Вчення про вищу нервову діяльність розкриває науково-природничі підвалини відчуттів. І. Сєченов та І. Павлов своїми дослідженнями показали, що відчуття — це своєрідні рефлекторні дії, фізіологічним підґрунтям яких є нервові процеси, що виникають у результаті впливу подразників на органи чуття, або аналізатори. Аналізатори— це органи тваринного, у тому числі й людського, організму, які аналізують навколишню дійсність і виокремлюють у ній ті чи інші різновиди енергії: зоровий аналізатор виокремлює світлову енергію, або коливання електромагнітних хвиль, слуховий — звуки, тобто коливання повітря, смаковий, нюховий — хімічні властивості речовин, шкірні — теплові, механічні властивості предметів та явищ, що спричинюють ті чи інші відчуття. У кожному аналізаторі є периферійна, аналізуюча частина, або рецептор,тобто орган чуття, призначенням якого є виокремлення в навколишній дійсності світла, звуку, запаху та інших властивостей. Інша його частина — провідний шляхвід рецептора до центральної частинианалізатора, розміщеної в мозку. У центральній частині аналізатора розрізняють його ядро, тобто скупчення чутливих клітин, і розсіяні поза ним клітини. Ядро аналізатора, як зазначав І. Павлов, здійснює тонкий аналіз і синтез збуджень, що надходять від рецептора. За його допомогою подразники диференціюються за особливостями, якістю та інтенсивністю. Розсіяні клітини здійснюють більш грубий аналіз, наприклад відрізняють лише музичні звуки від шумів, виконують нечітке розрізнення кольорів, запахів.
Органічні порушення будь-якої частини аналізатора — периферійної, провідної або центральної — спричинюють або сліпоту, або глухоту, або втрату нюху, смаку тощо залежно від того, який аналізатор порушено. Якщо порушується лише центральна частина аналізатора, виникає нерозуміння почутого, побаченого, хоча відчуття світла чи звуку існує.
Фізіологічним підґрунтям простіших відчуттів та чутливості на перших етапах життя людини є природжена безумовно-рефлекторна діяльність нервової системи. Складніші відчуття зумовлюються умовнорефлекторною аналітико-синтетичною діяльністю головного мозку.