뇌는 대뇌, (간뇌), 뇌간, 그리고 소뇌로 이루어져 있다. 이 중에서 대뇌는 가장 부피가 크며, 운동, 감각, 고위인지 기능등의 기능을 가지고 있다. 이에 대뇌의 기능을 시작점으로 뇌의 기능에 대해 기술하고자 한다.

대뇌는 두 개의 반구로 이루어져 있으며, 좌우측의 위치에 따라 좌반구 또는 우반구라 불린다. 좌반구는 주로 언어 기능, 숙련된 동작, 계산하기 등의 기능을 보유하며, 우반구는 도형 그리기, 길 찾기, 블록 쌓기 등의 시공간 능력을 가지고 있다. 따라서 뇌졸중 등으로 인해 뇌손상이 생겼을 때, 좌반구 손상이 있는 환자는 말을 못하거나(실어증) 계산을 못하는 등의 증상을 나타내고, 우반구 손상이 있는 환자는 길을 못찾거나 좌측 공간 무시 등의 증상이 생긴다.
대뇌의 앞쪽은 전두엽이라고 한다. 전두엽의 외측 부분은 회사로 비유하면 기획실과 같은 기능을 하는 곳으로 향후 발생할 수 있는 여러 가지 경우의 수를 생각하고(사고의 유연성), 목표를 달성하기 위해 계획을 세우며(planning), 목표를 점검(goal monitoring) 하는 기능을 가지고 있다. 이 부분에 위축이 생기거나 손상이 발생하면 사고가 유연하지 못하고, 다양한 주제의 대화를 하기 어렵다. 우리 주변에서도, 나이가 들어가면서 전두엽기능이 저하되면 고집이 세어지고, 대화가 한가지 주제에서 다른 것으로 쉽게 넘어가지 못하게 되는 것을 흔히 볼 수 있다.

전두엽의 아랫부분은 충동 조절과 관계가 있다. 이 부분은 외부의 충격에 의해서 손상받기가 쉬우며, 교통사고나 외상에서 잘 침범되어 환자가 충동적으로 되는 경우가 있다. 또한 어린아이들도 이 부분의 미성숙으로 충동조절을 하지 못하여, 부모가 하지 말라는 것을 하곤 한다. 전두엽의 안쪽 부분은 의욕과 관련이 있고 이 부분의 손상은 의욕 저하 등을 일으키게 된다. 혈관성 치매환자의 경우에 이런 장애로 인해 하루종일 멍하게 있는 경우가 흔하다.
전두엽의 뒤쪽에 위치하는 대뇌 피질은 두정엽, 측두엽, 그리고 후두엽이 있다. 여기는 주로 시각, 청각, 체성 감각 등을 받아들이고 종합하며 인식하는 곳이다. 이 시스템을 통해 우리는 물체가 어디에 있고, 무엇인지를 인지하게 된다. 또한 얼굴을 인식하는 것도 측두엽 안쪽에 존재한다. 측두엽의 내측에는 해마라고 하는 기억에 중요한 역할을 하는 부분이 있다. 해마는 기억을 형성하는 곳으로, 이곳이 손상되면 서술 기억을 새롭게 만들 수가 없게 된다.

이전에 미국에 H. M.이라는 환자가 있었다. 이 환자는 9살 때 외상을 입은 뒤로 10년 이상 지속적으로 발작을 하였는데 약물로는 잘 조절이 되지 않아서 발작의 원인이라고 생각되는 해마를 포함한 양측 측두엽 내측 부위를 절제받았다. 그러나 수술 이후로 이 환자는 새로운 (장기)기억을 만들 수가 없었다. 수술 이전에 있었던 일은 잘 기억했으나, 새로 만난 사람이나 물건은 기억하지 못하고, 다음 날이 되면 새로운 사람을 대하듯이 했던 것이다.

소뇌는 운동을 조화롭게 만들어 주는 곳이다. 소뇌 이상은 주변에서 쉽게 볼 수 있는데 술 취한 사람을 보면 된다. 알코올이 소뇌 기능을 억제하기 때문에 조화롭게 걸을 수가 없고(비틀거리면서 걷고), 물건을 집을 때도 손이 목표물 앞에서 왔다갔다하게 된다. 음주운전 단속시 시행하는 ‘일자로 걷기’ 등도 소뇌 기능을 테스트 하는 것이다. 만성 알코올중독이 되면 소뇌에 위축이 오면서 술을 마시지 않았어도 술을 마신 사람과 비슷하게 보행장애가 올 수 있다.

뇌간은 대뇌와 말초 사이에서 운동 및 감각신경로가 지나는 통로 역할을 하면서, 우리가 깨어 있도록 하고(각성 시스템), 숨 쉬고 심장이 뛰도록 하며, 대부분의 뇌신경이 존재하는 곳이다. 따라서 뇌간에 이상이 생기면 갑자기 생명이 위독해질 수 있다.

식물 인간 상태란 대뇌 기능은 없으면서 뇌간 기능은 유지되는 것으로 심장도 잘 뛰고, 숨도 잘 쉬며, 정상적으로 자고 깨어 있는 것으로 보이나 실질적으로 사람을 알아보거나, 다른 사람의 말을 알아 듣지는 못하는 상태를 말한다. 또한 뇌사 상태란 위에서 언급한 모든 대뇌 기능, 소뇌 기능, 뇌간 기능 등이 비각역적으로(회복될 수 없다는 뜻) 손상된 상태를 말한다.