病変とは、組織の損傷または破壊が生じた部位のことである。神経科学においては、慎重に作られた病変を用いて、特定の脳領域の機能を推測する手法が用いられてきた。これは、その領域を除去または不活性化した際に、どのような機能が失われるかを観察することによって行われる。

初期の研究では、動物における偶発的な損傷や外科的損傷が用いられた。有名なフィニアス・ゲージの症例では、前頭葉が鉄棒で損傷を受け、その領域が人格や自己制御と関連付けられた。現代の手法には、化学的損傷、電気分解による損傷、薬物や冷却による可逆的な不活性化などがある。ヒトにおいては、脳卒中、腫瘍、外科的切除などが、神経画像診断や行動試験で研究可能な自然な損傷となる。

病変の証拠は強力ではあるものの、必ずしも単純明快とは限らない。障害は、病変部位の細胞自体ではなく、通過する神経線維の損傷によって生じる場合があり、他の領域における代償性変化が、直接的な影響を覆い隠したり、変化させたりする可能性がある。画像診断、刺激、および一時的な障害法から得られる複数の証拠を統合することで、病変から導き出される結論の妥当性が高まる。

特定の構造の損傷によって特定の機能が失われる場合、その病変は脳の分業構造を解明するのに役立ってきた。