Kaikilla selkärankaisilla olennoilla on aivojen ylläpitämä keskushermosto, erittäin monimutkainen elin, joka toimii koko kehon keskuskomentona. Aivot ovat kehon aistien, moottorin, kiihottumisen ja välittävien toimintojen keskus. Aivotoiminta on kirjaimellisesti sähköä, joka aiheutuu hermosolujen ampumisesta, kun aivot kulkevat jatkuvasti. Sisäisten ja ulkoisten ärsykkeiden muuttuessa myös aivotoiminta voi muuttua.
Aivotoimintaa voidaan muuttaa nielemällä tai altistumalla tietyille lääkkeille. Useimmat psykologisten ongelmien hoitoon käytettävät lääkkeet vaikuttavat jollain tavalla aivotoimintaan, mutta niin vaikuttavat myös monet muut aineet. Kofeiini, heroiini, masennuslääkkeet ja rauhoittavat aineet voivat vaikuttaa siihen, kuinka nopeasti ja usein hermovälittäjäaineet laukaisevat. Vaikka tämä vaikutus voi olla tilapäinen, jotkut tutkimukset osoittavat, että lääkkeen pitkäaikaisella käytöllä voi olla pitkittyneitä vaikutuksia.
Normaalien nukkumistottumusten häiriintyminen voi joidenkin tutkimusten mukaan vaikuttaa vakavasti aivojen toimintaan. Vaikka saattaa tuntua loogiselta, että aivotoiminta vähenee unettomuuden vuoksi, jotkut todisteet osoittavat, että tiettyjen aivojen osien toiminta todella lisääntyy, ikään kuin aivot kompensoisivat lepoa. Valitettavasti unettomuus häiritsee myös kognitiivisia ja motorisia toimintoja, yleensä voittamalla aivojen yritykset ylläpitää normaalia suorituskykyä.
Hormonit kehossa voivat myös aiheuttaa merkittäviä muutoksia aivojen toimintaan. Eräässä tutkimuksessa vaihdevuodet ohittaneille naisille annettiin pieniä annoksia estrogeenia ja heitä seurattiin aivotoiminnan muutosten varalta. Monissa tapauksissa hormonilla hoidetuilla naisilla oli lisääntynyt muistitoiminto. Tämänkaltaiset tutkimukset ovat johtaneet lisätutkimuksiin kuukautisia naisilla, koska hormonaaliset tasot vaihtelevat kuukausittaisen kuukautiskierron aikana. Uudet tutkimukset viittaavat siihen, että puolison mieltymys ja seksuaalinen vetovoima, joita molemmat ohjaavat osittain aivotoiminta, voivat muuttua kohteen kuukautiskierron mukaan.
Aivot ohjaavat aistien havaitsemista, kuten kosketusta, hajua, makua ja kuuloa. Tietyt aistinvaraiset ulkoiset ärsykkeet voivat saada aivojen toiminnan muuttumaan itsesuojelun vuoksi. Jos esimerkiksi peura havaitsee saalistajan tuoksun, sen aivot voivat aktivoida lentoreaktion saadakseen sen pois vaarasta.
Aivoaaltojen tasot näyttävät myös vaikuttavan jossain määrin elämäntapavalintoihin. Stressillä, uskonnollisella antaumuksella ja jopa kulttuurilla on osoitettu olevan jonkin verran vaikutusta aivojen toimintaan. Jotkut asiantuntijat uskovat, että stressitasojen alentaminen ja terveellisiin elämäntapoihin keskittyminen voivat parantaa aivotoimintaa.
Aivotoimintaa tutkitaan lähinnä eräänlaisen havaintotutkimuksen kautta, jota kutsutaan elektroenkefalografiaksi. Tämä menetelmä käyttää antureita, jotka voivat mitata ja kartoittaa aivojen aktiivisuuden määrää. Mittaamalla eri aivoaaltojen malleja neurologit ja tutkijat voivat havaita aivojen kyvyn reagoida ärsykkeisiin sekä nähdä kehittyneet alueet, joihin vaikuttaa toiminta, joka voi viitata hermoon liittyviin ongelmiin, kuten epilepsiaan.