不论分子生物学对诠释神经功能与疾患的分子机制多么有力，要想深入了解神经元如何启动复杂行为需要的是对神经元参与的环路进行分析。这样一来，神经科学的关键问题就成了：在发育过程中神经元的组合是怎样形成的？这些神经环路执行的是什么样的运行程序并因此产生了行为？经过学习、记忆，这些环路发生了哪些调整？这些神经环路发生了什么变化就导致了神经精神疾病？尽管在前面的版本中强调的细胞和分子生物学思路肯定会继续提供重要信息，但有关神经元在特定环路中组合形成功能的知识对达到理解认知神经科学的高度则是必需的。