Visām mugurkaulnieku radībām ir centrālā nervu sistēma, ko darbina smadzenes, ļoti sarežģīts orgāns, kas darbojas kā centrālā komanda visam ķermenim. Smadzenes ir sensoro, motorisko, uzbudinājuma un neirotransmitīvo funkciju centrs organismā. Smadzeņu darbība burtiski ir elektrība, ko izraisa neironu aizdegšanās, smadzenēm veicot pastāvīgu rutīnu. Mainoties iekšējiem un ārējiem stimuliem, var mainīties arī smadzeņu darbība.
Smadzeņu darbību var mainīt, uzņemot vai pakļaujot noteiktas zāles. Lielākā daļa narkotiku, ko lieto psiholoģisku problēmu ārstēšanai, kaut kādā veidā ietekmēs smadzeņu darbību, bet tāpat arī daudzas citas vielas. Kofeīns, heroīns, antidepresanti un sedatīvi līdzekļi var ietekmēt to, cik ātri un bieži darbojas neirotransmiteri. Lai gan šis efekts var būt īslaicīgs, daži pētījumi liecina, ka ilgstošai zāļu lietošanai var būt ilgstoša iedarbība.
Saskaņā ar dažiem pētījumiem normālu miega ieradumu pārtraukšana var nopietni ietekmēt smadzeņu viļņu darbību. Lai gan varētu šķist loģiski, ka smadzeņu aktivitāte samazinās miega trūkuma dēļ, daži pierādījumi liecina, ka aktivitāte noteiktās smadzeņu daļās patiešām palielinās, it kā smadzenes kompensētu atpūtas trūkumu. Diemžēl bezmiegs traucē arī kognitīvās un motoriskās funkcijas, parasti pārspējot smadzeņu mēģinājumus uzturēt normālu veiktspējas līmeni.
Hormoni organismā var izraisīt arī būtiskas smadzeņu darbības izmaiņas. Vienā pētījumā sievietēm pēcmenopauzes periodā tika dotas nelielas estrogēna devas un novērotas smadzeņu darbības izmaiņas. Daudzos gadījumos sievietēm, kuras tika ārstētas ar šo hormonu, bija palielināta atmiņas funkcija. Tādi pētījumi kā šis ir noveduši pie papildu pētījumiem sievietēm ar menstruāciju, jo hormonālais līmenis svārstās ikmēneša menstruālā cikla laikā. Jauni pētījumi liecina, ka partnera izvēle un seksuālā pievilcība, ko daļēji kontrolē smadzeņu darbība, var mainīties atkarībā no subjekta menstruālā cikla.
Smadzenes kontrolē sensoro uztveri, piemēram, pieskārienu, smaržu, garšu un dzirdi. Daži maņu ārējie stimuli var izraisīt smadzeņu aktivitātes izmaiņas, kas nav pašsaglabāšanās. Piemēram, ja briedis uztver plēsoņa smaržu, tā smadzenes var aktivizēt lidojuma reakciju, lai to atbrīvotu no briesmām.
Šķiet, ka smadzeņu viļņu līmeni zināmā mērā ietekmē arī dzīvesveida izvēle. Ir pierādīts, ka stress, reliģiskā pieķeršanās un pat kultūra zināmā mērā ietekmē smadzeņu darbību. Daži eksperti uzskata, ka stresa līmeņa pazemināšana un koncentrēšanās uz veselīgu dzīvesveidu var uzlabot smadzeņu darbības līmeni.
Smadzeņu aktivitātes izpēte galvenokārt tiek veikta, izmantojot novērošanas pētījumu veidu, ko sauc par elektroencefalogrāfiju. Šajā metodē tiek izmantoti sensori, kas var izmērīt un kartēt smadzeņu aktivitātes apjomu. Mērot modeļus dažādos smadzeņu viļņos, neirologi un pētnieki var noteikt smadzeņu spēju reaģēt uz stimuliem, kā arī redzēt visas skartās darbības jomas, kas var liecināt par ar neirālām problēmām, piemēram, epilepsiju.