Náš mozek určuje naše vnímání, jednání, naše myšlenky a pocity, dokonce i naši povahu. Genetické dispozice zde hrají stejnou roli jako vlastní zkušenosti a vlivy prostředí a blízkých lidí. Informace se prostřednictvím našich smyslů, tedy zraku, hmatu, sluchu či chuti, dostávají do mozku. Teprve tam vzniká jedinečný, individuální obraz světa. V každém okamžiku probíhá v lidském mozku bezpočet vědomých i podvědomých procesů. Tím se mění i mozek sám.

Díky významným úspěchům mikroskopie a jiných zobrazovacích metod víme stále přesněji, jak náš mozek funguje.  Tento mimořádně komplexní orgán však i nadále klade vědcům mnoho otázek. Poznatky získané při zkoumání mozku jsou důležité nejen pro medicínu. Svůj význam mají i pro společenské oblasti, např. pro vzdělávání, výchovu a právo.

Z čeho se mozek skládá?
Lidský mozek je nejsložitější orgán, jaký příroda vytvořila. Má vyšší výkonnost než nejsilnější superpočítače. Mozek je na různých úrovních organizován v obvodech, což mohou být procesy na jedné jediné synapsi, stejně jako sítě z milionů buněk. Lidský mozek se dělí do různých oddílů, jakými jsou např. velký mozek, mozeček nebo mozkový kmen. Jejich úlohy jsou různé, ale pro mnohé schopnosti je nutné, aby jednotlivé mozkové oddíly spolupracovaly. Proto jsou vzájemně propojeny nejen neurony sousedící, ale také neurony oddílů, které jsou od sebe vzdálené ©
Kortex
Mozková kůra, zvaná též kortex, pokrývá téměř celý mozek. Díky jejím záhybům a závitům se mozek podobá vlašskému ořechu. Mozková kůra řídí vnímání, vědomí a chování. Umožňuje nám komunikovat, řešit náročné úkoly, rozpoznávat a přiřazovat objekty.

Čelní lalok
Čelní lalok je název pro celou přední část kortexu. Odtud je řízen vědomý pohyb, zejména rychlost, směr, a síla. Mnozí vědci sem lokalizují také vyšší mentální funkce člověka a označují čelní lalok za „nositele kultury“. Přední část čelního laloku zodpovídá za pozornost, přemýšlení, rozhodování a plánování. Považuje se za sídlo osobnosti.

Spánkový lalok
Nejznámější funkcí spánkového laloku je slyšení. Centra sluchu zabírají téměř celý povrch spánkového laloku. Řeč a hudba zřejmě takovýto vysoce výkonný „počítač“ potřebují. Spánkový lalok je však potřebný i pro celou řadu dalších věcí, např. pro čich, řeč, porozumění, rozpoznávání obrazů a vytváření paměti.

Hipokampus
Hipokampus je „stočený“ kousek kortexu tvořící centrální část limbického systému. Je důležitý pro ukládání vědomostí a zkušeností. Kdo jej nemá, nemůže si nic nového zapamatovat.  Hipokampus je jednou z mála oblastí mozku, kde po celý život vznikají nové neurony.

Limbický systém
Limbický systém je skupina mozkových oddílů, které mají velký význam pro vznik a zpracování emocí a pro paměťové procesy. Nejdůležitější z nich jsou hipokampus, amygdala (jádro mandlové), gyrus cinguli a gyrus parahippocampalis. Tyto části mozku jsou navzájem těsně propojeny. Limbický systém kontroluje naše city a naši sexualitu, ale také vyhodnocuje důležitost informací o vnějším světě.

Hypothalamus
Hypothalamus kontroluje důležité funkce, jako je rozmnožování, výživa, termoregulace, měření času. Je nadřízeným centrem autonomního nervového systému, který řídí nevědomé procesy, např. dýchání nebo srdeční rytmus. Zadní část hypothalamu patří k limbickému systému.

Podvěsek mozkový 
Podvěsek mozkový (hypofýza) není větší než hrášek, ale je  životně důležitý. 
Hypofýza jako „královna žláz“ řídí hormonální systém těla. Sama je řízena hypothalamem a uvolňuje do krve hormony. Tím reguluje tělesné funkce jako růst, rozmnožování a látkovou výměnu.

Mozeček
Mozeček se nachází v zadní části lebky. Z hlediska evoluce se jedná o velmi starou část mozku. Spojení mezi neurony zde nejsou zdaleka tak komplexní jako ve velkém mozku. Mozeček koordinuje motoriku, tedy držení těla a chůzi, ale také komplexní pohybové procesy, jako např. psaní. Navzdory své malé velikosti mozeček obsahuje čtyřikrát více buněk nežli celý zbytek mozku.

