ヒトの脳
前頭葉は、推論、運動調節、感情、言語に関わっている。前頭葉の運動野(英語版)は、随意運動の計画と調整に関わっている。前頭前野は、高次認知機能を果たしている。ブローカ野は、言語の生成に不可欠である。脳の運動系は動作を開始しそれを制御する役割を果たす。その運動指令は、脳から神経を介して体の各部位の運動ニューロンに伝えられ、それが筋肉の動作を制御する。皮質脊髄路は脳から脊髄を通って胴と四肢へと運動指令を伝える。脳神経は、目、口、顔面に関する動作に関わる。
腕や脚を動かすといった動き全体は運動野で作り出され、その運動野は3つの部分に分けられる。まず中心前回の一次運動野は、体の各部位にそれぞれ対応する体部位局在した領域の組み合わせで構成されている。それらによる随意運動は他の2つの領域、すなわち一次運動野の吻側にある運動前野(英語版)と補足運動野(英語版)により補完・調整される。手と口は体の他の部位に比べるとかなり広い領域が割り当てられており、より繊細な動作を可能にしている。これは運動性ホムンクルスという姿で視覚的に表現されている 。運動皮質で生じたインパルスは皮質脊髄路を伝わり、それは延髄の腹側を通り、錐体交差(英語版)で左右がX字に交差する。そこからさらに脊髄を下行するが、その大半は元は灰白質の脊髄介在ニューロン(英語版)に接続しており、順に下位運動ニューロンに接続して筋肉を動かすインパルスを伝える。小脳と大脳基底核も複雑で協調した筋肉の動作の実現に役割を果たす。皮質と大脳基底核との連絡は、力加減、姿勢、動作の開始を制御しており、錐体外路系(英語版)と呼ばれる。
脳は認知作用の場であり、それは多くのプロセスと実行機能(英語版)を通じて遂行される。実行機能には、集中力と認知抑制(英語版)により情報を取捨選択し重要でない刺激を無視する能力、ワーキングメモリに蓄えた情報を処理し操作する能力、認知的柔軟性(英語版)を以って複数の事を同時に考えて課題を切り替える能力、抑制制御(英語版)により衝動と優性反応を抑制する能力、情報の妥当性や行動の適切さを決定する能力、といったものが挙げられる。高次の実行機能には、計画立案、流動性知能(英語版)(いわゆる理性)、問題解決といった複数の基本的実行機能の同時使用が必要である。
前頭前皮質は実行機能の統括において重要な役割を果たす。計画立案では、背外側前頭前野、前帯状皮質、角前頭前野、右側前頭前野、縁上回の活性化を伴なう。ワーキングメモリ操作では、背外側前頭前野、下前頭回、頭頂葉のいくつかの領域が関わる。抑制制御(英語版)では前頭前野の複数の領域に加えて、尾状核と視床下核が関わる。
例えば、右手を動かす左半球の運動野に対応するのは、左手を動かす右半球である。しかしいくつかの重要な例外があり、それは言語と空間認知である。左前頭葉は言語能力で支配的な機能を持つ。左半球の重要な言語野が損傷された場合、その患者は発話や言語理解が不可能になる場合があるが、右半球の同部位の損傷の場合、言語能力が悪化することはほとんど無い。
左右両半球間の相互作用について現在分かっていることのかなりの部分は、重いてんかん発作を軽減するために脳梁離断術を受けた分離脳の患者の研究から来ている。分離脳の患者は傍目ですぐに分かるような不自然な言動は見せないが、一つの体にまるで二つの人格があるかのように振る舞い、右手がある動作をすると同時に左手がそれを押しとどめようとしたりする。彼らは固視点の右側に絵を短時間提示された場合はそれを言葉で説明できるが、左側に提示された場合はできなくなる。しかし言葉にできなくとも絵が描いていたものの実物を左手で指差すことはできるのである。
てんかんの発作は神経の異常な電気活動に関係すると考えられている。発作活動は、意識喪失、四肢の不随意運動や発話障害といった焦点発作(英語版)として現れることがあり、あるいは性質上、全身てんかん(英語版)となることもある。てんかん発作重積状態(英語版)とは、単一もしくは一連の発作が5分間以上持続する状態を言う。発作には多岐にわたる原因があるが、多くの発作は明確な原因が分からないまま発生する。てんかん患者の場合、さらなる発作を誘発するリスク要因として、睡眠不足、薬物やアルコールの摂取、ストレスが挙げられる。発作は、病歴および診断で得られた知見に基づき、血液検査、脳波、様々な医用画像処理技術を用いて評価される。根本原因に対する治療や、リスク要因への関りを減らすことに加えて、抗てんかん薬がさらなる発作の抑止に使われることもある。