І. Павлов неодноразово стверджував, що фізіологічною основою мислення є тимчасові нервові зв'язки, які утворюються в корі великих півкуль. Ці умовні рефлекси виникають під упливом слів, думок, що відображають реальну дійсність, але обов'язково на основі першої сигнальної системи (відчуттів, сприймань, уявлень). За його твердженням, кінестетичні подразнення, що надходять до кори від мовних органів, є другими сигналами, тобто сигналами сигналів. Вони є абстрагуванням від дійсності й допускають узагальнення, що становить суто людське, найдосконаліше мислення.
У процесі мислення обидві сигнальні системи тісно пов'язані. Якщо цей зв'язок послаблений, слова для людини не мають реального значення, не співвідносяться з конкретними предметами й явищами, то вони перестають бути сигналами дійсності. Мислення відбувається нормально лише за участі обох сигнальних систем, за провідної ролі другої, оскільки слово-сигнал багатше за змістом і пов’язане з процесами узагальнення та абстрагування. Деякі вчені не поділяють такого погляду. Одні з них уважають, що мозок лише приймає й обробляє чужі думки, а не продукує власні. Інші твердять, що люди думають не лише мозком, а й усім тілом. Нервова система, на їх думку, відіграє провідну роль у процесі мислення, але органи чуття, м’язи та інші органи теж виконують важливі функції у розумовому процесі.
Розвиток мислення. Захопленість, зацікавленість проблемою, оптимальна мотивація – важливі фактори продуктивності мислення.
Для активізації мислення можна використовувати спеціальні форми організації розумового процесу, наприклад, „мозковий штурм”. Розвивати та стимулювати мислення можна за допомогою розв’язання різних задач.