Die historisch erste und immer noch wichtige Methode, um im übertragenen Sinne Licht ins Dunkle des Gehirns zu bringen, ist bereits in dem einleitenden Artikel vorgestellt worden: die Elektroenzephalografie. Eine neuartige Methode bringt tatsächlich Licht ins Gehirn – und treibt die Hirnforschung voran: Die Optogenetik. Dazu gesellen sich etliche weitere Untersuchungsmöglichkeiten. Die wohl am häufigsten angewandten Methoden bedienen sich der Computertomografie; insbesondere ist das die funktionelle Magnetresonanztomografie. Zudem wertet man mittlerweile auch die Magnetfelder des Gehirns aus,, stimuliert es mit Magnetfeldern und elektrischen Strömen durch den Schädelknochen hindurch, und man simuliert Funktionen, um die entsprechenden biologischen Mechanismen zu entschlüsseln.

• Optogenetik hat die Hirnforschung hinsichtlich der Aufklärung von Funktionen auf neuronaler Ebene um riesige Schritte vorwärts gebracht.

• Transkranielle Stimulationen verschiedener Art ermöglichen die nicht-invasive Einkopplung von Signalen ins Hirn.

• Tomographische Methoden erzeugen Schnittbilder. Neu bei fMRT und PET gegenüber Röntgen-CT: Es lassen sich Stoffwechselvorgänge – und damit Abläufe von Gehirnaktivitäten – darstellen,

• Richtungsabhängige Messungen von Diffusions-Stoffwechselvorgängen (DTI) sind in der Lage, den Verlauf von Nervenfaserbündeln im Gehirn darzustellen, ein Schritt hin zum Konnektom.

• Optoakustische Tomografie ermöglicht eine präzise nichtinvasive 3D-Tiefendarstellung von Geweben.

• Computer finden Muster in riesigen Datenmengen, erlauben neuartige virtuelle Umgebungen für die Hirnforschung – auch bei Tieren.