뇌과학의 발전으로 뇌와 마음이라는 이분법적인 시각에서 벗어나 통합된 방식으로 뇌와 마음을 볼 수 있게 되었다. 마음을 통해 뇌의 에너지 흐름과 정보처리를 조절하게 되면, 궁극적으로 마음이 뇌를 바꿀 수 있게 됨는데, 이를 신경가소성이라고 부른다. 따라서 수행을 통해 마음을 집중하여 의도적으로 에너지와 정보를 흘러가게 하면 뇌의 활성화 상태와 구조가 바뀌게 된다. 우리의 두뇌는 약 1.5Kg의 무게가 나가며 1조 1천억 개 이상의 세포와 1천억 개 이상의 신경세포(neuron)로 구성되어 있다. 각 신경세포는 시냅스를 통해 다른 신경세포와 연결되어 있어서 수많은 정보를 서로 교환할 수 있다. 시냅스에서 신경세포로 정보가 이동하는 과정은 신경전달물질이라는 화학물질 분비를 통해 이루어진다. 신경세포는 다른 신경세포로부터 신경전달물질을 통해 신호를 받는데, 매 순간 다른 신경세포로부터 받아들인 다양한 신호의 조합을 통해 정보처리가 이루어진다. 각 신경세포는 소량의 정보를 가지고 있다가 이 정보들이 모여 마음의 상태를 만들지만 대부분은 우리가 자각할 수 없다. 뇌는 전체가 하나의 시스템으로 작동하고 감정과 같은 기능은 뇌의 전반이 관여하여 일어난다. 뇌는 몸의 다른 부분과 상호작용을 하고 이를 통해 외부 환경과 상호작용한다. 따라서 마음과 뇌를 분리된 이원론으로 보지 말아야 하며, 상호의존적인 하나의 시스템으로 파악해야 한다. 뇌의 정보처리에서 중요한 것은 좌뇌와 우뇌의 역할로서, 좌뇌는 순차적이고 언어적인 정보처리에 특화되어 있지만 우뇌는 전체적이고 시공간적인 정보처리에 초점을 맞춘다. 좌뇌와 우뇌는 뇌량으로 연결되어 양자가 통합되게 된다. 뇌에서 경험을 처리하는 방식은 5감 각각이 다르게 입력되어도 결국 통합된다. 길을 가다 뱀을 본 경우를 예를 들어볼 수 있다. 땅위에 구불구불한 무언가가 앞에 있다. 처음 몇 십분의 1초 정도의 짧은 순간, 구불구불한 물체에서 반사된 빛이 시각정보를 처리하는 후두엽으로 보내져 그 형상이 무엇인지 탐색하게 된다. 이어 후두엽에서 전전두엽으로 이 형상을 보내고, 뇌의 다른 영역으로도 전달한다. 기억을 담당하는 해마는 이 구불구불한 물체를 기존의 기억 목록에서 찾아내어 뱀이라는 것을 확인한 후 편도체에 경고를 보낸다. 편도체에서는 주의를 뇌 전체 및 신경, 호르몬 시스템에 보내어 도망가거나 싸울 수 있도록 한다. 결국 뱀을 본 후 1초 미만의 시간 후 몸이 반응하는 과정이지만, 뇌에서는 다양하면서 즉각적인 정보처리를 통해 몸을 통제할 수 있게 한다. 뇌는 부정적인 정보를 긍정적인 정보보다 더 빨리 감지한다. 그 이유는 진화의 과정에서 살아남기 위한 것이다. 또한 경계와 불안과 같은 마음의 기능은 오랜 진화의 과정에서 생명체를 살아남게 한 중요한 기제이다. 분노 역시 다른 종은 물론 같은 종에서 경쟁을 하기 위해 반드시 필요한 마음의 기능이다. 현재의 인간이 가지고 있는 분노, 불안 등의 부정적 감정은 우리 선조가 살아남기 위해 반드시 필요로 했던 마음의 기능이다. 이러한 극단적인 감정은 현대사회에서 살아가기에 부적합한 감정이지만, 우리의 마음에 그대로 남아 있어 분노, 불안, 우울 같은 부정적 정서에 빠지게 한다. 즉, 과거 생존하기 위해 필수적이었던 감정은 현대에는 거의 필요가 없지만, 뇌에 그대로 각인되어 현대까지 전해지게 되었고, 현대인들의 스트레스는 바로 이러한 감정들이 복합적으로 작용하여 일어난 결과라고 볼 수 있다. 전전두엽 위쪽 중앙에는 시뮬레이션하는 부위가 있다. 선조들은 과거 사건에 대한 지속적인 시뮬레이션을 통해 성공적으로 행동을 학습해서 생존할 수 있었다. 시뮬레이션은 시대와 환경이 바뀐 지금까지도 우리에게 남아 있으며, 심지어 이 시뮬레이션이 우리의 의식활동의 대부분을 차지한다. 현대인들은 쉬고자 해도 쉴 수가 없다. 머리속에서 계속해서 자동적인 시뮬레이션이 이루어지기 때문이다. 그럴 필요가 없는데도 저절로 작동하는 것이다. 나아가 현대인들은 쉴 새 없이 여러 일을 동시에 처리해야 하고, 심지어 쉴 때조차도 스마트폰을 계속 사용하기 때문에 정보는 흘러넘치고, 뇌는 스트레스에 시달리게 된다. 마음챙김 수행을 하게 되면, 마음을 조절할 수 있게 되고 마음을 모아 에너지와 정보를 의도적으로 뇌의 특정 부분으로 보내서 뇌를 활성화시키고 뇌 구조를 바꿀 수 있다. 특히 전두엽의 시뮬레이션 부위를 잠잠히 고요하게 만들 수 있다. 마음챙김은 일종의 주의집중 훈련이며, 이를 통해 주의를 통제할 수 있다. 자동적으로 작동하는 시뮬레이션을 줄이기 위해서는 그 상태를 알아차리고 빠져들지 않도록 주의를 바꾼다. 이와 같은 주의 전환은 호흡에 집중하는 것만으로도, 즉 들숨 날숨에 집중하는 것만으로 자동적으로 작동하는 시뮬레이션을 줄일 수 있다. 현재 접하고 있는 어떤 대상에 대해 마음챙김을 통해 완전히 집중하면서 좋다 나쁘다와 같은 판단을 줄이는 훈련이 바로 마음챙김 수행이다. 결과적으로 마음챙김 수행을 통해 뇌의 정보처리 과정을 변화시킬 수 있으며, 심신의 변화를 통한 치유도 가능하다.