Mozkový kmen
Mozkový kmen je přímo spojen s míchou a představuje jakousi „technickou centrálu“ mozku. Ačkoli není větší než palec, kontroluje a reguluje v těle nevědomé životně důležité procesy jako krevní oběh, dýchání nebo spánek. Z hlediska evoluce se jedná o nejstarší část mozku. Proto se mozkový kmen člověka jen málo liší od mozkového kmene zvířat.

Komunikace je všechno
Náš mozek představuje komplexní síť tvořenou miliardami nervových buněk, které spolu neustále navzájem komunikují. Spojení mezi nervovými buňkami (neurony) se permanentně navazují, přerušují, zesilují nebo zeslabují. Díky tomu se můžeme učit, ale také zapomínat. Dendrity neuronů přijímají elektrické vzruchy a přenášejí je dovnitř buňky. Odtud je axon odesílá do dalších neuronů. Přenos z jedné buňky do druhé probíhá v synapsích, kde se elektrický impulz mění v impulz chemický. V mozku existují jak nervové buňky, které přijímají signály až od 10.000 jiných, tak i nervové buňky, které signály do tisíců dalších nervových buněk odesílají.
  Nervové buňky v mozku jsou uspořádány ve vrstvách. Tyto vrstvy a jejich četná propojení jsou předpokladem pro rychlé zpracování informací.

Myšlenkové dálnice
Přiřazování určitých funkcí k jednotlivým oddílům mozku nevysvětluje komplexní činnosti mozku. Například jednání, emoce a pozornost jsou na sobě vzájemně závislé. Také kognitivní činnosti, jako je třeba počítání, jsou možné pouze díky složitému propojení různých oddílů mozku. Mozkem procházejí velké svazky nervových vláken, které navzájem propojují různé oddíly mozku napříč jejich „hranicemi“. Toto vzájemné propojení mozkových oddílů mohou vědci sledovat na mozcích živých lidí pomocí difuzně vážené magnetické rezonance (dMRT). Tato technika je neinvazivní, bezpečná a velmi přesná. Měří difuzní pohyb molekul vody ve tkáni. Podél svazků nervových vláken se pohybují rychleji a snadněji nežli napříč. Naměřené difuzní gradienty pak vědci převádějí ve svítící barevné vzory.  
  © Max Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften, Leipzig / Ralph Schurade, Alfred Anwander / Visualisierungssoftware: Fibernavigator 2
Velké svazky nervových vláken v mozku lze zobrazit pomocí magnetické rezonance dMRT. Barvy ukazují směr vláken.

Víc než jen služba pro neurony
Vedle neuronů se v mozku nachází ještě jeden druh buněk, a to gliové buňky (neuroglie).  Bez nich by v našich hlavách nefungovalo vůbec nic. Gliové buňky tvoří základní strukturu mozku a umožňují rychlé zpracování informací. Zásobují neurony výživou a likvidují jejich odpadní látky. Z gliových buněk je tvořena i vrstva, která slouží jako elektroizolace dlouhých nervových vláken. Rychlé vedení vzruchů, které je typické pro obratlovce, by bez této vrstvy nebylo možné. Vědci z Ústavu Maxe Plancka v Göttingenu se zabývají výzkumem neurologických a psychiatrických onemocnění. Mnichovská neurobioložka Magdalena Götz zjistila, že v průběhu vývoje mozku vznikají neurony právě z gliových buněk. Nyní zkoumá, zda mohou z gliových buněk vznikat nové neurony i v již vyvinutém mozku, například po těžkých úrazech nebo po mozkové mrtvici.
  © Max-Planck-Institut für Neurobiologie, Martinsried / Volker Staiger
Při poranění mozku se aktivují určité gliové buňky: Mikroglie (zde červené) a astrocyty (zelené) poskytují neuronům (tyrkysově modré) oporu, ochranu a výživu, aby se mohly zotavit.

Schéma zapojení mozku
Souhrn všech nervových spojení živé bytosti se nazývá konektom. Tento pojem vyjadřuje, že nervové buňky jsou navzájem silně propojeny a tvoří síť, kterou lze chápat pouze pohledem vzájemných vztahů. Konektom lidského mozku je velmi komplexní. Základní principy proto badatelé zkoumají na mozcích s jednodušší stavbou, např. na mozcích myší. Vědcům z hamburského Ústavu Maxe Plancka pro výzkum mozku se v roce 2019 podařilo ukázat spoje v malém kousku myšího mozku tak přesně jako ještě nikdy předtím: Schéma zapojení asi 7000 axonů, s 2,5 metru neuronálních „kabelů“, obsáhne na 400.000 synapsí. Použita byla nová metoda zpracování obrazu založená na umělé inteligenci (UI). Poprvé se podařilo prokázat, že uspořádání nových synapsí podléhá pevným pravidlům.
  © Reprinted with permission from A Motta et al., Science. DOI: 10.1126/science.aay3134
Malá část mozkové kůry myši – zrekonstruovaná pomocí obrazového softwaru využívajícího umělou inteligenci.