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Le neuroscienze studiano struttura, funzione, sviluppo, biochimica, fisiologia, farmacologia e patologia del sistema nervoso centrale e periferico.

Lo studio biologico del cervello è un campo interdisciplinare che coinvolge molti livelli, da quello molecolare, a quello cellulare (neuronale), dal livello di sistemi neurali relativamente piccoli, a quelli maggiori come le colonne corticali (che mediano la percezione visiva), fino ai grandi sistemi come la corteccia cerebrale e dal cervelletto (cerebellum) al livello elevato del sistema nervoso nella sua totalità.

A questo livello superiore, i metodi delle neuroscienze si intrecciano con le scienze cognitive e con la filosofia della mente, generando il campo delle neuroscienze cognitive, La disciplina si sta attualmente trasformando in un campo autonomo.

Alcuni ricercatori ritengono che le neuroscienze cognitive forniscano un approccio bottom-up (dal basso, partendo cioè dai dati) per capire la mente e la coscienza, metodo che sarebbe complementare all'approccio top-down (dall'alto, cioè partendo dalla teoria) classico della psicologia più tradizionale.