Elke handeling, emotie en aangeleerde vaardigheid heeft een biologische basis. Gedragsneurowetenschap onderzoekt die basis door neurale mechanismen te koppelen aan waarneembaar gedrag bij dieren en mensen.

Onderzoekers gebruiken laesies, farmacologie, genetische instrumenten, elektrofysiologie en beeldvorming om de circuits en moleculen te identificeren die specifiek gedrag genereren. Klassieke vragen zijn onder andere hoe de hersenen herinneringen vormen, wat motivatie drijft, hoe sensorische input wordt omgezet in actie en waarom bepaald gedrag pathologisch wordt.

Het vakgebied bevindt zich op het snijvlak van psychologie, fysiologie en moleculaire biologie. De bevindingen leiden tot behandelingen voor verslaving, angststoornissen, bewegingsstoornissen en cognitieve beperkingen. Dierproeven blijven essentieel omdat ze causale manipulaties mogelijk maken die zelden bij mensen mogelijk zijn, terwijl onderzoek bij mensen de ultieme toetssteen voor relevantie vormt.

Een goed opgezet gedragsexperiment kan onthullen hoe een enkele synaps of een gedistribueerd netwerk de daaropvolgende acties van een organisme beïnvloedt.