全书分为基础、感觉和运动系统、脑和行为、变化的脑4篇，共25章。第I篇介绍了现代神经科学研究领域及其历史渊源，并描述了单个神经元的结构和功能，以及它们之间是如何进行化学通信并构成神经系统的。第Ⅱ篇讨论了感觉和运动两大神经系统的结构和功能。第Ⅲ篇探讨了行为的神经生物学机制，包括动机、性、情绪、睡眠、语言、注意和精神疾病。第Ⅳ篇关注了发育和成年学习记忆过程中脑的可塑性变化。除上述的特点之外，本书引人注目的全彩色插图可帮助读者掌握复杂的概念；“发现之路…‘趣味话题”和“脑的食粮”三类各具特色的图文框可让读者对神经科学研究的重要性和社会意义有全新的认识；正文突出显示的关键术语、书末提供的术语表和关键词释义，以及每章附有的复习题和拓展阅读文献有助于读者激发思考和融会贯通；丰富的译者注有助于读者对某些内容或专业术语的理解。
本书适合高等院校和研究所神经生物学、生理学、生物科学、生物技术、医学、人工智能、信息科学及相关新兴交叉学科等专业的本科生、研究生和教师参考使用，也适合对神经科学感兴趣的大众读者阅读。