Die Funktion von Neuronen im Gehirn besteht darin, vom menschlichen Körper empfangene interne und externe Eingaben zu verarbeiten und sicherzustellen, dass der Körper weiterhin richtig funktioniert. Einzelne Neuronen führen diese Funktion nicht alleine aus, sondern das Kollektiv von Neuronen, die im Gehirn zusammenarbeiten, verarbeitet alle Reize, die von innerhalb und außerhalb des Körpers kommen. Jedes Neuron ist eine elektrisch erregbare Zelle, die Informationen durch chemische und elektrische Signale an andere Neuronen weiterleitet, und die kombinierten Signale der Neuronengruppen im Gehirn ermöglichen sorgfältig verarbeitete Reaktionen auf Eingaben.
Bei der Übertragung von Signalen untereinander sind die Neuronen im Gehirn sowohl auf chemische als auch auf elektrische Daten angewiesen. Chemische Signale werden zwischen Neuronen über Neurotransmitter übertragen, bei denen es sich um kleine Moleküle handelt, die von einem Neuron zum anderen wandern, um einen Weg fortzusetzen. Elektrische Signale übertragen Daten durch die Neuronen selbst und wandern von ihrem Ursprung in Empfängern, den Dendriten, bis sie das Ende des Neurons erreichen, wo die chemische Signalübertragung übernehmen muss. Viele menschliche Störungen, einige behandelbar und andere schwächend, sind das Ergebnis von Fehlern bei der elektrischen oder chemischen Signalübertragung zwischen Neuronen im Gehirn.
Alle Neuronen im Gehirn sind strukturell ähnlich, obwohl verschiedene Regionen des Gehirns leicht unterschiedliche neuronale Strukturen haben können. Die unterschiedlichen Strukturen verleihen bestimmten Neuronengruppen besondere Fähigkeiten, weshalb verschiedene Hirnareale auf unterschiedliche Aufgaben spezialisiert sind. Zum Beispiel verarbeitet der visuelle Kortex Eingaben von den Augen und der motorische Kortex verarbeitet Bewegungen. Jeder Bereich des Gehirns ist auf etwas spezialisiert, und die verschiedenen Bereiche des Gehirns arbeiten oft bei Routineaufgaben zusammen. Es gibt in der Populärkultur ein weit verbreitetes Missverständnis, dass Menschen nur einen kleinen Teil ihres Gehirns verwenden, aber das stimmt tatsächlich nicht; das gesamte Gehirn wird täglich konsequent beansprucht.
Die Wissenschaft hat gezeigt, dass die Neuronen im Gehirn weitaus anpassungsfähiger sind als bisher angenommen. Viele Jahre lang glaubte man, dass bei einer Schädigung des Gehirns die Funktion der betroffenen Neuronen dauerhaft und irreversibel verloren gehen würde. Eine Vielzahl neuerer Studien hat gezeigt, dass das Gehirn die Fähigkeit besitzt, Funktionen über alternative Nervenbahnen, bekannt als Plastizität, umzuleiten. Einige Menschen mit Schäden an den Sehzentren des Gehirns können noch sehen, und einige Menschen, bei denen die Hälfte ihres Gehirns fehlt, können relativ normal funktionieren.