JT Wall và J Xu đã tìm ra các cơ chế căn bản gây nên tính khả biến thần kinh. Và khả năng tái tổ chức lại các mạch nơron không phải là hiện tượng đột sinh chỉ xảy ra ở lớp vỏ não, mà còn xảy ra ở mọi cấp độ trong hệ thống phân cấp xử lý tín hiệu thần kinh.[38] Bản chất của vỏ đại não là chất xám. Vỏ não liên hệ với chất xám của tủy và thân não (hay còn gọi là cuống não) bằng các đường (hay các bó) chất trắng. Có các bó đi lên là những bó dẫn truyền cảm giác từ ngoại vi lên vỏ não; có các bó đi xuống là những bó vận động dẫn truyền xung động từ các vùng vận động trên vỏ não xuống thân não và tủy sống.[37] Như vậy chất xám của vỏ não không liên hệ trực tiếp và tức thời với bên ngoài mà qua trung gian là các đốt tủy sống và thân não mà chính nó chỉ huy, kiểm soát và tích hợp các đáp ứng phản xạ.[37] Ở thân não, phía trên nguồn gốc của các dây thần kinh sọ, còn có những đám chất xám không liên tục là các thể gối, các củ não sinh tư, các nhân thể vú.[37] Các cấu trúc này nằm xen trên đường đi của các đường thính giác, thị giác và khứu giác. Đồi thị (nội đồi) là một phức hợp các nhân có chức năng riêng, mỗi nhân nằm trên đường đi của các sợi thứ cấp dẫn truyền cảm giác nông, cảm giác sâu (cảm giác bản thể) và cảm giác đau.[37] Như vậy tất cả các đường cảm giác và giác quan đều bị gián đoạn ở các trạm chuyển tiếp dưới vỏ trước khi đi tới các vùng cảm giác của vỏ não mà mỗi vùng lại tương ứng với các cấu trúc chất xám dưới vỏ.[37] Các thể vân (vỏ sẫm và nhân đuôi) cùng với đồi thị tạo nên một hệ thống dưới vỏ.[37] Hệ thống này chịu sự chỉ huy của vỏ não, thông qua các bó ngoại tháp có chức năng điều hòa trương lực cơ, chi phối các động tác tự động và phối hợp, các vận động bản năng và vận động liên quan đến cảm xúc. Hệ thần kinh trung ương không phải là sự chồng xếp lên nhau của các đốt tủy sống, không phải chỉ là sự chắp nối của các bó dẫn truyền lên hay xuống. Ở người, sự phân đốt chỉ còn là dấu vết vì các đoạn của trục chất xám đã liên kết lại với nhau tạo nên những phức hợp chức năng. Đại não nằm ở cao nhất, là bộ phận liên hợp và tích hợp mạnh nhất. Các đường cảm giác tới vỏ não cũng như những sợi chỉ tới dưới vỏ được liên hợp ở rất nhiều vùng khác nhau trên vỏ não và nhờ có các mép xám và mép trắng chạy khắp mọi hướng đảm bảo sự liên hệ giữa hai bán cầu đại não, nên hoạt động của hai bán cầu được phối hợp và bổ sung cho nhau.[37] Để đảm bảo sự thống nhất của cơ thể và sự đáp ứng với môi trường, ngoài các cấu trúc liên hợp rất nhiều và rất hoàn thiện đã nêu ở trên, ở vùng hành - cầu não còn có cấu tạo lưới là một mạng sợi và tế bào thần kinh lấp vào các khoảng trống giữa các nhân xám trung ương.[37] Cấu tạo lưới có tác dụng điều hòa hoạt động của tủy sống qua các bó xuống tủy và có tác dụng hoạt hóa vỏ não qua các liên hệ đi lên. Nó là một hệ thống dẫn truyền không đặc hiệu, có chức năng điều hòa chung về hành vi, đặc biệt là các trạng thái thức - ngủ, cảnh giác. Chức năng của phần cao nhất của hệ thần kinh là mức vỏ não là một vấn đề hết sức phức tạp và cho đến nay, những điều chưa được biết còn nhiều hơn những điều được biết. Vỏ não không hoạt động đơn độc mà luôn luôn phối hợp với các mức thấp hơn của hệ thần kinh. Nếu không có vỏ não thì chức năng của trung tâm thấp hơn thường rất không chính xác. Vỏ não có khả năng chứa thông tin rất lớn và là kho lưu trữ trí nhớ rất lớn và nhờ đó, nó khiến cho các chức năng trở thành các hành động rất chính xác. Vỏ não không thể thiếu được đối với phần lớn quá trình tư duy mặc dù nó cũng không thể làm được việc này một mình: chính các phần thấp làm thức tỉnh, hoạt hóa vỏ não do vậy làm mở "ngân hàng trí nhớ" cho bộ máy tư duy của não. Và chính vì thế nên, những biến đổi trong các cấu trúc nơron đều mang tính hệ thống hóa và tạo ra những thay đổi có thể quan sát được trong bản đồ vỏ não.[37]