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神經科學是專門研究神經系統的結構、功能、發育、遺傳學、生物化學、生理學、藥理學及病理學的一門科學。對行為及學習的研究都是神經科學的分支。

對人腦研究是個跨領域的範疇，當中涉及分子層面、細胞層面、神經小組、大型神經系統，如視覺神經系統、腦幹、腦皮層。

最高層次的研究就是結合認知科學成為認知神經科學，其專家被稱為認知心理學家。一些研究人員相信認知神經科學提供對思維及知覺的全面了解，甚至可以代替心理學。

神經科學致力於科學地研究神經系統。儘管神經科學學會成立於1969年，但是對於大腦的研究很早就已經開始。其研究範圍包括對神經系統的結構，功能，進化史，發育，遺傳，生物化學，生理學，藥理學，生物信息學，計算神經生物學和病理學研究。傳統的神經科學是生物科學的一個分支。然而，近年來神經科學開始與其他學科有了越來越多的交叉與融合，如認知和神經心理學，計算機科學，統計學，物理學，哲學和醫學科學。

人類大腦分析圖，暫時最關心的課題是：

• 神經突觸的神經信號傳遞者


• 學習在生物層面的操作原理


• 基因在胚胎時期對神經系統的發育


• 其他生物的簡單神經系統的操作


• 應用於感官、記憶及語言的複雜神經系統的結構及功能

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