Det är ännu inte möjligt att ge en fullständig fysiologisk förklaring av de psykologiska fenomenen tänkande, minne och inlärning. Man tror att tänkande är baserat på komplexa fysiologiska processer förknippade med utbredningen av nervimpulser längs vissa neurala banor i hjärnan. Det är möjligt att den eller den tanken är förknippad med passagen av nervimpulser längs en sluten neural krets.
Denna typ av krets kan innefatta från ett halvdussin till flera hundra eller fler neuroner och kan aktiveras antingen av sensoriska impulser eller impulser som uppstår spontant i hjärnan. Enligt denna teori förändras tankar när nervimpulser färdas längs en annan "återklang" krets som bildas av en annan grupp av neuroner. Minnen är tankar som inträffar en tid (mätt i minuter, månader eller år) efter den första förekomsten av dessa tankar och som verkar vara orsakade av återcirkulation av impulser i de neurala kretsarna.
Det har föreslagits att den kontinuerliga passagen av impulser över synapserna i en given krets leder till en minskning av motståndet vid dessa synapser och ökar kretsens förmåga att leda nervimpulser. Inlärningsprocessen kan involvera upprepad användning av en viss neural väg, vilket så småningom leder till en signifikant minskning av synaptiskt motstånd. På senare år har det antagits att minnet är associerat med RNA-syntes och att varje ihågkommen händelse kodas i det centrala nervsystemet av specifika nukleotidsekvenser i RNA.
Intressanta samband har fastställts mellan RNA-omsättning och neural aktivitet, men den fysiologiska och biokemiska grunden för minnet är fortfarande oklar. Vissa experiment, som de där djur lär sig att navigera i en labyrint för att skaffa mat eller undvika elektriska stötar, har betonat rollen som trial and error i lärande. Hos högre däggdjur - apor och människor - finner vi också fenomenet "förståelse", eller uppkomsten av en "idé".
Efter några försök gjorda på måfå, förstår försökspersonen kärnan i lösningen på problemet och löser det sedan med ständig framgång. Stämningar och känslor. Även fenomen som sinnesstämningar och känslor, liksom personlighet i allmänhet, beror på aktiviteten i hjärnbarken, men de bakomliggande neurala mekanismerna har inte klarlagts.
Dessa manifestationer, liksom andra aktiviteter i de högre hjärncentra, påverkas starkt av kroppens fysiologiska tillstånd; Tillståndet i psyket kan påverkas dramatiskt av tillståndet i magen. Hormoner från olika endokrina körtlar påverkar också hjärnans funktion; till exempel upplever många kvinnor perioder av psykisk depression strax före och under menstruationen, och klimakteriet (perioden då menstruationscykeln stannar, vanligtvis vid 40-50 års ålder) åtföljs mycket ofta av djupa känslomässiga och mentala störningar.