Bölünmüş beyin ya da bilinen adıyla kallosal sendrom, beynin iki yarı küresini birbirine bağlayan korpus kallosum kesildiğinde ortaya çıkan bir tür kopukluk sendromu. Bu sendrom beynin yarı küreleri arasındaki bağlantıyı bozarak veya bu bağlantıya müdahale ederek meydana gelen semptomların bir birleşimidir. Bu duruma sebep olan cerrahi operasyon (korpus kallosotomy) korpus kallosumun enlemesine kesilmesini içerir ve genellikle dirençli epilepsiyi tedavi etmek için son çaredir. Başlangıçta kısmi kallosotomi yapılır. Bu operasyon başarılı olmazsa, epileptik nöbetlerin yarattığı şiddeti ve nöbetlerin şiddetli seyretmesini azaltarak kazayla fiziksel yaralanma riskini hafifletmek için tam kallosotomi yapılır. Kallosotomileri yapılmadan önce epilepsi farmasötik yollarla tedavi edilir, ameliyattan sonra ise nöropsikolojik değerlendirmeler sıklıkla yapılır.
Sağ ve sol beyin ayrıldıktan sonra, her bir yarı kürenin kendi ayrı algısı, kavramları ve harekete geçmek için dürtüleri olacaktır. Bir bedende iki "beyin" bulunması bazı ilginç ikilemler yaratabilir. Bir ayrık beyin hastası giyinirken bazen beyninin giyinmek isteyen tarafı pantolonunu bir eliyle yukarı çekerken istemeyen tarafı ise diğer eliyle aşağı çekti. Aynı hasta ayrıca karısını sol eliyle tutup şiddetle salladığını, sağ elinin yardımına geldiğini ve agresif sol elini tuttuğunu bildirdi. Ancak, bu tür çatışmalar çok nadirdir. Bir çelişki ortaya çıkarsa, bir yarı küre genellikle diğerine baskın gelir.
Bölünmüş beyin hastalarına her gözün görme alanının sadece sol yarısında bir görüntü gösterildiğinde, gördüklerini sesli olarak söyleyemezler. Bunun nedeni, sol görme alanında görülen görüntünün beynin sadece sağ tarafına gönderilmesidir (bkz. optik yol) ama çoğu insanın konuşma kontrol merkezi beyninin sol tarafındadır. İki taraf arasındaki iletişim engellendiği için hasta beyninin sağ tarafının gördüğünü yüksek sesle söyleyemez. Bölünmüş bir beyin hastası, sağ görme alanında hiçbir görsel işaret bulunmazken sadece sol elle bir nesneye dokunursa benzer bir etki ortaya çıkar. Beynin her serebral yarım küresindeki birincil somatosensoriyel sistem, sadece vücudun karşı tarafının dokunsal bir temsilini içerdiğinden, hasta nesneyi adlandıramaz. Eğer konuşma kontrol merkezi beynin sağ tarafında olsaydı, aynı etki, görüntüyü veya nesneyi sadece sağ görme alanına veya sağ ele sunarak da elde edilebilirdi.
Aynı etki görsel çiftler ve muhakeme için de geçerlidir. Örneğin, bölünmüş beyni olan bir hastaya ayrı görsel alanlarda bir tavuk ayağı ve karlı bir alan resmi gösterilir ve resimlerden en iyi ilişkiyi içeren bir kelime listesinden seçim yapması istenir. Hasta tavuk ayağı ile ilişkilendirmek için bir tavuk ve karla ilişkilendirmek için bir kürek seçecek; ancak, hastanın kürek neden seçtiğini sorduğunda, yanıt tavukla ilgilidir (Örnek: "kürek tavuk kümesini temizlemek içindir").