Neiroķirurģijā, pieņemot lēmumu par slimības ārstēšanas taktiku, pamatā tiek ņemti vērā pacienta neiroloģiskās izmeklēšanas rezultāti un radioloģisko izmeklējumu dati. Mūsdienās ārstniecības metodes neiroķirurģijā tiek izvēlētas uz pierādījumiem balstītā medicīnā, ko attīsta no klīniskiem pētījumiem. Klīniskajā praksē tiek lietotas gan vadlīnijas, gan katrs pacients tiek vērtēts individuāli un saņem pielāgotu ārstēšanu. Slimības ārstēšanu nodrošina multidisciplināra pieeja, sadarbojoties ar citu medicīnas jomu speciālistiem. Ķirurģiskās pieejas pamatā ir zināšanas par nervu sistēmas struktūru anatomiju un funkcionalitāti. Patoloģiskā procesa lokalizācija funkcionāli nozīmīgā smadzeņu vielā lielā mērā nosaka paredzamās operatīvās terapijas riskus, kā arī operācijas veidu un apjomu.

Neiroķirurģiskajās operācijās izmantotie jauninājumi, kā, piemēram, neironavigācija, endoskopiskā ķirurģija, minimālinvazīvā ķirurģija, intraoperatīvā funkcionālā monitorēšana, robotu izmantošana u. c., ir vērsti uz iespējami mazinvazīvāku un saudzīgāku iejaukšanos smadzeņu normālā anatomijā un funkcijās, nodrošinot neiroķirurģiskas operācijas pieejas pamatprincipu – panākt iespējami lielāku operācijas radikalitāti attiecībā uz patoloģisko procesu, bet tai pašā laikā maksimāli saglabājot apkārtējo normālo smadzeņu funkcionalitāti.

Neiroķirurģijas praktiskā nozīme saistīta ar galvas un muguras smadzeņu, perifēro nervu, smadzeņu asinsvadu un mugurkaula dažādu slimību ārstēšanu. Tā var būt gan neķirurģiska (konservatīva), izmantojot terapijā dažādus medikamentus (piemēram, ārstējot smadzeņu tūsku), gan ķirurģiska, operācijās izmantojot pieejamos instrumentus, intraoperatīvas lokalizēšanas un vizualizācijas iekārtas vai arī ārstēšanā pielietojot cita veida metodes, kā, piemēram, endovaskulāru pieeju asinsvadu patoloģiju slēgšanai, neiromodulāciju sāpju sindroma ārstēšanai vai stereotaktisko radioķirurģiju (īpaši precīza ļoti augstas jonizējošā starojuma dozas piegāde vienā apstarošanas reizē) dažādu audzēju un citu patoloģiju gadījumos.

Neiroķirurģijas rezidentūras programmas ietvaros mācības ir vienas no ilgākajām, fiziski un intelektuāli grūtākajām no visām medicīnas specialitātēm. Ķirurģiski strādājot ar tādām delikātām struktūrām kā smadzeņu audi, neiroķirurgam ir jābūt apveltītam ar spēju redzes kontrolē augsti koordinēti un ļoti precīzi vadīt instrumentus, lai izveidotu minimāli invazīvu pieeju operācijas objektam, netraumējot apkārtējās smadzeņu struktūras.

Teorētiskā nozīme ir saistīta ar dažādu slimību faktoru, jaunu ķirurģiskas ārstēšanas metožu un pieeju izpēti, kas var ietekmēt slimību norisi un ārstēšanas rezultātus, ietekmēt dzīves kvalitāti, dzīvildzes un mirstības rādītājus. 

Neiroķirurģija ir viena no ķirurģijas nozarēm. Neiroķirurģija ir cieši saistīta ar citām medicīnas nozarēm, kā, piemēram, neiroloģiju, anestezioloģiju un reanimatoloģiju, radioloģiju. Noteiktu slimību gadījumos ārstēšana tiek veikta, sadarbojoties ar citiem medicīnas speciālistiem, kā, piemēram, invazīviem radiologiem, staru un ķīmijterapeitiem, endokrinologiem, asinsvadu ķirurgiem, sejas un žokļa ķirurgiem, rehabilitologiem un citiem. 

