه کوتاه و بلند مدت.

درک صداها و تصویر، که افراد را قادر می سازد سایر اشخاص و اشیاء را به وسیله دیدن و شنیدن تشخیص دهد.




ساختمان‌های زیر قشری شامل مراکز بزرگی از سلول‌های عصبی می‌باشند:
 گانگیون‌های قاعده‌ای که باعث هماهنگی و ظرافت حرکات می‌شوند.


تالاموس که به صورت کلی پیام‌های حسی را به بالاترین سطح مغز (قشر مخ) می‌فرستد و دریافت می‌کند و باعث آگاهی از احساساتی مثل درد، لمس و درجه حرارت می‌شود.
هیپوتالاموس که باعث هماهنگی تعدادی از عملکردهای خودکار بدن مثل کنترل خواب و بیداری، تنظیم درجه حرارت بدن، تنظیم اشتها و تشنگی و کنترل عملکرد هورمونی غده هیپوفیز مجاور می‌شود.


دستگاه لیمبیک، یک ساختار زیر قشری دیگری می‌باشد که از عناصر و فیبرهای عصبی که در عمق مخ قرار دارند، تشکیل شده است. دستگاه لیمبیک احساسات و همچنین بعضی عملکردهای خودکار را کنترل می‌کند. به وسیله تولید احساسات (مثل ترس، عصبانیت، خوشی و غمگینی)، دستگاه لیمبیک افراد را قادر می‌سازد تا رفتار مناسب را در موقعیت‌های مختلف داشته باشند. هیپوکامپ همچنین در
ایجاد و بازیابی خاطرات نقش دارد



ساقه مغز
ساقه مغز، مخ را با نخاع مرتبط می‌کند




ساقه مغز دارای ساختاری از سلول‌های عصبی و فیبرها (که سیستم فعال کننده رتیکولار نام دارد) می‌باشد که به صورت عمقی در قسمت بالایی آن قرار گرفته است. این سیستم، سطح هوشیاری و آگاهی را کنترل می‌کند.

ساقه مغز به صورت خودکار عملکردهای حیاتی بدن مثل تنفس، بلع، فشارخون و ضربان قلب را تنظیم می‌کند و همچنین به حفظ وضعیت بدن کمک می‌کنند. اگر ساقه مغز به صورت شدیدی آسیب ببیند، هوشیاری از دست می‌رود و این اعمال حیاتی متوقف می‌شود و خیلی زود مرگ ایجاد می‌شود. ولی اگر ساقه مغز سالم باشد، حتی اگر آسیب شدید به مخ باعث از بین رفتن حرکت و فکر شود، بدن زنده باقی می‌ماند.
 
مخچه
مخچه که در زیر مخ و بالای ساقه مغز قرار گرفته است، حرکات بدن را هماهنگ می‌کند. با اطلاعاتی که مخچه از قشر مخ و گانگلیون‌های قاعده‌ای در مورد موقعیت اندام‌ها دریافت می‌کند، این عضو به حرکات نرم و صحیح اندام‌ها کمک می‌کند.
مخچه با نواحی در ساقه مغز که هسته‌های وستیبولار نام دارند و با اعضاء تعادل (کانال های نیم دایره ای) در گوش داخلی ارتباط دارند، همکاری متقابل دارد. همراه با یکدیگر، این اعضا، حس تعادل را ایجاد کرده و راست راه رفتن را ممکن می‌سازند.
همچنین مخچه خاطرات مربوط به حرکات تمرین شده را ذخیره می‌کند و باعث توانایی انجام حرکات بسیار هماهنگ مانند حرکات باله می‌شوند.
مغز و مننژها در یک ساختمان استخوانی محافظ به نام جمجمه قرار گرفته است.
فضای بین عنکبوتیه و نرم شامه (فضای ساب آراکنوئید) یک کانال برای مایع مغزی نخاعی می‌باشد. مایع مغزی نخاعی از روی سطح مغز
بین مننژها عبور کرده، فضای داخلی مغز را پر می‌کند (چهار بطن مغزی) و بالشتکی برای مغز در برابر ضربه های خفیف ایجاد می‌کند



مننژها
مغز و نخاع توسط سه لایه بافت (مننژها) پوشیده شده که آنها را محافظت می‌کنند:

• نرم شامه ( Pia mater) که نازک و داخلی‌ترین لایه می‌باشد و به مغز و نخاع چسبیده است.
• عنکبوتیه (arachnoid mater) که شبیه تار عنکبوت بوده و لایه میانی است.
• سخت شامه(dura mater) که چرمی شکل بوده و خارجی ترین و سفت ترین لایه می‌باشد.

فضای بین عنکبوتیه و نرم شامه (فضای ساب آراکنوئید) یک کانال برای مایع مغزی نخاعی می‌باشد. مایع مغزی نخاعی از روی سطح مغز بین مننژها عبور کرده، فضای داخلی مغز را پر می‌کند (چهار بطن مغزی) و بالشتکی برای مغز در برابر ضربه های خفیف ایجاد می‌کند.
مغز و مننژها در یک ساختمان استخوانی محافظ به نام جمجمه قرار گرفته است.

نخاع نیز مانند مغز دارای ماده سفید و خاکستری می‌باشد. قسمت مرکزی پروانه‌ای شکل نخاع، از ماده خاکستری تشکیل شده است. بالهای جلویی (شاخ‌ها) دارای سلول‌های عصبی حرکتی می‌باشند که اطلاعات مغز یا نخاع را به عضلات منتقل کرده وباعث حرکت می‌شوند. بالهای عقبی (شاخ‌های عقبی) دارای سلول‌های عصبی حسی می‌باشند که اطلاعات حسی را از سایر نقاط بدن به نخاع و از آنجا به مغز منتقل می‌کنند. ماده سفید محیطی حاوی ستون‌هایی از فیبرهای عصبی می‌باشند که اطلاعات حسی را از سایر نقاط بدن به مغز منتقل می‌کنند (راه‌های صعودی) و ستون‌های دیگری که ایمپالس‌ها را از مغز به عضلات انتقال می‌دهند. (راه‌های نزولی)

• حافظه کوتاه مدت و توانایی یادگیری چیزهای جدید، نسبتاً زود تحت تأثیر قرار می‌گیرد.
• توانایی گفتار، شامل استفاده از کلمات و گنجینه لغات ممکن است از حدود 7 سالگی کاهش یابد.
• عملکرد هوشی- توانایی پردازش اطلاعات (بدون توجه به سرعت آن) معمولاً تا80 سالگی حفظ می‌شود (در صورتی که اختلال عصبی وجود نداشته باشد) .

• افسردگي
• سكته مغزي
• كمر درد