10年前，大多數神經科學家及心理學家認為：這種對他人舉動與意圖（尤其是後者）的了解，來自快速推理，其過程與解開邏輯問題沒什麼不同。也就是說，約翰腦中某些複雜的認知裝置，仔細分析了感官傳入的訊息，比對先前儲存在腦中的類似經驗後，讓約翰曉得瑪莉打算做什麼，以及為什麼那樣做。

雖說在某些情況下，上述複雜的推理過程確實可能發生，尤其是某人的行為特別難以解讀時；但一般而言，我們可以輕鬆且快速掌握簡單的行為，顯示還有更直截了當的解釋。1990年代初，我們在義大利帕瑪大學的研究團隊（當時還有另一位研究者法迪嘎）偶然間解開了這個問題。我們發現猴子在進行簡單的目標導向行為時，好比伸手去抓一塊水果，腦中有群意想不到的神經元會活化起來；讓人意外之處在於：實驗猴在觀看別人進行相同舉動時，腦中同一批神經元也會活化起來。由於這批新發現的神經元似乎讓觀看者在腦中直接反映出他人的行為，因此我們稱之為「鏡像神經元」（mirror neuron）。

腦中的神經元網絡，一般相信是儲存特定記憶的所在；而鏡像神經元組則顯然儲存了特定行為模式的編碼。這種特性不單讓我們可以想都不用想，就能執行基本的動作，同時也讓我們在看到別人進行同樣的動作時，不用細想就能夠心領神會。約翰在瞬間就理解瑪莉的舉動，是因為該動作不只發生在他眼前，實際上也同時出現在他腦中。值得一提的是，傳統探究現象學的哲學家早就提出：對於某些事，人必須要親身體驗，才可能真正了解。對神經科學家而言，鏡像神經元系統的發現，為該想法提供了實質基礎，也明顯改變了我們對人類理解方式的認知。

瞬間認知

我們剛開始注意到鏡像神經元，並不是為了找尋證據來支持或駁斥哪個哲學觀點；我們當時是在研究大腦的運動皮質，特別是掌管手及口部動作的F5區，想要了解其中神經元的放電型態，與執行特定動作的編碼關係。為了這個目的，我們記錄了獼猴腦中個別神經元的活性；同時，我們實驗室擁有各式各樣的刺激，可用在猴子身上。當猴子執行不同的動作時（譬如伸手去抓玩具或食物），我們就能夠觀察牠們腦中特定的神經元組同步活化的情形。

從這樣的實驗中，我們開始注意到一些奇怪的現象：當我們之中有人伸手去抓食物時，猴子腦中的一組神經元也活化了，就跟牠們自己伸手去抓食物時一模一樣。一開始，我們懷疑這個現象是由一些平常的因素造成，好比說猴子在觀察我們的行為時，也進行了未受注意的動作。但當我們想辦法排除了這種可能性以及其他因素（好比猴子預期會有食物的供應）之後，我們才體認到這種與觀測行為相連的神經放電活性，是行為本身在腦中的真實呈現，與這項行為的執行者是誰並無關聯。

生物學的研究裡，若想要了解某個基因、蛋白質或一群細胞的功能，最直截了當的方式，通常是將其從體內去除，然後觀察個體的健康或行為出現哪些缺失。不過，想要判定鏡像神經元所扮演的角色，這種方法卻行不通，因為我們發現這種神經元遍佈大腦左右半球的重要區域，包括腦皮質的運動前區及頂葉。如果把整個鏡像神經元系統都給破壞，將造成實驗猴的認知功能出現廣泛缺失，想要釐清少了這些神經元會有什麼特定的影響，就成了不可能的任務。