20世紀50年代，加州理工學院教授斯佩裏真正確立了左右腦分工的概念。在他和他的學生試圖切斷貓和猴子連接左右腦的所有神經線路後，這些動物仍然正常生活，它們可以訓練兩個半球以相反的方式完成相同的任務。結果表明，左腦也有右腦的功能，右腦也有左腦的功能，只是分工和側重點不同。腦優勢的臨床研究始於腦裂畸形的實驗觀察。自然腦損傷會導致大腦分裂。在腦損傷患者中觀察到，左側腦損傷導致右側腦功能喪失，主要是語言功能喪失，但不影響右側腦功能。同樣，右側腦損傷導致左腦功能喪失，患者可表現為服裝失用癥，因分不清左右而穿反衣服，不能繪制圖表，視覺認知受損，說明左右半球獨立或功能分離。腦裂畸形的主要來源是癲癇患者。為了防止左右半球之間的擴散，減弱癲癇的強度，常采用切除患者胼胝體的方法，術後患者變成腦裂畸形。當畫面在裂腦人的視覺左半部閃現時，患者無法說出畫面中物體的名稱，因為視覺圖像投射到右半球，而右半球沒有言語功能，但患者可以用壹些非言語形式表明他們感知到了物體，比如用手收集與畫面相同的物體。說明患者的右視力是好的，更重要的是語言中樞位於左半球。在正常人身上，由於胼胝體的作用，兩個半球的功能是聯系在壹起的，所以無論物體出現在視野的哪壹側，都可以用文字說出物體的名稱。
以正常人為實驗對象，主要通過研究左右腦認知神經生理相關的正常行為，如對側面呈現刺激的知覺實驗，來闡明大腦優勢的存在。實驗結果提示，大腦越是壹側參與某項認知活動，其註意到對面感受野的活動就越大，從而導致感覺不對稱的增加。最近，大腦成像技術，如局部血流圖和正電子發射斷層掃描，已被用於觀察特殊的感覺活動。這些技術可以指示認知過程中神經活動增強的區域，但增強的神經活動標記了什麽仍不清楚。研究正常個體是可行的，研究對象容易獲得，研究個體間的差異如性別、年齡、認知水平、家族史、利手等。，並且有可能通過左右腦差異的定量評分來研究半球不對稱性的程度。從結構上看，人腦的右半球比左半球略重，但左半球的灰質比右半球多；左右顳葉有明顯的不對稱性；顳葉的不對稱與丘腦的不對稱有關。各種神經遞質在左右半球的分布也是不平衡的。
從功能上講，正常情況下，大腦的兩個半球相互配合，進入大腦任壹側的信息都會迅速通過胼胝體傳到另壹側，做出統壹的反應。裂腦研究表明，大腦的兩個半球可能有不同的功能。語言功能主要位於左半球，負責語言、閱讀、寫作、數學運算和邏輯推理。感知對象的空間關系、情感、音樂欣賞、藝術都位於右半球。
大腦的功能有單方面的優勢，但也不是絕對割裂的。近年來，許多研究發現，右半球在語言理解中也起著重要作用。在加工不同復雜程度的句子時，右半球對應左半球經典語言區的部分也被激活，但激活強度低於左半球。
這壹段話是從彭勇2001歲《普通心理學腦功能不對稱理論(修訂版)》中總結出來的:大腦的壹側優勢與遺傳有壹定關系，但主要是在後天的生活實踐中形成的。2 ~ 3歲左右腦損傷結果差不多，因為當時壹側優勢尚未建立；10 ~ 12歲時，如果左半球受傷，可以在右半球建立語言中樞；成年人，左側語言優勢已經建立，左半球的損傷導致不可修復的語言障礙。此外，早期腦損傷的功能恢復比晚期腦損傷快，因為在生命早期，神經系統的可塑性很大，此時大腦半球尚未特化或特化不明顯。
從解剖學圖形上看，大腦的兩個半球並不是鏡像對稱的，這是功能不對稱的基礎。第壹顳回的後表面，也就是顳面，存在最可靠的形態不對稱，是語言合成的核心部分。左側顳面較大，超過右側顳面約40%。其他不對稱部位，如大腦左側裂長，標高水平低，額頂葉後區大，枕葉後端寬。左右半球功能不對稱的本質是什麽？起初，人們用言語-非言語或言語-視覺來區分左右半球的功能分離。這種分類無法解釋壹些較新的數據。例如，在壹些具有空間特征的刺激中，對英文筆跡的識別與右半球的功能有關，而對印刷體和東方表意文字的識別則與左半球有關。再比如，我感覺那些有順序、有時間順序的非語言刺激對左半球的依賴大於右半球，而壹些聽覺刺激如音樂旋律的感受對右半球的依賴更大。因此，兩個半球不對稱的本質區別更準確地描述為時間圖的分解-合成或功能分離。也就是說，左半球按照時間順序排列的分解刺激所加工的信息是專門化的，比如語言和語法技能；右半球專門從事合成刺激加工的信息，持續形成統壹的圖像，如對旋律、三維物體的感知。當然，左右半球的功能不對稱存在個體差異。例如，在缺乏音樂素養的個體中，旋律感知往往取決於右半球的作用，但在音樂家中，它包括左半球的作用，反映出音樂家可以更大程度地利用大腦的分析過程。兩個半球的差異是絕對的還是相對的？也就是說，不清楚是否每個大腦半球都有能力處理由另壹個大腦半球專門處理的信息。雖然兩個半球都有處理語言刺激的能力，但不代表處理方式完全壹樣。左半球可以在分析模式下處理，而右半球可以在整體模式下處理。我們只能辯證地認為兩個半球的差異是相對的而不是絕對的，但我們缺乏足夠的實驗證據。此外，我們不知道大腦功能不對稱存在於神經系統的哪個水平。
動物大腦是否存在功能不對稱？根據傳統觀念，語言被認為是大腦功能不對稱的基礎。動物沒有明顯的語言，所以不存在大腦功能不對稱。但最近的研究表明，動物大腦存在功能不對稱，靈長類動物左右半球之間存在解剖和功能不對稱。比如黑猩猩的左外側裂比右外側裂長，但兩者的差異比人類小。在發聲動物金絲雀中，左半球損傷對歌唱的影響遠大於右半球損傷。除了靈長類和鳥類，其他動物如貓、兔、大鼠和小鼠都存在腦功能不對稱效應。在猴子和老鼠中，也存在爪偏好，與人類的手偏好不同的是，左右興趣的個體數量基本相同，而在人類中，右利手的人明顯占多數。這些觀察挑戰了語言是大腦功能不對稱基礎的傳統理論。可見，腦功能不對稱的神經生物學基礎的闡明僅僅是個開始。