И. Павлов неоднократно утверждал, что физиологической основой мышления являются временные нервные связи, образующиеся в коре больших полушарий. Эти условные рефлексы возникают под влиянием слов, мыслей, отражающих реальную действительность, но обязательно на основе первой сигнальной системы
(ощущений, восприятий, представлений). По его утверждению, кинестетические раздражения, поступающие в кору от речевых органов, являются вторыми сигналами, т.е. сигналами сигналов. Они абстрагированием от действительности и допускают обобщение, что составляет чисто человеческое, совершенное мышления.
В процессе мышления обе сигнальные системы тесно связаны. Если эта связь ослаблен, слова для человека не имеют реального значения, не соотносятся с конкретными предметами и явлениями, то они перестают быть сигналами действительности. Мышления происходит нормально только при участии обеих сигнальных систем при ведущей роли второй, поскольку слово-сигнал богаче по содержанию и связано с процессами обобщения и абстрагирования. Некоторые ученые не разделяют такой точки зрения. Одни из них считают, что мозг только принимает и обрабатывает чужие мысли, а не производит собственные. Другие - что люди думают не только мозгом, но и всем телом. Нервная система, по их мнению, играет ведущую роль в процессе мышления, но органы чувств, мышцы и другие органы тоже выполняют важные функции в мыслительном процессе.