科学家利用最先进的研究方法与设备，如神经影像学、分子生物学、光遗传学等，对人类大脑这一目前所知物质结构与功能最复杂的器官进行了最广泛而深入的研究。尽管如此，仍有许许多多的奥秘未能被人类所认识。对脑的研究可能遥遥无期，或许永无止境。
　　神经生物学家、精神病学家已经发现大脑前额叶、前扣带回（ACC）、杏仁核、伏隔核、海马等脑的许多脑区、神经环路及其神经递质、神经电活动、神经营养因子、神经力学等的异常与大脑功能及其精神疾病有密切关系。这些异常还与脑神经细胞数量、神经纤维走向、神经纤维长短、神经细胞炎性反应、免疫反应，甚至情绪状态有重要关联。利用PET等工具研究还发现当神经环路（有大环路、小环路及微环路，构成了神经网络）的代谢增强或降低都可引起精神障碍，而现在许多治疗，包括药物治疗、认知心理治疗及手术治疗都可以调整神经环路的代谢异常。
　　对脑区及神经环路的研究越来越细，如扣带回的研究，发现扣带束与皮层之间的联系非常广泛，如额叶、颞叶、顶叶、枕叶，又与纹状体、胼胝体、海马、杏仁核有广泛联系，故被认为是脑网络的中心。特别是前扣带回，参许多复杂的、躯体的、内脏运动和疼痛反应。手术此部位可治疗焦虑、强迫、多疑、妄想、幻觉。近来有研究发现背侧部属于“认知亚区”，而喙侧、腹侧则属于“情感亚区”。前者着重调节认知功能，后者着重调节情感。又如内囊前肢与大脑额叶、丘脑、边缘结构有广泛联系，是治疗幻觉、强迫症、紧张症和抑郁症的重要靶点。又如杏仁核，这个脑中形状像杏仁的神经核团，只有11mm-13mm大小，却被科学家们划分为3个亚区，现再分出11个核团。这个小小的核团所发出的神经纤维广泛分布到脑的多个区域，与这些区域有着重要的功能联系。杏仁核参与情感、行为、内脏活动和自主神经功能的调节，是调控情绪的重要核团，特别是恐惧情绪，包括恐惧情绪的识别、恐怖行为的反应与产生、恐惧情绪的记忆都与它相关。比喻正常人的性高潮体验假设为1，吸毒所产生的快感可能是性高潮的40倍，所以吸毒者会追求这种高峰体验。当吸毒成瘾后，这种体验就不如前显著了，取而代之的是戒断症状，即停用毒后产生的痛苦，这种痛苦不堪言，他们形容为似万箭穿心，或似毒蛇、昆虫在撕咬他的五脏六腑，他们还形容，毒瘾发作时腹泻就像开闸的洪水，一旦打入毒品到体内，洪水又像被关闸一样嘎然而止，什么痛苦都云消雾散。所以吸毒后期用毒是为了防止出现戒断症状的痛苦。而这些体验，包括愉快的和痛苦的体验，就会深深地埋藏在他们的大脑里。当他们一见到毒品甚至与吸毒有关的场景，如注射器、针头，白粉就更不用说了。反复强化了这种吸毒的体验，在大脑神经细胞中形成了永久的记忆，这就是吸毒者的“心瘾”，这种“心瘾”是药物等治疗所无法消除的，只有通过手术可以将这种形成“心瘾”的物质基础部分破坏，才能从根本上去除“心瘾”。这就是为什么外科手术是目前最有效的治疗物持依赖的手段。又如，精神病患者，脾气十分火爆，一见亲人就大打出手，基于是往死里打，毫不顾及亲情。还有的病人敏感多疑，别人无意中看他一眼或无意中吐口水，他以为是对他有敌意或是认为是故意针对他的等等。这可能是由于前额叶及杏仁核功能异常，把本属正常的人际现象判断（前额叶功能异常而作出错误判断）为敌意，并做出攻击行为（杏仁核对正常现象作出过度恐惧反应）。我们正常人对外界听到的声音、看到的事物，有两条神经传导路径，一条是直接路径，立即传导到杏仁核，病理情况下，对刺激作出恐惧性过度反应，出现暴力攻击行为，另一条路径是先到达大脑皮层，正常人会通过判断分析，作出理智反应或克制自己，不要过度反应，而在病理状态下不能正解理解与判断，加上杏仁核作出的恐惧识别而导致暴力攻击行为。所以在很多情况下，精神病人产生的暴力攻击行为，后果非常严重而可怕，甚至残忍，而且药物治疗效果不好。而手术将产生恐惧的神经细胞破坏一部分，则效果显著，是药物根本达不到的，并且是永久性的，而药物治疗即使有效也是短暂的、易复发。总之，对杏仁核进行手术对躁狂、冲动、攻击行为及戒毒，消除“心瘾”非常有效。此外，还想提及的是，精神病理的存在具有“神经毒性”的作用，即只要病人存在症状，哪怕是一项症状，如幻觉或行为反常或自笑等，只要有一项不消失，它就起到侵蚀、破坏神经细胞的作用，其原理可能是由于病理存在，神经递质就会持续异常亢进，神经突触不断形成与破裂，慢慢地影响到细胞膜功能与结构，使之疲劳、变性，直到破坏，逐步从功能异常变为结构异常，从功能性疾病变为器质性疾病，导致为慢性、进行性、难治性结局。所以精神疾病如果治疗不彻底，几乎都会成为慢性、难治性疾病，而手术则可能会消除这种“神经毒性”，从而阻断使其发展为慢性、器质性疾病的可能。在实际病例中，确实看到不少术前极易复发的病人，术后少复发或不复发，但这并不代表“断根”。目前任何一种治疗方法，我们都不说能治“断根”。如福州有一病人，发病22年，问其父，患者到底发病多少次？其父说，我根本就记不得复发了多少次，但可肯定的是，患病22年，住院不少于22次，因为几乎是每年都要发作，有时一年复发几次，基本上每复发一次都要住院。手术后随访到5年，这5年中一次都没复发。