Tổn thương là vùng mô bị hư hại hoặc phá hủy. Trong khoa học thần kinh, các tổn thương được tạo ra một cách cẩn thận đã được sử dụng để suy luận chức năng của các vùng não cụ thể bằng cách quan sát những khả năng nào bị mất đi khi vùng đó bị loại bỏ hoặc vô hiệu hóa.

Các nghiên cứu ban đầu dựa vào các chấn thương do tai nạn và tổn thương do phẫu thuật ở động vật. Trường hợp nổi tiếng của Phineas Gage, người bị tổn thương thùy trán do một thanh sắt, đã liên kết vùng này với tính cách và khả năng tự điều chỉnh. Các kỹ thuật hiện đại bao gồm tổn thương hóa học, tổn thương điện phân và vô hiệu hóa có thể đảo ngược bằng thuốc hoặc làm lạnh. Ở người, đột quỵ, khối u và phẫu thuật cắt bỏ cung cấp các tổn thương tự nhiên có thể được nghiên cứu bằng hình ảnh thần kinh và các thử nghiệm hành vi.

Bằng chứng từ tổn thương rất mạnh mẽ nhưng không phải lúc nào cũng rõ ràng. Sự thiếu hụt có thể là do tổn thương các sợi dẫn truyền chứ không phải do tổn thương các tế bào trong chính vùng đó, và những thay đổi bù trừ ở các vùng khác có thể che giấu hoặc làm thay đổi các tác động tức thời. Bằng chứng tổng hợp từ các phương pháp hình ảnh, kích thích và gián đoạn tạm thời củng cố các kết luận rút ra từ tổn thương.

Khi một chức năng cụ thể bị mất đi sau tổn thương ở một cấu trúc cụ thể, tổn thương đó đã giúp xác định sự phân công lao động của não bộ.