Hjärnan är inte ett fast kopplingsschema. Under hela livet kan erfarenhet, lärande och skador omorganisera neurala kretsar. Denna kapacitet kallas neuroplasticitet. Den omfattar förändringar i synaptisk styrka, tillväxt eller retraktion av processer, födelsen av nya neuroner i begränsade regioner och storskaliga förändringar i mappningen av funktioner till anatomin.

Plasticitet är som mest utpräglad under kritiska utvecklingsperioder, men den kvarstår i vuxen ålder och kan förbättras genom träning, neuromodulering eller farmakologiska metoder. Efter skada stöder kvarvarande plasticitet återhämtning av funktion, även om den också kan ge maladaptiva utfall såsom fantomsmärta eller fokal dystoni.

Molekylära mekanismer inkluderar långsiktig potentiering och depression, strukturell ombyggnad av ryggraden och förändringar i hämmande tonus som öppnar upp för förändring. Att förstå hur man styr plasticitet är ett centralt mål för rehabiliteringsvetenskap och för insatser för att behandla utvecklings- och psykiatriska störningar.

Även några dagar av förändrad sensorisk upplevelse kan mätbart förändra kortikala kartor.