在19世紀后葉已有成就的基礎上，20世紀初期，神經細胞、突觸、腦功能定位脊髓反射、突觸化學傳遞等概念，以及神經電活動和腦電圖等記錄業已確立。

　　第二次世界大戰期間，應用微電極記錄技術，單個神經細胞動作電位和興奮性與抑制性突觸后電位記錄的實，以及隨之而來的神經興奮的離子學論、突觸傳遞的量子釋放學說和突觸傳遞的量子釋放學說和突觸之間相互作用的Hebb假說的提出，使腦科學產生了劃時代的進展。20世紀后期，神經遞質、神經調質、神經生長因子、神經營養因子、受體、通道、第二信使、信號轉導、NO和CO作用等相繼發現，特別是膜片鉗記錄技術的發現和分子生物學技術的崛起，腦科學已在分子水平上研究受體、離子通道的結構與功能，并給神經系統疾病的診治帶來新的突破。特別是20世紀最后10年--"腦的十年"，腦科學的發展更是日新月異。主要通過經典遺傳學與當代分子生物學的結構，發現一系列和神經系統發育、發展與死亡的相關基因。

　　基于電生理學技術與分子生物技術的發展，人們已能在單個蛋白質分子水平上了解離子通道、受體以及神經細胞膜信 轉導的活動機制。應用分子生物學技術，人們已發現50多種神經系統遺傳性疾病的病變基因及其在染色體上的定位；神經系統諸多疾患的基因論斷已廣泛應用，基因治療作為一種新治療手段已引起廣泛關注；第五代智能計算機已通過人工棋手"深藍"戰勝人腦，先聲奪人。這些腦科學的進展在很大程度上得益于神經科學的研究。"已經 過去的只是棄"的提法，可以再恰當不過地用以預見21鈮腦科學的發展。

　　基于對21世紀科技發展的戰略考慮，美國于1990年推出了"腦的十年計劃"，歐洲于1991年開始實施"EC腦十年計劃"，日本于1996年也正式推出了名為"腦科學時代計劃"的跨世紀大型研究計劃，計劃在未來20年內投入相當的研究經費。專家們認為，無論是強化基礎研究，從而推動科學技術的進步；還是創造新興產業，尋找新的經濟增長點，神經科學都將是21世紀領頭的科學技術。


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