تتكون الشبكات العصبية البيولوجية من الخلايا العصبية المترابطة التي يمكنها التفاعل كيميائيًا أو وظيفيًا. يمكن ربط كل خلية عصبية بالعديد من الخلايا العصبية الأخرى، ويمكن أن يكون عدد الخلايا العصبية والاتصالات داخل الشبكة العصبية كبيرًا جدًا.
يتمثل جوهر الشبكات العصبية البيولوجية في الاتصالات بين الخلايا العصبية، والتي تسمى المشابك العصبية، والتي عادة ما تكون متصلة بواسطة المحاور العصبية إلى التغصنات. تمكن آلية الاتصال هذه الخلايا العصبية من نشر الإشارات الكهربائية والناقلات العصبية، وبالتالي نقل المعلومات. وقد ألهم تشغيل هذه الشبكات البيولوجية أيضًا إنشاء الشبكات العصبية الاصطناعية، وهي فئة من النماذج المستوحاة من كيفية معالجة الأنظمة العصبية البيولوجية للبيانات.
تم تطبيق الشبكات العصبية الاصطناعية بنجاح في التعرف على الكلام، وتحليل الصور والتحكم التكيفي، ويتم استخدامها على نطاق واسع في أجهزة الكمبيوتر والروبوتات.الخلفية التاريخية: مساهمات باين وجيمس في الأيام الأولى لدراسة الشبكات العصبية، فكر باين وجيمس بعمق في العلاقة بين الاتصالات العصبية والسلوك. كان باين يعتقد أن كل فعل من شأنه أن يؤدي إلى إطلاق شرارة عصبية محددة. ومع تكرار السلوك، فإن الروابط بين هذه الخلايا العصبية تتعزز، مما يشكل الذاكرة. ورغم أن المجتمع العلمي كان متشككا في ذلك الوقت، فقد أثبتت الأبحاث اليوم أنه على الرغم من أن بنية الدماغ معقدة للغاية، فإن نفس "التوصيلات" قادرة على التعامل مع مجموعة متنوعة من المشاكل.
اقترحت نظرية ويليام جيمس أن الذكريات والأفعال تنتج عن تيارات كهربائية تتدفق بين الخلايا العصبية في الدماغ. لا تتطلب هذه الفكرة وجود اتصالات عصبية منفصلة لكل ذاكرة أو فعل.
في جوهره، علم الأعصاب هو بناء نماذج تعكس كيفية عمل الأنظمة البيولوجية. يشمل هذا المجال علوم الأعصاب النظرية والحسابية، ويهدف إلى إقامة روابط بين العمليات البيولوجية المرصودة (البيانات)، وآليات المعالجة العصبية والتعلم المعقولة بيولوجيًا (نماذج الشبكات العصبية)، والنظرية (نظرية التعلم الإحصائي ونظرية المعلومات).
لا تركز الأبحاث الحالية على الخصائص الكهربائية للخلايا العصبية فحسب، بل تستكشف أيضًا تأثيرات المواد المعدلة العصبية مثل الدوبامين، والأستيل كولين، والسيروتونين على السلوك والتعلم.