الوظائف النفسية المعرفية تتوسط بين البيئة المثيرة للفرد والمعرفة أو المعلومات التي تتحقق لديه في النهاية. التي تظهر بعد ذلك في شكل سلوك قابل للملاحظة والقياس.
الصندوق الأسود كما سماه السلوكيين هو الحامل الرئيسي لمختلف العمليات المعرفية ، فكل دراسة أو خطوة إلى الأمام يسبقها او يصاحبها فتح قفل من اقفال هذا الصندوق وتسليط الضوء على بعض من محتوياته وكيفية عملها ودورها في العملية المعرفية . هناك حتمية علمية وهي البحث عن العلاقة الوطيدة بين الجملة العصبية واكتساب المعرفة.
العلوم العصبية تدرس نسق الروابط العصبية ووظائفها في الدماغ، ومجال علم النفس المعرفي يدرس الأبنية الفرضية لمختلف العمليات العقلية مثل : التذكر والإدراك ...
الإنسان يملك ملايير العصبونات ، مكونة شبكة معقدة جدا ومسالكها متصله ببعضها اتصالا مكثفا وفرعيا. وفيها تتم مختلف العمليات المعرفية.
تطور اساليب فحص الدماغ استغلها علماء المعرفية . فقد وظف تولفنج في ابحاثه أعقد الأساليب العلمية الحديثة . حيث أنه يطلب من المفحوصين التفكير في موضوعات مختلفة وهم تحت الفحص < موضوعات تتصل بالذاكرة العرضية ، الأحداث المؤقتة ، الخبرات الدلالية ذات المعنى... > و استخلص منها نتائج عديدة. كل الأبحاث المعرفية الحديثة توظف الأدوات العلمية المتطورة ، الخاصة بفحص الأجهزة العصبية منها والخاصة بفحص مختلف أعضاء الحس . فالحاجة إلى اتحاد بين علم النفس والعلم العصبي لها مبررات عدة ، من بينها أيضا إيجاد دلائل وبراهين تطبيقية للخصائص النظرية للعقل. ايجاد علاقة بين أمراض المخ و تغير طرق تكوين وتناول المعلومات وبالتالي السلوك الصادر. توظيف التصورات النظرية المعرفية في بحوث العلوم العصبية وكذلك الإستخدام المتزايد في المعلوماتية لتصورات الوظائف العصبية.