Neiroķirurģija tiek izmantota pie dažādiem traumatiskiem smadzeņu bojājumiem (traumatiski asinsizplūdumi, galvaskausa velves un pamatnes kaulu lūzumi), iegūtām un iedzimtām izmaiņām galvas un muguras smadzeņu asinsvados, to ruptūras sekām (aneirismas, arteriovenozas malformācijas, fistulas un subarahnoidālas, spontānas hemorāģijas), primāriem un sekundāriem audzējiem (gliomas, meningiomas, hipofīzes rajona audzēji, metastāzes, limfomas u. c.), dažādiem funkcionāliem traucējumiem (sāpes, epilepsija, Parkinsona slimība), iedzimtām patoloģijām (arahnoidālas cistas, malformācijas), cerebrospinālā šķidruma cirkulācijas traucējumiem (hidrocefālija), deģeneratīva, traumatiska un onkoloģiska rakstura izmaiņām mugurkaula struktūrās (diska trūces, spinālā kanāla stenoze, sinoviālas cistas, primāri un sekundāri audzēji, traumas) un kraniālo nervu neiropātijām un perifērām kompresijas neiropātijām.

Pēc bāzes zināšanu un pamata operāciju tehnikas apgūšanas neiroķirurgu turpmākajā profesionālajā karjerā ir raksturīga apakšspecializācija kādā no jomām, kā, piemēram, vaskulārā, onkoloģiskā, galvaskausa pamatnes, pediatriskā, perifēro nervu, spinālā, funkcionālā, epilesijas vai stereotaktiskā neiroķirurģijā.

Pieņemot lēmumu par patoloģiskā procesa ķirurģiskas ārstēšanas taktiku, tiek ņemti vērā pacienta neiroloģiskās izmeklēšanas rezultāti un radioloģisko izmeklējumu dati. Neiroradiologi sniedz ļoti būtisku informāciju, interpretējot datus no veiktiem datortomogrāfijas, magnētiskās rezonanses, angiogrāfijas un pozitronu emisijas tomogrāfijas izmeklējumiem, kas ļauj neiroķirurgiem pieņemt lēmumu par turpmāko ārstēšanu. Neiroķirurģisko operāciju laikā īpaši būtiska ir sadarbība ar anestezioloģijas dienestu, kas palīdz nodrošināt adekvātu cerebrālu perfūziju un saglabāt normālu intrakraniālo spiedienu. Neiroanestēzijas nodrošināšanai ir vajadzīgas iemaņas un prasmes, jo ir operācijas, kurās daļu no tās etapiem ir nepieciešams veikt, pacientam atrodoties nomodā un pilnas apziņas stāvoklī (awake surgery).

Neiroķirurģisko operāciju laikā iegūtā patoloģiskā materiāla (biopsijas) izvērtējumu veic neiropatologs. Neskaidru, ķirurģiski grūti sasniedzamu procesu diagnozes precizēšanai biopsiju veic ar minimāli invazīvu stereotaktiskas ķirurģijas tehnikas palīdzību, izmantojot stereotakses rāmi ar 3D koordinātu sistēmu. Iegūtā informācija tiek izmantota, nosakot diagnozi, pēcoperācijas dzīvildzes prognozi un tālākās ārstēšanas taktiku.

Intraoperatīva neironavigācija, mikroskopu un endoskopu lietošana ļauj operatīvu pieeju veidot minimāli invazīvu. Neatliekamu smadzeņu traumas operāciju gadījumā joprojām tiek izmantota liela apjoma kraniotomija (trauma flap).

