大腦單側優勢
腦的研究學者早就發現大腦分為左右半球，但是又不是截然分開的，中間是由胼胝體將其連線的，胼胝體約由兩億纖維組成，胼胝體以每秒40億個神經衝動的速度在兩半球之間傳遞信息，保證左、右兩個半球在功能上的統一。歷史上，曾出現裂腦人的個案研究，裂腦人的大腦聯合部被割斷，兩個半球成為獨立的結構，美國著名腦科學家斯佩里博士潛心研究裂腦人，於1981年獲得了諾貝爾醫學生理學獎。自從斯佩里博士開始研究大腦兩半球功能後，有關這一方面的研究發現層出不窮，人們越來越認識到左腦的功能是計算，是思想的大腦；而右腦的功能是模擬。左腦有固定的職責分工，是意識的大腦；右腦從總體上發揮作用，沒有固定的職責分工，是無意識的大腦。左腦著眼於未來，越過現在，計畫和預測將來的行為；右腦著眼於過去，注重形象形成的那一段時間，並運用現在和過去。
兩側結構差異
初看起來腦的兩半球非常相似，但實際上，兩半球在結構和功能上都有明顯的差異，從結構上說，人的大腦右半球略大於和重於左半球，但左半球的灰質多於右半球；左右半球的顳葉具有明顯的不對稱性；顳葉的不對稱性是和丘腦的不對稱性相關的；各種神經遞質的分布，左右半球也是不平衡的。
兩側功能差異
大腦兩半球在功能上不對稱，大約有99.99%的成年人與語言相關的機能一側化在左半球，如說話、寫作、言語溝通和語言理解等。在數學、時間、節奏判斷和協調複雜運動順序等方面也是左半球的功能。研究表明，當在執行一項知覺任務時，腦波、血流量以及葡萄糖消耗量都說明右半球的活動增多，而在說話或者在計算時，左半球的活動增多。還有測驗也證實當給右半球閃現圖片時，大多數人識別得更快而且更準確。而左半球對閃現的字詞有更快更準確的識別能力。如果一個詞閃現給右半球，那么這種知覺可能需要零點幾秒甚至更長，在此時間內信息將通過胼胝體被送抵更語言化的左半球。
從功能上說，在正常情況下大腦兩半球是協同活動的。進人大腦任何一側的信息會迅速地經過胼胝體傳達到另一側，作出統一的反應。近30年來，由於割裂腦(split-brain)的研究，提供了在切斷胼胝體的情況下，分別對大腦兩半球的功能進行研究的重要資料。切斷胼胝體是為了防止癲癇病的惡化，使病變不致由腦的一側蔓延到另一側。由於胼胝體被切斷兩半球的功能也被人為地分開了。每個半球只對來自身體對側的刺激作出反應，並調節對側身體的運動。這樣，人們就有可能單獨研究兩個半球的不同功能。
兩側性別差異
大多數男性傾向在左半球顯示更大的語言偏側化，因為對他們來說，語言功能被顯著和主要地歸屬於左邊大腦。相反，女性語言功能顯示較少的偏側化，而她們兩個半球傾向於更均勻的分配。這樣的腦部偏側化的差異部分說明女性在某些語言技能測試上經常表現出來的優勢，比如說話的停頓和流利的測試。
男性和女性在信息加工可能存在差異。如在一個功能性磁共振成像研究中，在辨別詞語正誤時進行掃描，結果發現，男性腦部左半球被激活，而女性則同時使用兩側大腦。這種性別差異的意義非常明顯。考慮到這可能與胼胝體的比例大小的差異相關。女性的胼胝體更大，可能允許控制言語部分大腦之間的聯結更強。從而可以解釋為什麼女孩言語能力出現的比男孩稍早些。在得出這樣一個結論之前的備擇假設女孩的言語能力出現的比男孩早的原因可能是女嬰接收到比男嬰更多的談話鼓勵。從而這個更多鼓勵的早期經歷，可能推動大腦某些部分的發育。因此，腦部在生理上的差異可以是社會和環境因素影響的反映，而不是男性與女性在行為上的差異所導致的。在這點上，知道這些備擇假設孰是孰非是很重要的。
割裂腦的研究
實驗過程
裂腦研究一名進行過割裂腦手術的男性被試坐在螢幕前面，螢幕擋住了被試的視線，使他看不見自己的手。他的視線注視著螢幕中央的一個點，然後在螢幕的左側快速閃現一個單詞“螺母”（nut)。這時詞的視覺形象將投射在腦的右側。結果發現，被試用左手很容易從看不見的物體中把螺母拿出來，但不能說出在螢幕上短暫呈現的單詞是什麼。原因是語言是由左半球控制的，而螺母的視覺形象沒有傳送到左半球。當詢問被試時，裂腦病人似乎沒有覺察到他的左手在做什麼。
而在圖B的測驗情境中，在螢幕上快速呈現單詞“ha一band”，使hat投射到右半球band投射到左半球。當問被試看到了什麼單詞時，被試回答說“band”當問到是什麼樣的“band”時，他只是猜測說“rubberband”或"rock band“等。可見由右半球知覺到的”hat“，並沒有傳送到左半球的意識中。如果將被試的雙眼蒙上，並把一些熟悉的物體(如梳子、牙刷)放在被試的左手，他知道是什麼，並用手勢表示出來，但不能用言語進行表達。如果問他在擺弄物體時他在做什麼，他什麼也說不出來。
在圖C中，先給被試呈現一些常見的物體，如刀子、杯子、書等，使它們同時投射到兩半球。然後將這些物體拿開，只在視野左側短暫呈現其中的一個詞，如“書”，使之投射在右半球。如果讓被試寫下自己看到的東西，他會用左手寫下單詞“書”，如果問他左手寫了什麼，他一無所知，並猜測說“杯子”，被試通過自己的書寫動作知道自己在書寫，但不能說出他寫了什麼。
實驗結論
裂腦研究說明，兩半球可能具有不同的功能，右腦比較沉默，多用來辨認形體；左腦比較積極，長於語言功能。語言功能主要定位在左半球，該半球主要負責言語、閱讀、書寫、數學運算和邏輯推理等。而知覺物體的空間關係、情緒、欣賞音樂和藝術等則定位於右半球。但應該指出的是，大腦兩半球功能的一側化，並不是絕對的。近年來的許多研究發現，右半球在語言理解中同樣起重要作用。在加工複雜程度不同的句子時，右半球上與左半球經典的語言區對應的部位也得到激活，只是激活的強度低於左半球。
