認知活動。當前腦科學中最有意義的是對(認知活動)的研究，這一研究將弄清人腦是如何工作的，瞭解人的意識、情緒、意志、情感、理智、 智力等是如何由腦神經細胞產生的，將有助於回答生命和智力的起源問題，也會為進一步用機器模擬人腦開闢更為廣闊的前景。
日本在1996年制定為期二十年的“腦科學時代——腦科學研究推進計劃”，闡明產生感知、情感和意識的腦區結構和功能（功能定位、認知、運動、情感、學習，思維、直覺、自我意識）；闡明腦通訊功能（語言信息在腦神經網絡中表達的機制，人類獲得語言能力的過程、語言、思想和智力之間的關係）。
控制腦發育和衰老過程（識別與發育及腦分化相關的基因家族、發展調節腦發育和分化的技術手段，促進人類大腦健康發育和防止發育異常，控制人腦衰老），神經性精神性疾病的康復和預防（藥物成癮性、修復受損腦組織、單內因性疾病的發病機制、神經組織移植和基因療法，老年性痴呆、帕金森氏病、精神分裂症的治療和預防的方法）。人腦是非常複雜的生物系統，擁有上千億個神經細胞(神經元)；神經元之間有複雜的神經纖維連接，通過百萬億個連接點(突觸)，形成神經網絡和主導各種腦功能的神經環路。過去一個多世紀以來，腦科學研究的主要進展是理解了神經信息在神經網路中傳遞和處理信息的基本原理。近年來，隨着分子生物學和生理學新技術的加入，我們也理解了腦發育過程中的基因表達、神經元分化、神經聯接形成過程的分子和細胞機制，解析了一些腦功能相關的神經環路和電活動的規律。
由於大腦結構和動態的複雜性，未來仍需要有更多新的技術，能觀測不同腦區內的大羣神經元，並調控它們的電活動；也需要有新的理論框架，來處理和解析大量神經元之間的網絡結構和電活動數據。要理解大腦為什麼能進行思考，就不只是要觀測到思考時有哪些神經元和環路有電活動出現，還需要知道為什麼它們有電活動，這些活動是造成思考的原因還是結果。要從相關性到因果性，就必須能調控(激活或抑制)它們的電活動，看看是否能影響思考現象。
大腦電活動與認知行為之間的因果關係研究，是目前腦科學的主要前沿領域。大腦神經網絡有一個極有利於適應環境的特性，那就是可塑性。來自環境的刺激，包括與其他人的大腦之間的互動，都不斷改變大腦的神經網絡。
從我們出生一刻起，大腦就開始探索周邊的世界和環境，信息也不斷地塑造大腦的結構和功能，使我們能適應環境的需求。發育期的神經網絡具有高度可塑性。因此，環境引起的電活動可以主導神經網路的增生、鞏固和修剪——保存合適有用的連接，剪除宂餘無用的連接。
所以，每個人不同的成長經歷，都儲存在神經網絡的結構之中，造成因人而異的性格和認知能力。值得注意的是，大腦神經網路的形成和修剪過程都是在出生後幾年的關鍵期完成的，嬰幼兒期的教育對一個人的智力發育比入學後還重要。
