Οι αλλαγές εγκεφάλου δεν είναι ένας τεχνικός όρος με συγκεκριμένη αναφορά. Ως εκ τούτου, μπορεί να αναφέρεται σε αρνητικές αλλαγές στον εγκέφαλο όπως ατροφία, άνοια, εγκεφαλικά επεισόδια, επιληπτικές κρίσεις και όγκους και όλες τις επιπτώσεις που προκαλούν. Μπορεί, ωστόσο, να αναφέρεται επίσης σε θετικές αλλαγές στον εγκέφαλο, όπως η μάθηση, ο σχηματισμός αναμνήσεων και η φυσιολογική ανάπτυξη.
Οι θετικές εγκεφαλικές αλλαγές αποτελούν μέρος της φυσιολογικής ανάπτυξης των ανθρώπων. Αν και η νευρική πλάκα – το πρώτο βήμα στον σχηματισμό νευρώνων και εγκεφάλου – εμφανίζεται την 16η ημέρα της ανάπτυξης ενός εμβρύου, ο εγκέφαλος δεν φτάνει στο μέγιστο βάρος του μέχρι την ηλικία περίπου 19-21 ετών. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, η αλλαγή είναι σε εξέλιξη.
Εκτός από τη φυσιολογική φυσική ανάπτυξη του εγκεφάλου, υπάρχουν και άλλες θετικές αλλαγές που συμβαίνουν. Ο όρος νευροπλαστικότητα συλλαμβάνει το γεγονός ότι η μάθηση και η απομνημόνευση έχουν ως αποτέλεσμα φυσικές αλλαγές στον εγκέφαλο. Μπορούν να σχηματιστούν νέες νευρικές οδοί και πρόσθετες συνάψεις μπορεί να σχηματιστούν μεταξύ των νευρώνων. Δηλαδή, η μάθηση και ο σχηματισμός αναμνήσεων προκαλεί φυσικές αλλαγές στον εγκέφαλο.
Οι αρνητικές εγκεφαλικές αλλαγές μπορεί να είναι αποτέλεσμα γήρανσης, τραυματισμού ή ασθένειας. Η γήρανση επιφέρει το συναπτικό κλάδεμα, την εξάλειψη των ασθενέστερων συναπτικών συνδέσεων και τον θάνατο νευρώνων που δεν εμπλέκονται στη λήψη ή τη μετάδοση πληροφοριών. Η νευροφλεγμονή σχετίζεται επίσης με τη γήρανση, ανεξαρτήτως ασθένειας, αλλά είναι επίσης μια φυσιολογική εγκεφαλική αλλαγή που συνδέεται με συγκεκριμένα νευρολογικά ζητήματα, όπως το εγκεφαλικό επεισόδιο, η σκλήρυνση κατά πλάκας, η μηνιγγίτιδα και το εγκεφαλικό τραύμα.
Η άνοια—η οποία μπορεί να προκληθεί από πολλά διαφορετικά πράγματα, όπως η νόσος του Alzheimer, το Parkinson/Lew Body, το εγκεφαλικό επεισόδιο, ο τραυματισμός στο κεφάλι, η σκλήρυνση κατά πλάκας, ο αλκοολισμός, η σύφιλη, το νευροAIDS, ο χρόνιος υποθυρεοειδισμός, η νόσος του Huntington ή η ανεπάρκεια βιταμίνης Β12—είναι στενά συνδέεται με εκφυλιστική νόσο του εγκεφάλου. Αυτό χαρακτηρίζεται από έναν αριθμό εγκεφαλικών αλλαγών, όπως βήτα-αμυλοειδείς πλάκες, νευροϊνιδικά μπερδέματα και εγκεφαλική ατροφία στους περισσότερους ανθρώπους. Τον Ιανουάριο του 2009, μια νέα μελέτη έδειξε ότι ο εγκέφαλος των ατόμων που πάσχουν από διαβήτη και εμφανίζουν άνοια όπως το Αλτσχάιμερ διαφέρει από τα άτομα χωρίς διαβήτη που εμφανίζουν Αλτσχάιμερ. Αντί για τις βήτα-αμυλοειδείς πλάκες, εκείνοι με διαβήτη εμφάνισαν τραυματισμό αρτηριδίων και πρήξιμο του νευρικού ιστού.
Άλλες αρνητικές εγκεφαλικές αλλαγές προκύπτουν από τον εθισμό, ο οποίος προκαλεί αλλαγές στη χημεία του εγκεφάλου. Η διαταραχή μετατραυματικού στρες (PTSD) και η κατάθλιψη προκαλούν επίσης αλλαγές στη χημεία του εγκεφάλου. Η ικανότητα να επηρεάζει τη χημεία του εγκεφάλου χρησιμοποιείται επίσης με καλό αποτέλεσμα σε φαρμακευτικά προϊόντα που θεραπεύουν και τις τρεις αυτές διαταραχές.
Επειδή η δομή του εγκεφάλου συσχετίζεται με τη λειτουργία του εγκεφάλου, οι τραυματισμοί σε συγκεκριμένα μέρη του κεφαλιού μπορεί να οδηγήσουν σε πολύ συγκεκριμένες εγκεφαλικές αλλαγές που έχουν ως αποτέλεσμα πολύ συγκεκριμένα ελλείμματα εγκεφαλικής λειτουργίας. Για παράδειγμα, η βλάβη στον αριστερό κροταφικό λοβό μπορεί να οδηγήσει σε αφασία – απώλεια της ικανότητας έκφρασης ή κατανόησης της προφορικής και/ή γραπτής γλώσσας – ενώ η βλάβη στον αριστερό βρεγματικό λοβό μπορεί να οδηγήσει σε απραξία – απώλεια της ικανότητας αλληλουχίας κινήσεων σε μια εργασία .