有时，截肢患者会出现幻肢症状（phantom limb）——以为截去的肢体仍然存在，并感到它传来强烈的痛、痒等感觉。美国神经科学家维莱亚努尔·S·拉马钱德兰（Vilayanur S. Ramachandran）曾针对有过幻肢感的患者进行了一项研究，其中一位患者名为汤姆——他失去了一只手臂。
实验中，拉马钱德兰发现，如果触摸汤姆的脸，他会感到研究人员似乎也在触摸他已经失去的手指。实际上，身体的每一部分，都对应着大脑体感皮层（somatosensory cortex）的一块特定区域，而与手相对应的区域，紧邻脸部对应的区域。于是，拉马钱德兰推断，汤姆的体感皮层已发生了明显改变。
拉马钱德兰总结说，由于汤姆的那只手已经失去，不可能再向体感皮层输入神经信号，于是负责处理脸部信号的区域，就接管了原来处理手部输入信号的区域。因此，当研究人员触摸汤姆的脸时，会使他觉得有人也在触摸他断肢上的手指。
上述神经回路的重新连接体现了神经可塑性（neuroplasticity），说明成年人的大脑具有自我改变和重塑的能力（参见《环球科学》2009年第4期《科技重塑大脑》一文）。科学家发现，成年人大脑的可塑性远比预计的强。我们的日常行为和周边环境，都能引起大脑神经回路的重新连接、功能重组和位置的改变。有些人甚至认为，不同的思考方式也足以重塑大脑。
现在，研究人员已经知道，新神经元的产生（即神经发生，neurogenesis）是成人大脑的一个基本特征。研究显示，与学习和长时记忆高度相关的海马区，是神经发生最活跃的脑区之一。
参与处理气味信息的嗅球（olfactory bulb），也是神经发生比较活跃的脑区。然而，并非所有的新生神经元都能存活，事实上，它们中大多数都会迅速凋亡（参见《环球科学》2009年第4期《拯救新生脑细胞》一文）。新细胞的存活不仅需要营养，还得和成熟神经元形成突触连接。科学家希望找出影响神经发生速率和新生脑细胞存活率的各种因素——脑力和体力锻炼都能促进神经元的存活。