Walaupun tampak seperti benda padat, otak terdiri atas sel-sel fungsional yang disebut neuron dan sel-sel pendukung yang disebut neuroglia. Telah diperkirakan terdapat 100 milyar neuron dan hingga 5 triliun neuroglia dalam otak manusia setelah mencapai usia 18 tahun. Para ilmuan juga telah memperkirakan bahwa semua sel otak ini teridir atas sekitar 50 juta jenis yang berbeda. Neuron ini saling berkomunikasi dengan menggunakan arus listrik yang kecepatannya bisa mencapai 360 kilometer per jam.
Oleh karena arus listrik ini tidak dapat menyeberangi celah pemisah antar neuron yang bersambung, pada celah persambugan ini ujung lengan pengirim satu neuron akan “menembakan” zat kimia yang disebut neurotransmitter ke ujung lengan penerima neuron berikutnya. Zat kimia ini akan merangsang timbulnya arus listrik pada ujung lengan penerima neuron berikut tersebut, yang boleh jadi akan dihantarkan ke neuron selanjutnya atau ke sel jenis yang lain. Ujung lengan pengirim satu neuron membutuhkan wktu sekitar 1/2500 detik untuk “mengisi” ulang amunianya kimianya agar dapat menembak kembali.