İnsan beyni birbirine çok benzeyen iki yarım küreden oluşur. Birbirlerinden ince şerit şeklinde sinir liflerinden oluşan korpus kallosum (corpus callosum) adı verilen bir bantla sağ ve sol yarım küre olmak üzere ikiye ayrılan yarım küreler birbirlerine çok benzese de farklı uzmanlık alanlarına sahiptirler. 1861 yılında Fransız hekim Paul Broca beynin sol yarım küresinde ön lobda yanal yarığın hemen üzerinde görülen hasarın konuşmayı aksattığı fakat sağ yarımkürede buraya karşılık gelen yerin hasara uğraması durumunda konuşmada herhangi bir şekilde sıkıntı olmadığını ortaya koymuştur. Bu sebeple bu bölgeye Broca alanı adı verilmektedir. Konuşulanları ve yazılı sözcükleri anlama, yazma ile ilgili yetenekler sol yarım kürede yer aldığından bu bölgede oluşacak bir hasar sonucunda dil bozukluğu görülme olasılığı sağ yarım kürede oluşacak bir hasar durumuna oranla daha yüksektir (Atkinson, 2002).
Beyinden çıkan hareketi yönlendiren sinirler çapraz bir şekilde yer alır. Bu demektir ki beynin sol yarım küresi vücudun sağ tarafını, beynin sağ yarım küresi ise vücudun sol tarafını kontrol etmektedir. Aynı şekilde vücudun sağ tarafına gelen uyaranların beynin sol tarafını, vücudun sol tarafına gelen uyaranların ise beynin sağ yanındaki yarım küreye ilk olarak geldiğini söylemek mümkündür. Örneğin, sağ burun deliğine gelen ya da sağ göze gelen uyaranlar beynin sol tarafında, sol burun deliğine ya da sol göze gelen uyaranlar beynin sağ tarafında işlenmektedir.
Normal ve sağlıklı bir şekilde çalışan beyinde iki yarım küre arasındaki bilgi alışverişi korpus kallosum tarafından gerçekleştirilir. İki yarım küre arasında bilgi alışverişini sağlayan korpus kallosum herhangi bir nedenle işlevini yerine getiremediğinde ya da cerrahi bir müdahale sonucu ayrıldığında ayrık beyin denilen durum oluşmaktadır. Özellikle beynin iki yarım küresinin uzmanlık alanlarının ne olduğunu daha iyi anlayabilmek adına ayrık beyin hastaları olarak adlandırılan kişilerden elde edilen verilerin katkıları çok büyüktür. Roger Sperry ve arkadaşlarının 1981 yılında onlara Nobel ödülü getiren epilepsi hastaları üzerinde yaptıkları çalışmalar bu anlamda önemlidir. Sperry ve arkadaşları epilepsi hastalarında epilepsi nöbetlerinin etkilerinin bir yarım küreden diğerine yayılmasını önlemek için aradaki korpus kallosum’u kesmişler ve nöbetlerin şiddetini zayıflatma yoluna gitmişlerdir. İki yarım küre arasında iletişim bağını sonlandıran araştırmacılar böylelikle iki yarım kürenin bağımsız olarak nasıl çalıştıklarına dair bilgi edinme şansını da yakalamışlardır.
