Мозг состоит из сотен миллиардов клеток (нейронов и глиальных клеток), сложным образом взаимосвязанных проводящими путями (дендритами и аксонами). Существуют различные типы нейронов и глиальных клеток. Некоторые из проводящих путей между нейронами локальны, они связывают непосредственных «соседей». Однако другие являются длинными, соединяющими отдалённые друг от друга нейронные структуры. Эти длинные проводящие пути покрыты белой жировой тканью, миелином, который способствует прохождению электрических сигналов, порождаемых внутри нейронов (потенциалов действия). Нейроны и короткие локальные связи вместе образуют серое вещество, а длинные миелиновые проводящие пути образуют белое вещество. Каждый нейрон взаимосвязан с мириадами других нейронов, в результате чего образуются сложные конфигурации взаимодействия. Таким образом, сеть умопомрачительной сложности сконструирована из относительно простых элементов.
Принцип достижения большой сложности через многократные преобразования простых элементов представляется универсальным, и этот принцип разнообразными путями воплощён в природе (и культуре). Подумайте, например, о языке, где тысячи слов, предложений и повествований сконструированы из нескольких дюжин букв; или подумайте о генетическом коде, где практически бесконечное число вариантов может быть реализовано благодаря комбинированию конечного числа генов.
Хотя сигнал, порождаемый внутри нейрона, является электрическим, коммуникация между нейронами принимает химическую форму. Многочисленные биохимические системы мозга переплетаются друг с другом, образуя структурную сложность, описанную выше. Биохимические субстанции, называемые нейротрансмиттерами и нейромодуляторами, делают возможным взаимодействие между нейронами. Электрический сигнал (
