解剖
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一般的大腦左半球（左）與愛因斯坦的大腦左半球（右）比較，紅線為外側溝，數字為布羅德曼分區的編號。
哈維發表論文報道說，愛因斯坦的兩個大腦半球都沒有頂葉島蓋（英語：parietal operculum）[18]，但這一發現有爭議。[19]從大腦照片可以看出，大腦外側溝比較大。1999年，加拿大麥克馬斯特大學的研究組的深入分析表明，大腦額葉的額葉額下回（英語：Inferior frontal gyrus）的頂葉島蓋區是空的，並且相鄰的外側溝也是空的。麥克馬斯特大學研究人員猜想，這可以使大腦這一部分的神經元能更好地通信，可能可以解釋愛因斯坦的思考問題 的方式。愛因斯坦稱自己靠圖像而不是語言思考問題。這一研究以哈維1955年解剖愛因斯坦時為整個大腦拍的照片為基礎，沒有直接分析大腦。劍橋大學的勞麗·霍爾教授對這一研究表示質疑，「現在還不是談論這一確切的聯繫的時候，因為一切都還沒有證實。但是我們可以藉助磁共振和其他新技術來探索這些問題。」[20]
神經膠質細胞
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1980年代，加州大學伯克利分校的瑪麗安·戴蒙德教授說服哈維送給她一些愛因斯坦的大腦的樣品。她比較了愛因斯坦的大腦與已保存的11個人的大腦的神經膠質細胞（神經膠質細胞為大腦提供營養，支撐大腦，形成髓鞘質，參與信號傳輸，與神經元一起成為大腦不可或缺的構件）。戴蒙德博士的實驗室把愛因斯坦的大腦製成6微米厚的切片。他們用顯微鏡數細胞的數目。愛因斯坦的大腦所研究的區域，神經膠質細胞比神經元數目更多，只有左下頂部二者數目的差異具有統計意義。這一區域是聯合皮質的一部分，聯合皮質負責吸收和整合大腦多個其他區域的信息。
戴蒙德教授承認她的研究有局限性，即她只有愛因斯坦的大腦與11個普通人的大腦研究。日本大阪生命科學研究院（英語：Osaka Bioscience Institute）的薩奇·斯里·坎薩（英語：Sachi Sri Kantha）和佩斯大學的特倫斯·海因斯（英語：Terence Hines）批評戴蒙德教授的研究。[3]戴蒙德教授的研究忽略了一個問題，即神經膠質細胞會隨著人年齡的增大而繼續分裂，儘管愛因斯坦去世時76歲，但與他比較的是平均年齡為64歲的11個人的大腦。另外，與愛因斯坦的大腦的樣品做比較的那些大腦的智商、神經疾病和其他因素等方面的信息幾乎一無所知。戴蒙德承認她忽略了那些不支持她的結論的研究。[21]
從大腦結構的生理差異是否可以確定大腦能力的差異是受到科學家關注的問題。[20]頂葉有一部分叫做布若卡氏區，布若卡氏區對語言表達至關重要。愛因斯坦的大腦的下側大腦頂葉比一般人要廣15%，以彌補布若卡氏區小的缺點。[22]下側大腦頂葉負責數學思考、視覺空間認知和運動圖像化。
兩大腦半球之間的聯繫
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2013年9月，神經科學領域著名期刊《大腦》上發表的一篇論文應用新技術分析了愛因斯坦的大腦的胼胝體，更精確地測量了胼胝體的厚度。[23]胼胝體是一大束聯繫兩個大腦半球的纖維，負責大腦兩半球間的通信。愛因斯坦的大腦的胼胝體與兩組樣品做了比較，一組是15名老年男人的大腦，一組是52名26歲的男人的大腦；選26歲是因為愛因斯坦在他的奇蹟年1905年時是26歲。這篇論文發現，與兩個控制組相比，愛因斯坦兩個大腦半球特定區域之間的聯繫更強烈。[24]
照片分析
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2012年11月，佛羅里達州立大學的進化人類學家迪恩·佛克（英語：Dean Falk）在《大腦》上發表的一篇論文描述和分析了未發表愛因斯坦的大腦的照片。[19]這篇論文分析了14張照片，論文這樣描述：「儘管愛因斯坦的大腦的大小和非對稱形狀與正常人差別不大，但是前額葉、 軀體感覺皮層、初級運動皮層、頂葉、顳葉、枕葉都異於常人。」[25]