Intraoperatīva vizualizācija un funkcionāla izmeklēšana (smadzeņu garozas un zemgarozas stimulācija) ļauj paaugstināt operācijas radikalitāti, nodrošinot adekvātu funkcionalitāti pēcoperācijas periodā. Mikroķirurģijas tehnika ļauj veidot asinsvadu anastomozes, veikt aneirismu klipēšanu, malformāciju rezekciju un sadarbībā ar endovazālajiem speciālistiem nodrošināt pilna spektra palīdzību vaskulāro slimību ārstēšanā. Minimāli invazīva endoskopiski asistēta ķirurģija tiek lietota hipofīzes rajona, galvaskausa pamatnes audzēju, intraventrikulāru patoloģiju un mugurkaula slimību ķirurģiskai ārstēšanai. Sadarbībā ar staru terapeitiem neiroķirurgi piedalās dažādu audzēju un malformāciju ārstēšanā ar radioķirurģijas metodi, izmantojot tādās ierīces kā, piemēram, gamma nazis (Gamma knife) un kibernazis (Cyberknife), un citas. Cerebrospinālā šķidruma traucējumu ārstēšanai gan pieaugušajiem, gan bērniem ķirurģiski tiek veikta ventrikuloperitoneāla šuntēšana. Sāpju ķirurģiskai ārstēšanai tiek pielietota dziļā smadzeņu stimulācija, muguras smadzeņu stimulācija, kā arī ablatīvas procedūras. 

Viens no būtiskākajiem parametriem neiroķirurģijā ir iekšējais spiediens galvaskausā jeb intrakraniālais spiediens. Attiecība starp intrakraniālo spiedienu, intrakraniālā cerebrospinālā šķidruma tilpumu, asiņu daudzumu, smadzeņu audiem un smadzeņu perfūzijas spiedienu ir pazīstama kā Monro-Kellija (Monro-Kellie) doktrīna vai hipotēze. Šajā hipotēzē ir teikts, ka galvaskauss ir slēgta, rigīda telpa ar fiksētu iekšējo tilpumu, un to veido smadzeņu audi, cerebrospinālais šķidrums un asinis intrakraniālos asinsvados. Jebkuras sastāvdaļas tilpuma palielināšanās ir jākompensē ar citas daļas tilpuma samazināšanos. Paaugstinoties intrakraniālajam spiedienam (piemēram, intrakraniāla asinsizplūduma dēļ), bojājuma apjoma palielināšanās tiks kompensēta sākotnēji ar cerebrospinālā šķidruma un venozo asiņu pārbīdi no kraniālās uz spinālo telpu, bet, tam progresējot, var novest pie dzīvībai bīstamas situācijas – smadzeņu stumbra ķīlēšanās. Monro-Kellija hipotēze ir nosaukta par godu tās autoriem – 18. gs. Edinburgas ārstiem Aleksandram Monro (Alexander Monro) un Džordžam Kellijam (George Kellie).

1974. gadā Greiems Tīsdeils (Graham Teasdale) un Braiens Dženets (Bryan Jennett) žurnālā Lancet pirmo reizi publicēja praktiski izmantojamu Glāzgovas komas skalu (Glasgow Coma Scale) pacientiem ar akūtu smadzeņu bojājumu, lai novērtētu smadzeņu komas un ietekmētas apziņas pakāpi. Izvērtējot personas acu reakciju, motoro reakciju un mutisko atbildi, skalas rādītājs var būt robežās no 3 (atoniska koma) līdz 15 (normāla atbilde). Balstoties uz skalas rādītāju, tiek noteikta turpmākā medicīniskā rīcība smadzeņu bojājuma (pārsvarā traumatiska) gadījumā, kā arī ir iespēja sekot līdzi apziņas stāvokļa izmaiņām turpmākajā ārstēšanas procesa gaitā. Bojājuma pakāpes gradācija (viegla, vidēja vai smaga), pamatojoties uz komas skalas rādījuma datiem, ļauj kategorizēt pacientus pētījumiem un saprast, kurai no pacientu grupām ir piemērota kāda no ārstēšanas metodēm. Arī mūsdienās šī skala ir neatņemama ikdienas klīniskās prakses un pētījumu integrāla daļa visos pasaules neiroķirurģijas centros. 

