Мыслительная и речевая деятельность людей характеризуется большой сложностью. В процессе мышления человек анализирует окружающую его действительность, синтезирует, объединяет ее, сравнивает одно явление с другим, выделяет какой-либо один признак, свойственный множеству различных предметов, и т. п.
Физиологической основой мыслительного процесса . является деятельность коры полушарий головного мозга, осуществляемая во взаимодействии двух сигнальных систем — первой и второй. В единстве первой и второй сигнальных систем лежит возможность перехода от ощущения к мысли.
Физиологические механизмы, лежащие в основе мышления и речи, до сих пор не нашли еще полного своего раскрытия. Установленным можно считать лишь то, что вторая сигнальная система неразрывно связана в своей деятельности с первой и подчиняется тем же законам, какие лежат в основе деятельности первой сигнальной системы. Но две эти системы в мыслительных процессах не являются равноправными: приоритет принадлежит второй сигнальной системе, которая, по выражению И. П. Павлова, держит «под сурдинкой» первую сигнальную систему. Новое, что вносится второй сигнальной системой в деятельность мозга, это возможность отвлечения и обобщения.
Несомненным является также и то, что в основе речевой, а следовательно, и мыслительной деятельности людей лежит работа всех анализаторов коры мозга в целом. Однако двигательный анализатор, расположенный в лобной доле мозга, по мысли И. П. Павлова, играет наибольшую роль в мыслительных и речевых процессах. Как показывают исследования, даже собака, лишенная лобных долей, начинает вести себя бессмысленно, нецелесообразно. Нарушение же деятельности лобных долей мозга человека делает его глубоким инвалидом мысли. Такой больной не может подчинить своих действий определенному плану. Самопроизвольное письмо и даже письменный пересказ более или менее сложного текста для такого больного становятся невозможным. Самостоятельное решение задач оказывается недоступным. Отдельные мыслительные операции у таких больных, правда, сохраняются. Лобные больные не теряют способности к речевому общению с людьми, уверенно и правильно совершают такие привычные действия, как списывание, простейшие арифметические вычисления разного рода. Но отсутствие собранности мысли делает этих больных нецеленаправленными в их действиях.
Согласно учению И. П. Павлова в основе мыслительной деятельности лежат временные связи, ассоциации. «…Мышление, — говорил И. П. Павлов, — до известного пункта ничего другого не представляет как ассоциации, сперва элементарные, стоящие в связи с внешними предметами, а потом цепи ассоциаций. Значит, каждая маленькая, первая ассоциация это есть момент рождения мысли» (Павловские среды. Изд. Академии наук СССР, 1949, т. II, стр. 585.).