Как ученые узнают, какие отделы, зоны мозга отвечают за что-либо (речь, логика, зрение, боль и тому подобное) ?

Добавлю к ответу коллеги, что его ближайшие (и мои прошлые) коллеги разрушали у животных отдельные части мозга и смотрели, что получится. Понятно, что метод грубый и жестокий, на на тот момент альтернативы не было

Вот здесь посмотрите,  пожалуйста, особенно картинки:

Какова роль одного нейрона в мозге? Формирует он целуюмысль, один образ или только крошечный пиксель в цельной картине?