Ayrık beyin hastaları ile yapılan deneyde herhangi bir nesnenin şekli ekranda sağ tarafa yansıtıldığında kişi nesneyi ekranın arkasındaki alandan rahatlıkla seçebilmekte ve nesnenin ne olduğunu rahatlıkla söyleyebilmektedir. Çünkü ekranın sağ tarafına yansıtılan şeklin imgesi sağ göze gelmekte ve daha sonrasında vücudun sağ tarafından sorumlu olan beynin sol yarım küresine iletilmektedir. Beynin sol yarım küresinin konuşma ve sözel yeteneklerden sorumlu olduğunu bildiğimize göre bu noktada görülen şeklin ne olduğunu söylemek konusunda bir sıkıntı bulunmamaktadır. Aşağıdaki şekilde de görüldüğü üzere ekranın sağında topu gören ayrık beyin hastası gördüğü topu eliyle yoklayarak ekranın arkasındaki bölümden seçerek bulmuş ve aynı zamanda “bir top görüyorum” şeklinde gördüğünü sözel ifadeye çevirebilmiştir. Buraya kadar sağlıklı bir insandan farklı olarak karşılaşılan herhangi bir problem durumu bulunmamaktadır. Asıl problem nesne ekranın solunda yansıtıldığında ortaya çıkmaktadır. Şekildeki ikinci görselde de görüldüğü üzere ekranın sol tarafında yansıtılan çekiç fotoğrafı ile ilgili bilgi önce sol göze ve daha sonra beynin sağ tarafına iletilmektedir. Bu bilgiyi alan sağ yarım küre vücudun sol tarafını kontrol ettiğinden sol el ile ayrık beyin hastası ekranın arkasındaki kısımdan ekrandan gördüğü çekici el yordamıyla seçebilmektedir fakat gördüğü nesnenin ne olduğunu söyleyememektedir. Çünkü sağ ve sol beyin yarım küreleri arasında korpus kallosumun kesilmesi sebebiyle iletişim sonlandırılmıştır. Bu hastalarda şekille ilgili uyancılar beynin sağ yarım küresine geldiğinde sol beyinle herhangi bir iletişim olmadığından sağ beyin yarım küre de sözel yeteneklerle ilgili uzmanlaşmadığından hasta tepkisini “Hiçbir şey görmüyorum.” şeklinde ortaya koymaktadır.
Ayrık beyin hastalarıyla ilgili en önemli nokta sağ yarım küre tarafından algılanan şeyin, sol yarım kürenin bilinçli farkındalığına aktarılamaz oluşudur. Ayrık beyin hastalarıyla ilgili yapılan bir diğer deneyde de deneğin gözleri bağlanarak kişi için tanıdık bir nesne (diş fırçası, anahtarlık vb.) sol eline konulur. Bu nesnenin farkına varan ayrık beyin hastasının bu nesnenin nasıl kullanıldığını taklitle ortaya koyabildiği fakat ne olduğunu söylemekte zorlandığı görülmüştür. Eğer hastanın sağ eli nesneye dokunur ya da beyne nesneden herhangi bir anahtarlıktan gelen bir şıkırtı gibi sesle ilgili bir veri girişi olursa kişi nesnenin ismini kolaylıkla ifade edebilecektir (Atkinson, 2002).
Sağ yarım küre konuşamasa da bazı dil yeterliklerine sahiptir. Ayrık beyinli bir deneğe içersinde tanıdık nesnelerden oluşan bir liste gösterilir. Listedeki nesneler uzun bir süre gösterildikten sonra liste ortadan kaldırılır. Sağ yarımküreye ulaşması açısından bardak görseli ekranın solunda kısa bir süreliğine yanar. Denekten gördüğünü yazması ister ve denek gördüğünü yazmaya başlar. Vücut hareketlerinden bir şey yazdığının farkındadır fakat sorulduğunda iki beyin yarımküresi arasında iletişim olmadığından yazdığı şeyin ne olduğu konusunda hiçbir fikri olmadığını ifade eder. Sonuç olarak denek sadece listedeki sözcüklerden birini rast gele tahmin eder (Atkinson, 2002).
Görüldüğü üzere sol yarımküre daha analitik mantıksal ve gerçekçi çalışmaktadır. Sağ yarımküre ise sözel olmayan müzik ve çevresel sesler gibi daha çok görsel ve mekânsal görevlerde, yüzleri tanımada, duyguların algılanıp ifade edilmesinde etkin görev üstlenmektedir. Araştırmacılar sol yarım küreyi etkin kullanan kişilerin daha neşeli, sosyal,coşkulu ve kendine güvenli, çevrelerindeki olaylara daha olumlu bakan bir yapıda olduklarını, sağ yarım küresi etkin kişilerin ise yeni durumları tehdit olarak algılayan, daha çabuk stresin etkisinde kalabilen yapıda ve daha şüpheci olabildiklerini vurgulamaktadırlar (Morris, 2002).