Er is een klein betekenisverschil

brein

hersenen, bewustzijn, denkvermogen
De visie in het boek Wij zijn ons brein vind ik nogal beperkt.

hersenen

centraal gedeelte van het zenuwstelsel dat zich in de schedelholte bevindt
Kan een hersenschudding blijvend hersenletsel veroorzaken?

Brein betekent ook 'hersenen', maar duidt nu toch eerder op cognitieve vermogens, zoals in: Wie is het brein achter deze operatie? Vroeger had ook hersenen deze betekenis. Anders hadden we het wel over breinschimmen en breingymnastiek. O ja, en er is nog een ander meervoud van hersenen: Haal het niet in je hersens! Het meervoud met -s is iets minder deftig.

Voor meer voorbeelden van woorden met een meervoud op -en en op -s kijkt u bij aardappelen / aardappels.