Neiroķirurģijā pētniecībā, kā arī lai noteiktu diagnozi, izvērtētu slimības gaitu un ķirurģiskas ārstēšanas rezultātu, pamatā tiek izmatota datortomogrāfija, dažādas magnētiskās rezonanses sekvences un angiogrāfijas izmeklējumu dati.

Dažādu audzēju izvērtēšanai tiek analizēti operācijas laikā iegūtā parauga (biopsijas) dati. Jaunākās izmeklēšanas iespējas ļauj analizēt ne tikai preparātu histoloģiskās pazīmes, bet arī molekulāri ģenētiskos parametrus, un tas palīdz veidot bioloģiski homogēnākas un precīzāk definētas formas, kas uzlabo pacientu ārstēšanas rezultātus, ļauj panākt lielāku precizitāti attiecībā uz prognozi un noskaidrot jutību pret noteiktiem medikamentiem.

Pētījumi, kuros tiek analizēti dažādu slimību epidemioloģiskie, radioloģiskie un klīniskie dati, morbiditātes un mortalitātes rādītāji, izmantojot dažāda veida ķirurģiskās pieejas, atšķirīgu ārstēšanas metožu kombinācijas, palīdz atklāt jaunus risinājumus un sniedz teorētisko pamatu turpmākai neiroķirurģijas attīstībai un ārstēšanas pieeju uzlabošanai.

Galvas un muguras smadzeņu daļu anatomijas, ķirurģiskās anatomijas un funkciju izpēte aizvien ir saistoša un izaicinoša. Tāpat ir būtiski apzināties un izprast, kā tās tiek ietekmētas dažādu slimību gadījumos un modificētas, veicot ķirurģisku iejaukšanos.

Neiroķirurģijas aizsākumi ir meklējami jau cilvēka evolūcijas pašā sākumposmā. Senākā ķirurģiskā operācija, par ko atrastas liecības, ir galvaskausa trepanācija, kas visbiežāk bija vai nu daļa no kāda maģiska rituāla, lai atbrīvotu personu no gariem, kuri bija izraisījuši nepanesamas galvassāpes vai arī garīgus traucējumus, vai arī evakuējot ārējas traumas rezultātā radušos galvaskausa lūzuma kaulu fragmentus. Sākot ar renesansi, līdz 19. gs. beigām pieauga izpratne par smadzeņu anatomiju un funkcionalitāti, antiseptiku, anestēziju un hemostāzi, un tas radīja priekšnosacījumus modernās neiroķirurģijas attīstībai.

Neiroķirurģija kā specialitāte sāka attīstīties 20. gs. sākumā. Agrīnais neiroķirurgs bija klīnicists – neirologs, kurš diagnosticēja un lokalizēja smadzeņu bojājumus, pamatojoties uz klīnisko slimības vēsturi un neiroloģisko izmeklēšanu. Izpratne par smadzeņu bojājumu klīniski patoloģisko korelāciju, kā arī ventrikulogrāfijas, pneimoencefalogrāfijas un angiogrāfijas ieviešana 20. gs. 20. un 30. gados veicināja dažādu smadzeņu audzēju, asinsvadu bojājumu un mugurkaula traucējumu diagnosticēšanas pieaugumu. Tomēr šajā laikā bija nepietiekams piemērotu operācijas instrumentu nodrošinājums, kvalitatīvas neiroanestēzijas trūkums un nepietiekama izpratne par intrakraniālā spiediena kontroli operāciju laikā, tāpēc šo slimību ķirurģiskas ārstēšanas rezultāti bija slikti, ar biežām komplikācijām un augstiem mirstības rādītājiem.

