تعداد سلول‌های عصبی یا نورون‌ها (neurone) در مغز به اندازه تعداد ستارگان کهکشان راه شیری یا 166 برابر جمعیت روی کره زمین، یعنی حدود صد میلیارد است.

این نورون‌ها یا سلول ‌های تخصص‌ یافته مغز می ‌‌توانند در غشای پوشاننده بیرونی خود تکانه‌های الکتریکی کم‌ ولتاژی ایجاد کنند. در واقع اگر کل قدرت الکتریکی سلول‌‌های مغز را جمع کنید می‌ توانید تنها یک لامپ 10 وات را روشن کنید!

این ضربان‌های الکتریکی در طول دنباله‌ های رشته ‌مانند تخصص‌ یافته این سلول‌ ها که آکسون نام دارند، حرکت می کنند و در انتهای آن ها باعث رها شدن مواد شیمیایی می‌ شوند که پیام را به سایر بخش‌های مغز منتقل می کنند.

به نظر می ‌رسد که همین ضربان‌های الکتریکی که ماهیتی دوتایی "همه یا هیچ" دارند، اطلاعات درباره دنیای خارج را حمل می ‌کنند: این که من چه چیزی را می ‌بینم؟ این که گرسنه هستم یا نه؟ این که به کدام مسیری باید حرکت کنم؟ و ... .
اما کدها یا رمزهای این ضربان‌های چندهزارم ‌ثانیه ‌ای ولتاژ الکتریکی، چه هستند؟

این ضربان‌ها ممکن است در مکان‌های مختلف مغز در زمان ‌های مختلف، معانی مختلفی داشته باشند.

در بخش‌ های مغز و نخاع یا دستگاه عصبی مرکزی سرعت این ضربان‌های الکتریکی اغلب به طور آشکار با خصوصیات قابل ‌تعریف دنیای خارج مانند وجود یک رنگ یا یک چهره تطبیق می‌ کنند.

در دستگاه‌ عصبی محیطی (یعنی در اعصابی که به اندام‌ های مختلف بدن می ‌روند) ضربان‌های الکتریکی بیشتر بیان گر حرارت بالاتر، یا صدای بلندتر یا انقباض عضلانی قوی ‌تر است.

اما هنگامی که به عمق مغز می ‌رسیم، به گروه‌هایی از نورون‌ها برخورد می ‌کنیم که در پدیده‌های بسیار پیچیده‌ تر مانند یادآوری وقایع، قضاوت بر مبنای ارزش‌ها، شبیه‌ سازی آینده‌های محتمل، تمایل به جفت ‌‌یابی و مانند این ها دخیل‌ هستند و در چنین جاهایی رمزگشایی از این پیام‌های الکتریکی بسیار مشکل می‌ شود.
مغز

چالشی که در این جا با آن روبرو هستید مانند این است که شما سرپوش یک کامپیوتر را بردارید و با اندازه‌ گیری فعالیت چند ترانزیستور درون آن که میان دو ولتاژ بالا و پایین نوسان می‌ کند، بخواهید محتوای صفحات اینترنتی را که فرد کاربر این کامپیوتر در حال مرور کردن آنهاست، حدس بزنید!

احتمال دارد که اطلاعات ذهنی ما نه در سلول‌هایی منفرد، بلکه در گروه‌هایی از سلول‌ها و الگوهای فعالیت‌های آن ها ذخیره شود.

اما در حال حاضر روشن نیست که چگونه می‌ توان مشخص کرد که کدام نورون‌ها به یک گروه خاص تعلق دارند و بدتر این که تکنولوژی‌های فعلی (مانند قراردادن مستقیم الکترودهای ظریف درون مغز) برای اندازه‌ گیر ی همزمان فعالیت‌های چند هزار نورون مناسب نیستند.

حتی بررسی اتصالات یک نورن منفرد هم آسان نیست. یک نورون معمولی در قشر مغز از حدود 10000 نورون دیگر پیام دریافت می ‌کند.

گرچه تغییرات ولتاژ الکتریکی می‌ تواند به سرعت پیام‌ها را در مغز هدایت کند، این ضربان‌های الکتریکی ممکن است تنها شیوه( یا حتی شیوه اصلی) انتقال اطلاعات در دستگاه عصبی نباشد.

پژوهش‌های آینده‌ نگر در حال بررسی سایر انتقال‌ دهنده‌های احتمالی اطلاعات هستند، از جمله: سلول‌های گلیال( سلول‌های مغزی که اطلاعات نسبتا کمی از آن ها داریم و نسبت به نورون‌ها یا سلول‌های تخصص ‌یافته عصبی ده برابر تعداد بیشتری دارند)، سایر انواع ساز و کارهای پیام ‌رسانی میان سلول‌ها(مانند پپتیدها و سایر مواد شیمیایی به تازگی کشف‌ شده) و آبشارهای بیوشیمیایی که درون سلول‌ها رخ می ‌دهند.