Warum fühlen wir bei der Lektüre einer dramatischen Geschichte mit dem Helden, erleben Freude, Grauen oder Leid? Aufgenommen haben wir eine Abfolge von gedruckten Lettern (eigentlich bloß ein Schwarz-Weiß-Muster), und unser Gehirn hat sie in geistige Erlebnisse und starke Emotionen umgesetzt. Mit dieser simplen Input-Output-Beschreibung ist aber nichts über die spezifischen neuralen Prozesse gesagt, die für solche geistig-psychischen Aktivitäten verantwortlich sind.

Philosophen haben sich schon seit Jahrhunderten über die Beziehung zwischen Geist und Gehirn, Seele und Leib Gedanken gemacht; Naturwissenschaftler sind erst seit wenigen Jahren imstande, die Verbindung analytisch zu erforschen – gewissermaßen in die black box des Gehirns hineinzusehen. Dazu verholfen haben ihnen neuere Entwicklungen von Schnittbild-Verfahren, in erster Linie die der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Kernspin-Tomographie, auch NMR-Tomographie (nach englisch: nuclear magnetic resonance) genannt.

In Verbindung mit leistungsfähigen Computern können diese Verfahren in Echtzeit einige der mit Denkprozessen einhergehenden physiologischen Prozesse abbilden. Sie zeigen, wie spezifische Regionen des Gehirns bei solchen geistigen Tätigkeiten wie dem Lesen sozusagen anspringen, ihre Aufgaben organisieren und sich koordinieren. Die Kartierung von Bereichen, die in höhere Hirnprozesse involviert sind, kann auch vor Hirnoperationen von Nutzen sein; zudem lassen sich damit organisch-funktionelle Abweichungen bei verheerenden Geisteskrankheiten wie schwerer Depression oder Schizophrenie sichtbar machen.

Bei der Lokalisation von Hirnfunktionen geht man heute – das sei nachdrücklich betont – von ganz anderen Grundannahmen aus als die Vertreter der Phrenologie (Schädellehre), die trotz aller Irrtümer als Pioniere auf diesem Gebiet gelten können. Der Anatom und Arzt Franz Joseph Gall (1758 bis 1828) und seine Anhänger behaupteten, daß spezifische Denkvorgänge und Emotionen