Hārvijs Kušings (Harvey William Cushing) tiek uzskatīts par modernās neiroķirurģijas aizsācēju, kam izdevās neiroķirurģiju attīstīt kvalitatīvi augstākā līmenī. Viens no nozīmīgākajiem sasniegumiem ir viņa ieguldījums galvas smadzeņu un hipofīzes rajona audzēju ķirurģiskas ārstēšanas tehnikas izstrādāšanā un uzlabošanā. H. Kušings kopīgi ar vācu neiroķirurgu Fedoru Krauzi (Fedor Krause) 1896. gadā neiroķirurģisko slimnieku izmeklēšanai uzsāka izmantot rentgena aparatūru un veicināja tās pielietošanas uzsākšanu intraoperatīvi. H. Kušings kā pirmais sāka izmanot intraoperatīvu smadzeņu operācijas ložas skalošanu ar fizioloģisko šķīdumu, ieviesa anestēzijas protokola nepieciešamību, asinsspiediena mērījumus un kontroli neiroķirurģisku operāciju laikā, kā arī citas inovācijas. Angļu neiroķirurgs Viktors Horslijs (Victor Alexander Haden Horsley) sekmēja jaunu operācijas tehniku ieviešanu klīniskajā praksē, kā, piemēram, dekompesijas trepanāciju neoperējamam smadzeņu audzējam, trigeminālas neiralģijas ārstēšanai veica trigeminalā nerva mugurējā zara šķelšanu; kā pirmais 1888. gadā sekmīgi veica laminektomiju spinālā audzēja evakuācijai, balstoties tikai uz neiroloģisko izmeklējumu datiem, sāka izmantot kaula vasku kaula asiņošanas apturēšanai, kā arī piedalījās stereotaktiskā rāmja prototipa izveides agrīnos posmos. 1919. gadā Volters Dendijs (Walter Dandy) kā pirmais izmantoja pneimoencefalogrāfijas tehniku, veica radikālu vestibulāras švannomas evakuāciju, kā arī 1937. gadā veica pirmo intrakraniālas aneirismas slēgšanu ar metāla klipu. Viņš arī veica nozīmīgus pētījumus par hidrocefālijas ārstēšanu. 1922. gadā izdotā monogrāfija “Smadzeņu ventrikuloskopija” (Cerebral ventriculoscopy) par galvas smadzeņu 3. vēderiņa anatomiju ar anatomiskām ilustrācijām (tai skaitā ar endoskopu veiktiem intraventrikulāriem fotoattēliem) joprojām ir starp labākajiem pieejamajiem uzskates materiāliem. Būtisku ķirurģiskās ārstēšanas rezultātu uzlabošanos deva operācijas mikroskopa izmantošanas uzsākšana neiroķirurģisku operāciju laikā. 1968. gadā mikroneiroķirurģijas aizsācējs, turku izcelsmes Šveices neiroķirurgs un zinātnieks Gazi Jasargils (Mahmut Gazi Yaşargil) veica pirmo neiroķirurģisko operāciju, izmantojot mikroskopu.

Datortomogrāfijas skenēšanas un magnētiskās rezonanses izmeklējumu parādīšanās attiecīgi 20. gs. 70. un 90. gadu sākumā būtiski uzlaboja smadzeņu bojājumu diagnostiku un kvalitatīvi paaugstināja neiroķirurgu operatīvās plānošanas līmeni. 1990. gadā itāļu neiroķirurgs Gvido Guljemi (Guido Guglielmi) pirmo reizi sekmīgi izmantoja endovazālās elektrolītiski atdalāmas spirāles (coils), lai slēgtu karotīd-kavernozu fistulu. Turpmākie sekmīgie rezultāti, konkrēto metodi izmantojot aneirismu slēgšanai, deva pamatu straujam manipulāciju skaita pieaugumam pasaulē un būtiski mainīja aneirismu un arteriovenozo malformāciju ārstēšanas taktiku no pilnībā tiešas pieejas, kur nepieciešams veikt kraniotomiju, uz mazinvazīvu endovazālu pieeju.

Neiroķirurģija mūsdienās turpina attīstīties. Neiroķirurga ikdienas prakses lielāko daļu veido pacienti ar dažādiem traumatiskiem smadzeņu bojājumiem, galvas un muguras smadzeņu audzējiem, kā arī pacienti ar intrakraniālām asinsvadu patoloģijām un asinsizplūdumiem. Slimību ārstēšanu nodrošina multidisciplināra pieeja, sadarbojoties ar citu jomu speciālistiem.

