O cérebro humano é considerado como a organização mais complexa da matéria no universo conhecido. Durante os últimos cem anos, mais de 26 campos interdisciplinares tentaram modelar a sua complexidade. Somente agora, através das tecnologias impressivas tais como a ressonância magnética do cérebro e da neurofísica, temos sido capazes de estabelecer as conexões entre as funções microscópicas e os padrões macroscópicos do comportamento que nós observamos todos os dias. A fim de avaliar com precisão a assustadora tarefa de modelar a mente e o cérebro, vamos começar mencionando alguns fatos sobre o cérebro.
O cérebro humano médio tem na ordem de 100.000 bilhões de células que estão todas presentes na hora do nascimento. Virtualmente nenhuma nova célula cerebral é adicionada durante a vida. Essas células cerebrais são chamadas de neurônios e acredita-se que é a unidade básica da comunicação no cérebro.
Cada um desses neurônios irá se conectar com cerca de 1.000 a 100.000 de outros neurônios para formar um mínimo de 100 trilhões de conexões chamadas de sinapses. É fácil imaginar que só através de uma fiação poderosa, a tarefa de rastrear a comunicação entre as células poderia ser difícil se não impossível.
Para complicar ainda mais o rastreamento, a mensagem pode passar de um neurônio para outro em apenas alguns milésimos de segundo. Aqui, a velocidade de transmissão se torna um outro desafio. Também é importante notar que o cérebro mantém a sua flexibilidade com suas 100 trilhões de comunicações que não são ligadas por fios como um computador.
O pequeno intervalo mencionado acima, a sinapse, permite que as mensagens elétricas sejam convertidas em mensagens químicas as quais passam de célula para célula e, de novo, se convertem em mensagens elétricas. Até agora, cerca de sessenta diferentes mensageiros neuro ativos químicos foram identificados os quais se acredita que carreguem incomensuráveis instruções diferentes através do cérebro.