با استفاده از فناوری‌های جدید تصویربرداری مغز می‌توان مشخص کرد که کدام قسمت‌های آن حین انجام کارکردهای شناختی درگیر است. امروزه فناوری‌های متنوعی برای تصویربرداری ساختاری و کارکردی مغز در اختیار پژوهشگران قرار دارد. در واقع، با استفاده از فنون نقشه‌برداری مغز می‌توان تغییرات مغز را با دقت زمانی و همچنین کارکردهای شناختی مغز را با دقت مکانی مشخص کرد. آگاهی از نواحی کارکردی مغز، علاوه بر کمک به شناسایی و درمان اختلالات یادگیری، در فرایند آموزش نیز به شناسایی شیوه‌های مؤثر یاددهی-یادگیری کمک خواهد کرد.

مغز انسان از چهار قطعه اصلی به نام‌های پیشانی، گیجگاهی، آهیانه‌ای و پس سری تشکیل شده است و هر قطعه نیز شامل خرده قطعه‌های بیشتری است. سلول‌های عصبی یا نورون‌ها با انواع متنوع خود نقش اصلی را در عملکرد مغز برعهده دارند. این سلول‌ها که تعداد آنها حدود 90 تا 900 میلیارد سلول برآورد می‌شود به هم متصل اند، به طوری که بین هر نورون و نورون‌های دیگر ممکن است هزاران اتصال برقرار شود. این مجموعه بزرگ از سلول‌های عصبی و ارتباطات عظیم بین آنها را می‌توان به مثابه پردازشگر عظیمی دانست که اطلاعات را از حواس ما دریافت، پردازش، ذخیره و بازیابی می‌کند.

کار مغز از نظر علوم شناختی در قالب این شبکه عظیم اطلاعاتی قابل تبیین است، به طوری که بخش‌های مختلف مغز مسئولیت کارکردهای مختلف آن را برعهده دارند و همه فعالیت‌های مغز در قالب شبکه‌هایی تخصصی مغز انجام می‌گیرد. دانشمندان موفق شده‌اند نقشه مدارهای مغزی برخی از حیوانات کوچک را ترسیم کنند و ترسیم مدارهای مغزی انسان یکی از پروژه‌های مهمی است که در دستور کار مؤسسات تحقیقاتی قرار دارد.

مغز ساختاری شبکه‌ای دارد و  پردازش کارکردهای شناختی انسان در قالب شبکه‌ای انجام می‌گیرد که برآمده از اتصال سلول‌های عصبی مغز با هم است. اریک کندل دانشمند برجسته علوم اعصاب و برنده جایزه نوبل در آزمایشی که بر روی نوعی حلزون دریایی انجام داده سازوکار عصب شناختی یادگیری را تبیین کرده است.مغز اپلیزیا(حلزون) 20 هزار نورون درشت دارد، به طوری که هر نورون آن را می‌توان با چشم غیرمسلح تشخیص داد. کندل با تحریک مکرر دم اپلیزیا و شرطی کردن آن عملاً مشاهده کرد که بین نورون‌های حیوان از طریق فعال شدن آنزیم‌ها و تولید پروتئین‌های لازم، اتصالات جدیدی برقرار شد.

همچنین دانشمندان مدتها تصور می‌کردند که رشد مغز در سنین بالاتر متوقف می‌شود، اما اینک مشخص شده است که سلول‌های عصبی در طول حیات انسان تولید و جایگزین می‌شوند و با افزایش اتصالات بین نورون‌ها و تقویت آنها، حجم ساختار شبکه عصبی افزایش پیدا می‌کند.

یکی از انگاره‌هایی که در سیاست‌گذاری آموزشی نقش بسیار عمده دارد، مفهوم دوره‌های حساس است. در گذشته، در محافل تربیتی مطرح شده بود که دوره‌هایی برای یادگیری مغز وجود دارد که اگر استفاده نشود، فرصت آن یادگیری از دست می‌رود. اما مطالعات اخیر نشان داده است که با توجه به انعطاف پذیری و قدرت یادگیری مغز در سراسر حیات فرد، فرصت‌های یادگیری هیچگاه از دست نمی‌رود.

* عضو هیأت علمی دانشگاه فرهنگیان