Havaitseminen
Havainnon synty aivoissa

Neurotieteilijät esittävät, että ihminen saa aistitietonsa näkö-, kuulo-, tunto-, haju-, maku- ja tasapainoaistielimistään. Aistinelimet muuntavat ympäristöstä saapuvan ärsykkeen sisältämän energian hermoston kielelle, hermoimpulsseiksi. Ne kulkeutuvat aivoihin, jossa niistä muodostuu käsittelyn sekä muistiin vertaamisen jälkeen havainto. Havaintoja on lukemattomia erilaisia, kuten värisävyjä, ääniä, hajuja, makuja ja muotoja.
Yksittäiset hermoimpulssit ovat aina samanlaisia riippumatta siitä, millainen ärsyke ne on laukaissut. Aivot käyttävätkin erilaisia periaatteita luodakseen niistä erilaisia havaintoja. Taajuuskoodauksessa jotkin ärsykkeen piirteet koodataan hermoimpulssien esiintymistaajuuteen: esimerkiksi mitä voimakkaampi ääni on, sitä lyhyemmin aikavälein impulssit hermosolussa seuraavat toisiaan. Paikkakoodaus perustuu siihen, että aistielimistä aivoihin johtavat hermoradat on varattu välittämään tietoa kukin omantyyppisistä ärsykkeistä: esimerkiksi silmästä lähtevää hermorataa pitkin saapuvat impulssit tulkitaan aina valoksi ja korvasta saapuvat ääneksi.
Aistitietoa käsittelevät aivojen hermosolut reagoivat valikoivasti tietyntyyppisiin tai tietyssä paikassa esiintyviin ärsykkeisiin. Jokin solu voi esimerkiksi laukoa hermoimpulsseja vain keskelle näkökenttää esitettyyn valopisteeseen, toinen solu taas näkökentän ylänurkkaan esitettyyn valopisteeseen. Se näkökentän osa, josta solu vastaanottaa tietoa, on solun reseptiivinen kenttä eli vastaanottokenttä. Käsitteellä viitataan myös laajemmin kuvaamaan muissakin aistipiireissä niitä ärsykkeiden ominaisuuksia, jotka vaikuttavat tutkitun solun toimintaan. Esimerkiksi aivojen kuuloalueiden monet solut voivat reagoida voimakkaimmin tietynkorkuisiin ääniin ja tuntoalueiden solut valikoivasti eri kehon osien, kuten käden tai jalan kosketukseen.
Aivokuoren primaareilla sensorisilla alueilla hermosolut ovat järjestäytyneet reseptiivisten kenttiensä mukaan sensorisiksi kartoiksi, joissa käsiteltävän aistitiedon piirteet ovat järjestelmällisesti edustettuina eri kohdissa aivokuorta. Esimerkiksi primaarilla tuntoalueella on kohtia, jotka edustavat kehon eri osia, ja primaarilla kuuloalueella karttoja, joissa erikorkuiset äänet ovat edustettuina eri kohdissa.
Aivot käsittelevät aistitietoa hierarkkisesti ja rinnakkaisesti. Hierarkkisuus ilmenee siten, että tiedonkäsittely tapahtuu aivoissa monissa, toisiaan seuraavissa vaiheissa. Esimerkiksi näkötieto etenee silmän verkkokalvolta aluksi talamukseen, sieltä primaarille näköalueelle ja edelleen sekundääreille näköalueille ja assosiaatioalueille. Kun siirrytään alemmilta tasoilta ylemmille, käsitellään yhä monimutkaisempia ärsykepiirteitä. Talamuksessa on soluja, jotka reagoivat valopisteisiin, primaarilla näköalueella olevat solut reagoivat tietynsuuntaisiin juoviin, ja korkeammilla näköalueella olevat solut reagoivat vain hyvin monimutkaisiin muotoihin kuten ihmiskasvoihin. Rinnakkaisuus tarkoittaa sitä, että aistitiedon eri piirteitä käsitellään samanaikaisesti eri aivoalueilla. Esimerkiksi näkömaailma hajotetaan peruspiirteisiinsä, kuten erilaisiin muotoihin, väreihin ja liikkeeseen, ja aivojen erikoistuneet alueet käsittelevät näitä peruspiirteitä. Lopullinen havaintokokemus syntyy näin käsitellyn tiedon yhdistyessä.
Aivojen tiedonkäsittely on hyvin monimutkaista, ja tietoa siirtyykin myös ylemmän tason alueilta alemmille tasoille. Tämä on tarpeen esimerkiksi tarkkaavaisuudessa, jossa esimerkiksi halutun muotoisten tai väristen ärsykkeiden käsittelyä tehostetaan niiden havaitsemiseksi paremmin. Lopullinen havaintokokemus syntyy lukuisien aivoalueiden yhteistoiminnasta, ja myös eri aisteista tulevaa tietoa yhdistetään toisiinsa sekä muistiin tallennettuun tietoon.