Mainoties noslodzei neirovaskulārajā segmentā, aizvien lielāka nozīme ir neiromodulācijai dažādu funkcionālu traucējumu novēršanā, sāpju un epilepsijas ārstēšanā; būtiski ir pieaugusi mugurkaulāja patoloģiju ārstēšanas aktivitāte.

Pēdējo gadu laikā neiroķirurģijas operāciju zāļu aprīkojumu ir papildinājuši dažādi tehniski risinājumi un elementi, kas palīdz būtiski paaugstināt radikalitāti, vienlaikus minimizējot riskus funkcionāli būtiskiem bojājumiem, piemēram, neiromonitoringa izmantošana kraniālu un spinālu operāciju laikā, kortikāla un subkortikāla intraoperatīva stimulācija funkcionālo zonu kartēšanai, intraoperatīva datortomogrāfija un magnētiskā rezonanse, optiska un elektromagnētiska neironavigācija, ultraskaņas navigācija, neiroendoskopija. Sarežģītas kompjūteru sistēmas ar 3D anatomisku attēlu palīdzību, kuri integrēti operāciju mikroskopa redzes laukā, palīdz neiroķirurgam orientēties smadzeņu anatomijā operāciju laikā. Ir uzsākta dažādu fluoriscējošu vielu intraoperatīva izmantošana audzēja audu kontrastēšanai, vizualizācijas uzlabošanai un rezekcijas radikalitātes paaugstināšanai, kā arī intraoperatīvas angiogrāfijas veikšanai.

Turpinās pētījumi un ir uzsākta dažādu smadzeņu bojājuma bioloģisko marķieru izmantošana klīniskajā praksē galvas smadzeņu traumas diagnostikai. Ir pieaudzis dziļās smadzeņu stimulācijas pielietojums tādiem funkcionāliem traucējumiem kā, piemēram, esenciālais tremors, Parkinsona slimība, distonija, epilepsija, hroniskas sāpes un citas slimības. Dažādu audzēju izvērtēšanai analizē ne tikai preparātu histoloģiskās pazīmes, bet arī molekulāri ģenētiskos parametrus.

Pasaules Neiroķirurgu biedrību federācija (World Federation of Neurosurgical Societies) Nionā, Šveicē; Amerikas Neiroķirurgu asociācija (American Association of Neurological Surgeons) Rolingmedovsā, Amerikas Savienotās Valstis (ASV); Eiropas Neiroķirurgu asociācija (European Association of Neurosurgical Societies) Lokerenā, Beļģijā; Džonsa Hopkinsa Universitāte (Johns Hopkins University) Baltimorā, ASV; Barova Neiroloģijas institūts (Barrow Neurological Institute) Fīniksā, ASV; Klīvlendas Neiroloģijas institūts (Cleveland Clinic's Neurological Institute) ASV; Šaritē Berlīnes Universitātes slimnīca (Charité – Universitätsmedizin Berlin) Vācijā; Karolinskas Institūts (Karolinska Institutet) Stokholmā, Zviedrijā. 

Journal of Neurosurgery (kopš 1944. gada, American Association of Neurological Surgeons), Journal of Neurosurgery: Spine (kopš 1999. gada, American Association of Neurological Surgeons); Journal of Neurosurgery: Pediatrics (kopš 2004. gada, American Association of Neurological Surgeons); Neurosurgical Focus (kopš 1996. gada, American Association of Neurological Surgeons); Neurosurgery (kopš 1977. gada, Oxford University Press); Acta Neurochirurgica (kopš 1950. gada, Springer Science, Business Media); Spine (kopš 1976. gada, Lippincott Williams&Wilkins).

