La cuestión por antonomasia de la neurobiología es la de la relación entre mente y cerebro. Hay acuerdo en que lo que llamamos mente guarda íntima relación con ciertos aspectos del funcionamiento del cerebro, y no con el corazón que creía Aristóteles. El punto más enigmático reside en la consciencia, en la percatación, que puede adoptar multitud de formas, desde la de la experiencia del dolor hasta la de la autoconsciencia o consciencia de uno mismo.

En el pasado, a la mente (o alma) se la consideró a menudo, así Descartes, como algo inmaterial, distinto del cerebro, aunque interactuante con él. Ciertos neurólogos, entre ellos el premio Nobel Sir John Eccles, siguen sosteniendo la distinción entre el alma y el cuerpo. Pero la opinión mayoritaria cree que todos los aspectos de la mente, incluido su atributo más misterioso —el de la consciencia o percatación—, podrían tener una explicación más materialista, a saber, que dependan del modo de funcionar grandes conjuntos neuronales que interactúan entre sí. Como dijera hace un siglo William James, el padre de la psicología norteamericana, la consciencia no es sino un proceso.