신경과학이란

신경계 연구의 역사는 고대 이집트까지 거슬러 올라간다. 기원전 18세기의 필사본에 의하면 이집트인이 뇌 손상에 대한 지식을 가지고 있었다. 처음에 이집트인들은 뇌를 단순히 '두개골을 채우는 무언가'로 여겼다. 이집트 중왕국 시대에 이르러서는 미라를 만들면서 뇌를 제거하는 것이 관례가 되었다. 이 시기에 두통을 완화하거나 정신 질환을 치료하려는 목적 혹은 두개골 내압을 낮추기 위하여 두부 절개술(두개골에 구멍을 내는 외과술)이 수행되었다. 두부 절개술이 행해졌다는 증거는 신석기 시대 지층에서도 발견되며 전 세계적으로 널리 퍼져 있다. 이 시기에는 인지 기능이 심장에서 이루어지는 것으로 보았다. 헤로도토스는 미라화의 첫 단계가 "구부러진 철 조각으로 콧구멍을 통해 뇌를 끄집어내고 머리뼈의 빈 곳을 약품으로 헹궈 씻는 것"이라고 하였다.
서양에는 아불카시스(Abulcasis)라고 알려진 아부 알까심 알자흐라위(아랍어: أبو القاسم خلف بن العباس الزهراوي), 이븐 루시드, 이븐 주르, 그리고 마이모니데스는 중세 이슬람계에서 활동한 의학자들로, 뇌와 관련된 의학적 문제에 관해 문헌으로 남겼다. 르네상스시기 유럽에서는 베살리우스(1514-1564)와 르네 데카르트(1596-1650)가 신경과학에 이바지하였다. 특히, 르네 데카르트는 심장 활동과 기타 생명 활동에 필요한 필수적인 기계적 운동을 모두 뇌에서 관장하고 있다고 보았는데, 이러한 주장은 데카르트가 저술한 『인체의 구조에 관하여』에서 쉽게 확인할 수 있다. 
심장을 이식의 원천으로 보는 관점은 고대 그리스 의사였던 히포크라테스 시대까지 받아들여졌다. 그는 뇌가 감각과 연관이 있을 뿐만 아니라 지능과도 연관이 있다고 믿었다. 플라톤은 영혼(soul)의 이성적인 부분이 뇌에 자리하고 있다고 생각했다. 그러나 플라톤의 제자였던 아리스토텔레스는 심장이 지능의 중심이며 뇌는 심장에서 나오는 열의 양을 조절하는 기능을 한다고 믿었다. 
 갈레노스는 그의 환자들이 뇌에 지속적인 손상을 입으면 정신적인 능력을 잃는다는 것을 관찰하였다. 이 관점은 고대 로마 검투사들의 의사이자 히포크라테스의 신봉자였던 의학자 갈레노스 시대까지 받아들여졌다.

 

현미경이 발견되고 카밀로 골지가 1890년대에 은 염색법을 개발한 이래로 뇌 연구는 좀 더 정교해졌다. 은 염색법은 크롬산 은(silver chromate)염을 이용하여 개별 뉴런의 복잡한 구조를 드러내었다. 산티아고 라몬 이 카할은 이 기술을 이용하여 '뇌의 기능적 단위는 뉴런이다'를 골자로 한 뉴런 주의(neuron doctrine)를 주장하였다.  루이지 갈바니는 1700년대 말에 근육과 뉴런이 전기적으로 흥분한다는 선구적인 연구를 했으나 에밀 뒤 부아 레몽(Emil du Bois-Reymond), 요하네스 페터 뮐러, 헤르만 폰 헬름홀츠 등은 19세기 말에 이르러서야 뉴런이 흥분하여 인접한 뉴런의 전기적 상태에 영향을 미친다는 것을 증명하였다. 골지와 라몬 이 카할은 뇌 곳곳의 뉴런을 관찰하고, 묘사하고, 분류한 공로로 1906년 노벨 생리학·의학상을 받았다. 

1952년, 앨런 로이드 호지킨과 앤드루 헉슬리는 오징어의 거대 축삭에서 어떻게 활동전위가 발화되고 전달되는지 수학적 모델(호지킨-헉슬리 모델)을 제시하였다. 1961년에서 1962년 사이, 피츠휴(R. FitzHugh)와 나그모(J. Nagumo)는 호지킨-헉슬리 모델을 간소화하여 피츠휴-나그모 모델을 만들었고, 1962년 베르나르트 캣츠(Bernard Katz)는 시냅스라는 뉴런 사이의 공간을 건너는 신경전달을 모델화하였다. 1981년 모리스와 레카는 두 모델을 결합하여 모리스-레카 모델(Morris-Lecar model)로 만들었다. 1984년 J.L. 힌드마쉬와 R.M. 로즈는 신경전달 모델을 확장하였다.

1966년 초 에릭 칸델은 학습과 기억 저장 중 뉴런의 생화학적 변화를 연구하였다.

폴 브로카는 뇌 손상을 입은 환자들을 연구하여 뇌의 특정한 영역에 손상을 입으면 특정한 기능이 손실된다고 주장하였다. 당시에 브로카의 발견은 프란츠 요제프 갈(프랑스어: Franz Joseph Gall)의 이론, 즉 언어 기능과 특정한 정신적 기능은 대뇌 피질의 특정한 영역에 국한되어 있다는 것을 확인하는 것으로 여겨졌다. 칼 베르니케(독일어: Carl Wernicke)는 언어 이해와 발화에 관하여 특정 뇌 구조 이론을 더욱 발달시켰다. 존 헐링스 잭슨(John Hughlings Jackson)은 간질 환자들을 관찰하고 운동 피질의 존재를 추론하자 뇌의 특정 부위가 특정 기능을 담당한다는 '기능의 극소화' 이론은 주목을 받았다. 현대 연구는 특정한 일을 수행하는 데 활성화되는 피질 영역을 구분할 때 여전히 브루드만 영역, 대뇌 피질의 세포구축학(cytoarchitectonics, 세포가 이루는 구조를 연구하는 분야)에서 유래한 해부학적 정의를 이용하고 있다.

시스템 신경과학(Systems neuroscience)은 반사, 다중감각 결합, 운동 협응, 활동일주기, 감정, 학습, 그리고 기억과 같은 기능을 하기 위해 신경회로가 어떻게 생성되고 해부학적 및 생리학적으로 이용되는지를 연구한다. 즉 신경회로가 기능하는 방법과 행동이 만들어지는 과정을 다룬다.

신경생태학(Neuro ethology)과 신경심리학(neuro psychology)은 동물과 사람 행동의 바탕을 이루는 신경 활동을 다루는 학문이다. 신경내분비학(Neuro endocrinology)은 신경계와 내분비계의 상호작용을, 심리 신경면역학(psychoneuroimmunology)에는 신경계와 면역계의 상호작용을 다루는 학문이다.