Có thể nói, bộ não là cấu trúc vật chất phức tạp nhất tự nhiên. Với khối lượng chỉ 1.4 kg, não chứa hàng trăm tỉ tế bào thần kinh hay nơ ron, kết nối với nhau qua các khớp thần kinh. Ngoài ra là hệ tế bào đệm, với số lượng lớn hơn khoảng 10 lần.
Độ phức tạp trong khả năng kết nối nơ ron của bộ não là nỗi kinh hoàng có thể của cả những máy tính lượng tử siêu việt tương lai. Vì có thể nhận tin từ 10 ngàn và truyền tin cho 10 ngàn nơ ron, nên mỗi nơ ron có thể liên kết với khoảng 100 triệu nơ ron khác (để so sánh, hãy nhớ rằng chúng ta chỉ có thể quan hệ với không quá vài ngàn người trong toàn xã hội). Vì thế số mạng nơ ron, yếu tố quyết định khả năng tư duy, nhận thức hay cảm xúc của bộ não, đạt tới con số khủng khiếp. Theo những tính toán giản lược nhất, nó bằng con số N = 10110 nhân với nhau 1017 (100 triệu tỉ) lần! Bản thân N cũng được gọi là số thiên văn, vì bằng tích của số hạt cơ bản trong vũ trụ nhìn thấy (1080) và tuổi vũ trụ (14 tỉ năm) tính ra pico giây (1030)!
Đồng thời với khoảng một triệu kết nối mới tạo thành trong một giây, với hình thái và trọng số kết nối luôn thay đổi, nên trên thực tế mỗi bộ não là một cấu trúc động duy nhất, theo nghĩa không thể có hai bộ não giống nhau. Chính nhờ các kết nối luôn thay đổi đó mà kí ức được ghi nhớ, hành vi được học tập hay nhân cách được hình thành, bằng cách tăng cường các kiểu kết nối này hay dập tắt các kiểu kết nối khác.
