การพัฒนาระบบประมวลผลแบบโครงข่ายประสาทเทียมนั้น จะอิงกับแนวทางการประมวลผลของสมองของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น ความเข้าใจในคุณลักษณะเชิงกายภาพ และเชิงพฤติกรรมขององค์ประกอบต่างๆ ในสมองของสิ่งมีชีวิตจึงเป็นสิ่งจำเป็น
หน่วยรากฐานของสมองคือ เซลล์ประสาท(neuron) สมองของมนุษย์ประกอบไปด้วยเซลล์ประสาทจำนวนอย่างน้อยในระดับแสนๆ ล้านเซลล์ในแง่ของการทำงานนั้น เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์คือ หน่วยประมวลผลอย่างง่ายๆ ซึ่งรับสัญญาณและรวมสัญญาณที่ถูกส่งมาจากเซลล์ประสาทอื่นๆ แต่ละเซลล์ประสาทจะมีส่วนหลักๆ อยู่ ๓ ส่วน คือ
๑. ตัวเซลล์ซึ่งเรียกว่า โซมา (soma) มีลักษณะเป็นรูปทรงพีระมิด หรือทรงกระบอก
๒. เดนไดรต์ (dendrite) เดนไดรต์คือ เส้นใยบางๆ ที่เซลล์ประสาทใช้รับสัญญาณ ไฟฟ้าเข้าสู่เซลล์ แต่ละเซลล์ประสาทจะมีเดนไดรต์จำนวนมากจัดตัวเป็นลักษณะเหมือนกิ่งไม้
๓. แอกซอน (Axon)แอกซอนคือ สายส่งผ่านสัญญาณทรงกระบอกขนาดยาวและใหญ่ ที่เซลล์ประสาทใช้เป็นทางส่งสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทอื่นๆส่วนปลายของแอกซอนจะแตกออกเป็นกิ่งก้านย่อยๆ โดยที่ส่วนปลายของแต่ละกิ่งก้านเหล่านี้ลักษณะเป็นปม และจะไปจ่ออยู่จนเกือบสัมผัสกับปลายของเดนไดรต์หนึ่งของเซลล์ประสาทเซลล์อื่น
บริเวณที่เป็นรอยต่อระหว่างปลายของแอกซอนกับปลายของเดนไดรต์เรียกว่า ไซแนปส์(Synapse) สัญญาณไฟฟ้าที่ถูกส่งมาถึงปลายของแอกซอนจะกระตุ้นให้เกิดการส่งผ่านสัญญาณในเชิงเคมีผ่านซิแนปส์ สัญญาณเชิงเคมีดังกล่าวจะถูกเดนไดรต์ตีความเป็นสัญญาณไฟฟ้าวิ่งเข้าสู่เซลล์ประสาทต่อไป
คุณลักษณะสำคัญของไซแนปส์คือความแรงของสัญญาณที่ถูกส่งผ่านจะขึ้นอยู่กับความเหนียว-แน่นของการเชื่อมต่อ และสัญญาณที่ถูกส่งผ่านไซแนปส์อาจถูกทำให้มีสภาพเป็นสัญญาณกระตุ้น(excitory) หรือสัญญาณกด (inhibitory) ก็ได้ ขึ้นอยู่กับชนิดของสัญญาณเชิงเคมีที่ถูกกระตุ้นให้เคลื่อนผ่านรอยต่อ ซึ่งแต่ละประสาทอาจรับสัญญาณมาจากหนึ่ง ๑๐,๐๐๐ ซิแนปส์ หรือมากกว่า
สัญญาณจากเดนไดรต์ต่างๆ จะรวมกันวิ่งเข้าสู่ตัวเซลล์ประสาท และหากสัญญาณรวมมีความแรงเกินค่าระดับ (threshold) ของเซลล์ประสาทนั้น ๆเซลล์ประสาทก็จะยิง (fire) สัญญาณออกทางแอกซอนต่อไป กระบวนการเรียนรู้ในสิ่งมีชีวิตจะมีผลให้เกิดการสร้างไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทขึ้นมาใหม่ หรือไม่ก็ทำให้เกิดการปรับเปลี่ยนสภาพและความเหนียวแน่นของไซแนปส์ต่างๆ ที่มีอยู่ นั่นคือ ความรู้ได้ถูกเก็บไว้ในลักษณะที่กระจายไปตามไซแนปส์ต่างๆ ในโครงข่ายของเซลล์ประสาทนั้นเอง อาจกล่าวได้ว่า โครงข่ายประสาทของสิ่งมีชีวิตทำงานตามโปรแกรมที่มีลักษณะกระจายไปทั่วโครงข่ายของเซลล์ประสาทและโครงข่ายประสาทของสิ่งมีชีวิตไม่ได้ทำงานแบบเป็นลำดับขั้นตอน (sequential)
