Η εμφάνιση της νευροπαιδαγωγικής συνδέεται αναγκαστικά με την εμφάνιση της νευροεπιστήμης, ένας όρου που συγκεντρώνει μια συλλογή επιστημονικών κλάδων που είναι υπεύθυνες για τη μελέτη του κεντρικού και παθολογικού νευρικού συστήματος (Ανατομία, Εμβρυολογία, Φυσιολογία, Βιοχημεία, Φαρμακολογία, Ψυχολογία και Νευρολογία) και στην οποία, επί του παρόντος, άλλοι πιο σύγχρονοι επιστημονικοί κλάδοι συμπεριλαμβάνονται, συμπεριλαμβανομένης της Επιστήμης Υπολογιστών ή της Βιομηχανικής.
Αυτή η διεπιστημονικότητα, που προσπάθησε να συνδυάσει το έργο βασικών και κλινικών επιστημόνων, ήταν ιδιαίτερα εμφανής στη δεκαετία του εξήντα και στις αρχές του εβδομήντα με πρωτοβουλίες όπως το International Brain Research Organization (IBRO), την υλοποίηση του διδακτικού προγράμματος αυτού του κλάδου, Neuroscience Research Program, στο Institute of Technology στη Massachusetts στο Cambridge, ή στη δημιουργία του Society for Neuroscience, επίσης στην Αμερική (Paz et al. 2019, p. 209).
Αν και η προέλευσή της έχει σημαντικό βιοϊατρικό νόημα, χαρακτηριζόμενη από τη μελέτη του νευρικού συστήματος από διαφορετικές ειδικότητες, είναι επί του παρόντος ζωτικής σημασίας για πολλούς άλλους κλάδους όπως η ηθική, η οικονομία, η πολιτική ή η εκπαίδευση (Farah, 2013).
Το νευρικό σύστημα αποτελείται από τον εγκέφαλο, το νωτιαίο μυελό και τα νευρωνικά δίκτυα. Ο στόχος της νευροεπιστήμης είναι να κατανοήσει πώς λειτουργεί το νευρικό σύστημα για να παράγει και να ρυθμίζει συναισθήματα, σκέψεις και συμπεριφορές, καθώς και βασικές σωματικές λειτουργίες (Kandel et al. 2013). Το νευρικό σύστημα είναι το δίκτυο μέσω του οποίου τα μηνύματα που φτάνουν και φεύγουν από τον εγκέφαλο ταξιδεύουν, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη λήψη αποφάσεων.
Κατά τη διάρκεια του εικοστού αιώνα γίναμε μάρτυρες της πιο επαναστατικής περιόδου στην ανάπτυξη και εγκαθίδρυση της Νευροεπιστήμης ως κλάδου, τόσο στην έρευνα όσο και στην κλινική. Ήταν τέτοια η εξέχουσα θέση αυτής της επιστήμης, που η τελευταία δεκαετία των 90s ορίστηκε ως «Η δεκαετία του εγκεφάλου». Για να τονίσει αυτό, ο Kolb κάνει έναν προβληματισμό που συμφωνεί με αυτήν την ιδέα: «Ο εικοστός αιώνας ανήκει στη Νευροεπιστήμη».
Ωστόσο, ένα από τα κύρια παράδοξα που προκύπτουν από αυτή την έκρηξη είναι η απόδειξη ότι η γνώση μας, σχετικά με τη λειτουργία του εγκεφάλου, απέχει πολύ από το να είναι ολοκληρωμένη (Howard-Jones, 2014).