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ニューロン（神経細胞）は電気信号を生成・伝達する脳の基本単位であり、シナプスはニューロン同士が化学的に情報を受け渡す接合部である。約八百六十億個のニューロンと百兆を超えるシナプスが構成する網が、知覚・記憶・思考の物質的な基盤となる。
神経可塑性（neuroplasticity）は、経験や学習、損傷に応じてニューロン間の結合が再編される性質を指す。かつて成人脳は固定的とみなされていたが、二十世紀後半以降の研究により、シナプス強度の変化から大脳皮質の地図の書き換えまで、幅広い水準で脳が変容し続けることが確認されている。