Zmiany w mózgu nie są terminem technicznym z konkretnym odniesieniem. W związku z tym może odnosić się do negatywnych zmian w mózgu, takich jak atrofia, demencja, udary, drgawki i nowotwory oraz wszystkie skutki, które powodują. Może jednak odnosić się również do pozytywnych zmian w mózgu, takich jak uczenie się, tworzenie wspomnień i normalny rozwój.
Pozytywne zmiany w mózgu są częścią normalnego rozwoju człowieka. Chociaż płytka nerwowa — pierwszy etap tworzenia neuronów i mózgu — następuje w 16 dniu rozwoju zarodka, mózg osiąga swoją maksymalną masę dopiero w wieku około 19–21 lat. W tym czasie zmiany trwają.
Poza normalnym fizycznym rozwojem mózgu zachodzą inne pozytywne zmiany. Termin neuroplastyczność ujmuje fakt, że uczenie się i zapamiętywanie powoduje fizyczne zmiany w mózgu. Mogą powstawać nowe ścieżki neuronowe i mogą powstawać dodatkowe synapsy między neuronami. Oznacza to, że uczenie się i tworzenie wspomnień powoduje fizyczne zmiany w mózgu.
Negatywne zmiany w mózgu mogą być wynikiem starzenia się, urazu lub choroby. Starzenie się powoduje przycinanie synaptyczne, eliminację słabszych połączeń synaptycznych i śmierć neuronów, które nie są zaangażowane w odbieranie lub przesyłanie informacji. Zapalenie układu nerwowego jest również związane ze starzeniem się, niezależnie od choroby, ale jest to również fizjologiczna zmiana mózgu powiązana z określonymi problemami neurologicznymi, takimi jak udar, stwardnienie rozsiane, zapalenie opon mózgowych i uraz mózgu.
Demencja — która może być spowodowana wieloma różnymi czynnikami, takimi jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona/Lew Body, udar, uraz głowy, stwardnienie rozsiane, alkoholizm, kiła, neuroAIDS, przewlekła niedoczynność tarczycy, choroba Huntingtona lub niedobór witaminy B12 — jest ściśle związane z chorobą zwyrodnieniową mózgu. Charakteryzuje się to szeregiem zmian w mózgu, takich jak blaszki beta-amyloidowe, splątki neurofibrylarne i atrofia mózgu u większości ludzi. W styczniu 2009 r. nowe badanie wykazało, że mózgi osób z cukrzycą i demencją, taką jak choroba Alzheimera, różnią się od mózgów osób bez cukrzycy, u których rozwija się choroba Alzheimera. Zamiast blaszek beta-amyloidowych osoby z cukrzycą wykazywały uszkodzenie tętniczek i obrzęk tkanki nerwowej.
Inne negatywne zmiany w mózgu wynikają z uzależnienia, które powoduje zmiany w chemii mózgu. Zespół stresu pourazowego (PTSD) i depresja również powodują zmiany w chemii mózgu. Zdolność do wpływania na chemię mózgu jest również wykorzystywana z dobrym skutkiem w farmaceutykach, które leczą wszystkie trzy z tych zaburzeń.
Ponieważ struktura mózgu jest skorelowana z funkcją mózgu, urazy określonych części głowy mogą powodować bardzo specyficzne zmiany w mózgu, które skutkują bardzo specyficznymi deficytami funkcji mózgu. Na przykład uszkodzenie lewego płata skroniowego może skutkować afazją — utratą zdolności wyrażania lub rozumienia języka mówionego i/lub pisanego — podczas gdy uszkodzenie lewego płata ciemieniowego może skutkować apraksją — utratą zdolności do sekwencjonowania ruchów w zadaniu .