大脑半球的疾病或功能障碍可以是器质性的(有明确的结构性,化学性或代谢性机制),或者是非器质性的(原因不明).重性精神病与许多行为障碍属于后一类.

　　器质性大脑功能障碍的分布可以是局灶性的或者是全面性的.大多数局灶性障碍都是由结构性异常所引起(例如,占位性病变,脑卒中,脑外伤,发育不良,瘢痕),通常只影响大脑皮层局部的功能.相比之下,大多数全面性的障碍是由代谢-化学性障碍,或播散的结构性病变所造成(例如,弥漫性炎症,血管病变或播散的癌肿).全面性的病变能引起大脑感觉与行为功能许多方面的改变,而且还时常影响到一些皮层下的系统,干扰觉醒水平,导致木僵或昏迷,或干扰意识性思维的正常整合,引起谵妄或痴呆.某些功能障碍,例如失用症与遗忘症,既可以由脑部局灶性病变引起,也可以由弥漫性病变产生.

　　大脑皮层有大片的区域是属于联合区皮层,而专门表达感觉和运动功能的初级感觉区与运动区所占的比例很小.感觉区直接接受来自周围感受器的体感,听觉,视觉和嗅觉的刺激,并且将信息转达至运动区.后者再将运动信号传达到各横纹肌,以调节随意的身体活动.大脑皮层的其余部位由联合区皮层与边缘系统皮层所组成,它们共同将各种感觉体会与天性及后天获得的记忆进行整合,创造发展学习,思维,表达与行为.

　　局灶性脑部病变所产生的临床影响主要取决于病变的部位和受损组织的数量.功能恢复的关键则是在于多余贮备的程度,适应,剩余的大脑的可塑性以及病人的年龄.

　　在成人中,有关体感,视觉功能和运动控制的初级皮层感觉区和运动区以及传导通路都已高度地单侧化,几乎不存在多余贮备；遭到直接损害时通常至少会留下某些永久性的障碍.过了儿童时代早期,言语功能和空间认知功能也愈来愈单侧化,没有多余贮备.虽然来自左耳或右耳的听觉可以到达双侧的颞叶皮层,但是有证据提示左侧大脑半球是主侧.联合区皮层的许多各自分开的区域都具有或多或少重叠的功能；它们的这种功能上的多余贮备往往可以使一部分脑区在功能上起到代偿受损脑区的作用(称为适应作用).在40岁以下的人群中适应作用较为常见.

　　可塑性是指脑部某些区域能引起功能上的改变,后者取决于刺激的性质和当事人的年龄.例如,在人的一生中,海马的活动过程能将新的观念与感受转化为永久的记忆.在成人受到脑部损伤后,大脑的可塑性有助于思维,动作和感觉功能的重新学习,虽然作用的程度不高.最能表现出可塑性的是正在发育中的大脑；例如,不满8岁的儿童倘若作为主侧的左侧大脑半球遭受严重的损害,其右侧半球通常能担当起近乎正常的言语功能.

　　额叶　额叶影响学习到的运动活动和表达性行为的计划与组织.一侧大脑半球的中央前回,加上就在它前面的运动前区与辅助运动区,共同管理对侧一半身体的技巧性肌肉活动的调节.运动前区和辅助运动区皮层也调控同侧的技巧性运动行为,例如击高尔夫球的动作.涉及运动前区的癫痫发作典型地表现为头,眼,躯干与肢体的对侧转动；起源于中央前回的癫痫发作则引起经典的Jackson型局限性运动性发作.

　　位于较前的额前区的损害所引起的行为改变,视病变的定位,大小和发展的速度而有所不同.单侧的,直径＜2cm的病变,除了诱发癫痫发作,几乎从不引起症状.较大的病变,除非它们发展过快(数周或数月,而不是数年)或者累及双侧的额叶,也可能不产生症状.患有额叶底部较大病变的病人会表现出淡漠,对外界刺激不起注意,对自己的行为可能产生的影响无动于衷,有时还有二便括约肌失控.额极或额叶前外侧病变的患者常对自己行为带来的后果不加考虑,容易分心,表现欣快,轻率,往往很粗俗,不顾社交礼节.双侧额前区遭到急性外伤后,喧闹多语,烦躁不安,以及干扰社会秩序的行为可持续数天或数周,通常能自发地消退.

　　顶叶　顶叶的中央后回整合各种体感刺激,达到对物体的形状,质地和重量正确的辨认.较为后外侧的区域提供正确的视觉空间关系的感知,并将相关的感知与其他的感觉进行整合,创造出对移动物体轨迹的意识.对身体各部位所处在的位置的意识也起源于这部位.在主侧(左侧)半球内,下顶叶区执行数学计算功能,并与言语辨认及文字记忆有密切联系.副侧(右侧)顶叶整合左半侧身体与其环境的空间感知.

　　中央后回较小的病变引起对侧手和躯体发生形体辨别觉障碍(触觉辨认障碍).主侧(左侧)半球顶叶下部较大的病变通常伴有严重的失语；较轻的损害可引起失用,计算困难以及有时候左-右不分与失写.副侧顶叶急性损伤会使病人对左半身及其环境丧失感知,而对自己疾病的严重性产生忽视或失认.某些病人,特别是患有右侧顶叶较大病变的老年人,会否认他们左半身明显存在的瘫痪.他们之中有些人会陷入全面的精神错乱.另一些病变较小的病人则在执行已经学会的动作操作时表现出混乱；这种空间-用手操作的障碍称为失用症.穿衣服以及其他一些学得很好的活动往往都不能执行.

　　颞叶　颞叶的活动涉及视觉辨认,听觉感知,记忆与情绪.患有右侧颞叶后天性单侧损害的病人通常会丧失对非言语听觉刺觉(例如音乐)的敏感度.左侧颞叶的损害则会严重地影响言语的认识,记忆与形成.患有颞叶内侧边缘-情绪部位痫性灶的病人通常会发生部分性复杂性癫痫发作,其特征是无法控制的感情以及异常的自主神经,认知或情绪功能.偶然,这些病人会发生性格改变,特征性的表现是幽默感的丧失,对宗教哲理的入迷,以及强迫性思维与行为；男性病例还可有性欲的减退.