意大利帕爾馬大學(xué)剛開(kāi)始注意到鏡像神經(jīng)元，當(dāng)時(shí)是在研究大腦的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)，特別是掌管手及口部動(dòng)作的F5區(qū)，想要了解其中神經(jīng)元的放電型態(tài)，與執(zhí)行特定動(dòng)作的編碼關(guān)系。

為了這個(gè)目的，他們記錄了獼猴腦中個(gè)別神經(jīng)元的活性；同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室擁有各式各樣的刺激，可用在猴子身上。當(dāng)猴子執(zhí)行不同的動(dòng)作時(shí)（譬如伸手去抓玩具或食物），就能夠觀察它們腦中特定的神經(jīng)元組同步活化的情形。從這樣的實(shí)驗(yàn)中，意大利帕爾馬大學(xué)開(kāi)始注意到一些奇怪的現(xiàn)象：當(dāng)他們之中有人伸手去抓食物時(shí)，猴子腦中的一組神經(jīng)元也活化了，就跟他們自己伸手去抓食物時(shí)一模一樣。一開(kāi)始，他們懷疑這個(gè)現(xiàn)象是由一些平常的因素造成，好比說(shuō)猴子在觀察我們的行為時(shí)，也進(jìn)行了未受注意的動(dòng)作。但當(dāng)我們想辦法排除了這種可能性以及其它因素（好比猴子預(yù)期會(huì)有食物的供應(yīng)）之后，才體認(rèn)到這種與觀測(cè)行為相連的神經(jīng)放電活性，是行為本身在腦中的真實(shí)呈現(xiàn)，與這項(xiàng)行為的執(zhí)行者是誰(shuí)并無(wú)關(guān)聯(lián)。目前，科學(xué)家還不清楚，究竟鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)屬靈長(zhǎng)類所獨(dú)有，還是其它動(dòng)物身上也找得到。研究團(tuán)隊(duì)正在大鼠身上測(cè)試，想看看這種動(dòng)物是否也具有鏡像神經(jīng)元的反應(yīng)。這種腦中的鏡像機(jī)制，有可能是演化晚期發(fā)展出來(lái)的能力，如此才能夠解釋，為什么人類會(huì)比猴子擁有更廣泛的鏡像反應(yīng)。不過(guò)，由于剛出生的嬰兒及仔猴就能夠模仿伸出舌頭一類的簡(jiǎn)單動(dòng)作，因此，針對(duì)看到的行為建立鏡像模組的能力，可能是天生的。又由于缺乏情緒感受的鏡像能力似乎是自閉癥患者的重要特征，因此他們也在自閉癥孩童身上做研究，看看是否表現(xiàn)出可讓人察覺(jué)的運(yùn)動(dòng)缺失，那是鏡像神經(jīng)元系統(tǒng)功能不彰的常見(jiàn)問(wèn)題。