Transplantasi otak, juga dikenal sebagai transplantasi seluruh tubuh, secara teori dimungkinkan, tetapi sangat tidak mungkin. Meskipun teknologi untuk mentransfer otak dari satu tubuh ke tubuh lain ada, ada beberapa rintangan biologis yang mencegah keberhasilan transplantasi otak. Masalah moral dan etika tertentu juga menghambat penelitian tentang prosedur tersebut, menghambat kemajuan dalam pengembangannya. Sebagai alternatif, bagaimanapun, penelitian transplantasi otak parsial kurang terkendali dan dianggap oleh beberapa ahli sebagai terobosan dalam mengoreksi gangguan neurologis degeneratif.
Spekulasi tentang prosedur transplantasi otak berputar di sekitar individu yang tubuhnya tidak dapat diperbaiki, seperti mereka yang menderita distrofi otot progresif. Sementara otak individu mungkin berfungsi penuh, tubuh yang sakit parah akan secara signifikan mengganggu kemampuannya untuk menjalani kehidupan tanpa bantuan apa pun. Mentransfer otak pasien ke dalam tubuh yang sehat akan memberinya kesempatan kedua untuk menjalani kehidupan normal. Transplantasi otak juga berpotensi menyelamatkan nyawa seseorang dengan penyakit terminal.
Penelitian telah menunjukkan, bagaimanapun, bahwa meskipun transplantasi hipotetis dapat dibayangkan, kemungkinan transplantasi otak sangat rendah. Otak adalah organ yang sangat halus, sehingga pemindahan, penyimpanan, dan pemindahannya mengalami komplikasi. Kemajuan teknologi telah membuat prosedur ini dapat dilakukan, tetapi kesalahan sekecil apa pun dapat menyebabkan kerusakan organ yang tidak dapat diperbaiki. Ada juga risiko tinggi bahwa tubuh baru mungkin menolak otak, yang berakhir dengan kematian klinis. Sejumlah ahli berpendapat bahwa bahkan jika transplantasi seperti itu berhasil, tidak ada cara untuk mencegah degenerasi sel otak, menjadikan prosedur ini sebagai latihan untuk menunda kedaluwarsa pasien yang tak terhindarkan.
Komplikasi transplantasi otak melampaui masalah biologis. Seluruh prosedur adalah topik yang hangat diperdebatkan ketika membahas implikasi moral dan etika dari teknik medis modern. Sejumlah moralis percaya bahwa prosedur tersebut tidak memanusiakan pasien, sementara beberapa berpendapat bahwa kebutuhan akan tubuh donor dapat menyebabkan praktik tidak etis dalam memperoleh tubuh donor. Perdebatan yang intens telah membuat penelitian tabu di beberapa komunitas dan telah memperlambat kemajuannya secara umum.
Alternatif untuk transplantasi otak telah dipenuhi dengan beberapa ukuran keberhasilan. Penelitian pada hewan laboratorium telah menunjukkan bahwa transplantasi kepala memang memungkinkan, meskipun spesimen cenderung kedaluwarsa dalam waktu yang relatif singkat. Transplantasi otak parsial, di mana sel-sel otak yang sehat ditanamkan melalui pembedahan untuk menggantikan yang tidak berfungsi atau mati, juga telah ditemukan menyebabkan peningkatan yang menguntungkan dalam kapasitas mental sukarelawan dengan gangguan neurologis. Pertanyaan etis yang sama yang diangkat dalam prosedur transplantasi otak lengkap masih memperlambat penelitian di lapangan, meskipun pada tingkat yang lebih rendah.