Pētījumos atklātā sakarība starp paaugstinātu intrakraniālo spiedienu un tā fizioloģiskajām sekām – sistoliskā un pulsa spiediena paaugstināšanos, bradikardiju un neregulāru elpošanu – ir pazīstama kā termins “Kušinga fenomens”, godinot H. Kušinga ieguldījumu pētniecībā šajā jomā. 1912. gadā tika publicēta viņa monogrāfija “Hipofīzes dziedzeris un tā darbības traucējumi” (The Pituitary Body and its Disorders) par hipofīzes rajona ķirurģisku ārstēšanu, savukārt 1932. gada monogrāfijā “Raksti par hipofīzes dziedzeri, hipotalāmu un parasimpātisko nervu sistēmu” (Papers relating to the pituitary body, hypothalamus and parasympathetic nervous system), turpinot tēmu par hipofīzes rajona audzējiem, viņš definēja Kušinga sindromu un izpratni par hipofīzes dziedzera funkcijām. Ļoti būtisks ir viņa ieguldījums intraoperatīvas hemostāzes nodrošināšanai kopā ar fiziķi Viljamu Bovī (William T. Bovie), izstrādājot bipolāro koagulāciju. 1926. gadā par darbu “Sera Viljama Olsera dzīve" (The Life of Sir William Osler) viņš saņēma prestižo Pulicera balvu (Pulitzer Prize).

Pola Brokā (Paul Broca) un Karla Vernikes (Karl Wernicke) veikto pētījumu rezultāti 19. gs. otrajā pusē ļāva pirmo reizi lokalizēt valodas funkciju centrus galvas smadzenēs.

Igauņu neiroķirurgs Ludvigs Pūseps (Ludvig Puusepp) 1910. gadā Sanktpēterburgā kļuva par pirmo neiroķirurģijas profesoru pasaulē. Amerikāņu kanādiešu neiroķirurgs Vailders Penfīlds (Wilder Penfield) 1928. gadā izmantoja intraoperatīvu smadzeņu garozas stimulēšanu audzēja operācijas laikā, pacientam atrodoties nomoda stāvoklī. V. Penfīlda un citu neiroķirurgu darbi bija par pamatu intraoperatīvas elektrofizioloģiskas monitorēšanas un kortikālas un subkortikālas lokalizācijas metodes attīstībai neiroķirurģisku operāciju laikā, lai varētu veikt maksimāli drošu patoloģiskā procesa rezekciju. Kopā ar kolēģi Herbertu Džasperu (Herbert Jasper) viņš ieviesa t. s. Monreālas procedūru (Montréal Procedure), kuras laikā veica smadzeņu šūnu destrukciju smagas epilepsijas veidošanās centros. Portugāļu neirologs Antoniu Egašs Moniss (Antonio Caetano de Abreu Freire Egas Moniz) 1927. gadā veica pirmo galvas asinsvadu (angiogrāfijas) izmeklējumu, kā arī 1949. gadā saņēma Nobela prēmiju (Nobelpriset) medicīnā par darbiem psihoķirurģijas jomā. Zviedru neiroķirurgs Larss Leksells (Lars Leksell) 1968. gadā izgudroja un ieviesa klīniskajā praksē stereotaktiskās radioķirurģijas gamma naža iekārtu. Amerikāņu neiroķirurga Alberta Rotona jaunākā (Albert L. Rhoton Jr.) neiroanatomijas pētījumi un ilustrācijas būtiski uzlaboja izpratni par smadzeņu anatomiju un funkcionalitāti – Floridas Universitātē (University of Florida) glabājas viņa izveidotā lielākā trīsdimensiju smadzeņu attēlu kolekcija pasaulē. Viņa grāmata “Rotona galvaskausa anatomija un ķirurģiskās pieejas” (Rhoton's Cranial Anatomy and Surgical Approaches) ir kā rokasgrāmata neiroķirurgiem visā pasaulē. Viņš arī izstrādāja daudzus mikroneiroķirurģiskos instrumentus, kas paredzēti mikroķirurģiskam darbam ar smadzeņu asinsvadu patoloģijām un audzējiem.