La neurociencia (también en plural, neurociencias) es una disciplina científica que estudia el sistema nervioso y todos sus aspectos: por ejemplo, estructura, función, desarrollo ontogenético y filogenético, bioquímica, farmacología y patología, y cómo sus diferentes elementos interactúan, dando lugar a las bases biológicas de la cognición y la conducta.^[1]​^[2]​^[3]​

La neurociencia engloba una amplia gama de interrogantes acerca de cómo se organizan los sistemas nerviosos de los seres humanos y de otros animales, cómo se desarrollan y cómo funcionan para generar la conducta. Estas preguntas pueden explorarse usando las herramientas analíticas de la genética y la genómica, la biología molecular y la biología celular, la anatomía y la fisiología de los aparatos y sistemas, la filosofía, la biología conductual y la psicología.^[4]​

El estudio biológico del cerebro es un área multidisciplinar que abarca muchos niveles de estudio,^[3]​ desde el puramente molecular hasta el específicamente conductual y cognitivo, pasando por el nivel celular (neuronas individuales), los ensambles y redes pequeñas de neuronas (como las columnas corticales) y los ensambles grandes (como los propios de la percepción visual), incluyendo sistemas como la corteza cerebral o el cerebelo, e incluso el nivel más alto del sistema nervioso.^{[cita requerida]}

En el nivel más alto, las neurociencias se combinan con la psicología para crear la neurociencia cognitiva,^[5]​ una disciplina que al principio fue dominada totalmente por psicólogos cognitivos. Hoy en día, la neurociencia cognitiva proporciona una nueva manera de entender el cerebro y la conciencia, pues se basa en un estudio científico que une disciplinas tales como la neurobiología, la psicobiología o la propia psicología cognitiva, un hecho que con seguridad cambiará la concepción actual que existe acerca de los procesos mentales implicados en el comportamiento y sus bases biológicas.

El principal objetivo de la neurociencia cognitiva es el estudio de las representaciones internas de los fenómenos mentales. La neurociencia cognitiva se basa en cinco aproximaciones principales:

• En el encéfalo, hay una representación ordenada del espacio personal: la precisión de los exámenes neurológicos clínicos se basa en mapas corticales fiables del cuerpo. En el córtex hay un mapa del cuerpo para cada modalidad de sensación.
• La representación interna del espacio personal puede modificarse con la experiencia: la capacidad de modificación de la representación interna puede explicar el síndrome del miembro fantasma.
• La representación interna del espacio personal puede estudiarse a nivel celular: cada neurona del sistema nervioso central tiene un campo receptor específico.
• El espacio real, así como el imaginado y el recordado, se representan en las áreas de asociación parietales posteriores.^[6]​

Las neurociencias ofrecen un apoyo a la psicología con la finalidad de entender mejor la complejidad del funcionamiento mental. La tarea central de las neurociencias es la de intentar explicar cómo funcionan millones de neuronas en el encéfalo para producir la conducta, y cómo a su vez estas células están influidas por el medio ambiente. Tratando de desentrañar cómo la actividad del cerebro se relaciona con la psiquis y el comportamiento, revolucionando la manera de entender las conductas y lo que es más importante aún: cómo aprende nuestro cerebro, cómo guarda información y cuáles son los procesos biológicos que facilitan el aprendizaje.^{[cita requerida]}

Es cierto que las formas espontáneas de desarrollo parecen una condición necesaria para las formas de funcionamiento cognoscitivo, pero no son condición suficiente.^[7]​ Existen nomenclaturas psicopatológicas, hoy aplicadas a los niños, que puede llevar a la medicalización de la infancia.^[8]​