برخی دانشمندان معتقدند که نورونهای آینه‌ای از مهمترین اکتشافات اخیر در زمینه عصب‌شناسی بوده‌اند. از آن جمله راماچاندارن، استاد روانشناسی دانشگاه کالیفرنیا، سن دییگو، معتقد است که آنها در فراگیری زبان و تقلید اهمیت زیادی دارند.
با وجود این یافته‌ها، تا کنون هیچ مدل عصبی یا محاسباتی که مورد پذیرش اکثریت باشد، ارائه نشده که توضیح دهد نورونهای آینه‌ای چگونه به اعمال شناختی‌ای مانند تقلید کمک می‌کنند.
اكتشاف
جیاکومو ریزولاتی و همکارانش در دانشگاه پارما، الکترودهایی روی قشر ونترال پریموتور (ventral premotor cortex) بوزینه دم کوتاه (macaque) قرار دادند تا نورونهایی را که حرکات دست و دهان را کنترل می‌کنند مطالعه کنند.
در هنگام آزمایش، آنها از یک نورون در مغز میمون هنگامی که میمون می‌توانست تکه‌های غذا را بردارد ثبت می‌گرفتند، و ازاین‌رو می‌توانستند واکنش نورون را به حرکت‌هایی مشخص اندازه بگیرند. آنها متوجه شدند که برخی نورونها علاوه بر زمانی که میمون یک تکه غذا را بر می‌دارد، هنگامی که میمون شخصی را می‌بیند که یک تکه غذا را برمی‌دارد نیز فعالیت می‌کنند. آنها چند سال بعد یک مقاله‌ی تجربی منتشر کردند و در آن در باره نقش سیستم نورون آینه‌ای در شناخت رفتاری بحث کردند.
دراواخرقرن بیستم (دهه نود میلادی) عصب شناسان ایتالیایی که با میمونها کار می کردند، سیستم نورونهای آیینه ای را کشف کردند. آنها مشاهده کردند که وقتی یک میمون خودش موز می خورد یا خوردن موز توسط یک میمون دیگر یا یک پژوهشگر را مشاهده می کند، در هر دو حالت سلولهای عصبی مشابهای در مغز این میمون فعال می شوند.
بدین ترتیب آنها این سلولهای عصبی را نورون های آیینه ای نام نهادند چرا که این سلول های عصبی اقدامات فرد دیگر را بطور آیینه ای در مغز ما بازتاب می کند و گویی که ما خود، آن کارها را انجام می دهیم و انگار که ما آیینه شده ایم.
از آن سال تا کنون پژوهشهای بسیاری درباره این سیستم عصبی در انسان و سایر حیوانات شده است. اکنون ما می دانیم که این سیستم عصبی درانسان بسیار پیشرفته تر از میمون ها است.
مشاهدات بعدی نشان داد که 10% نورونهای قشر انفریور فرانتال (inferior frontal) و انفریور پرایتال (inferior parietal) ویژگی‌های "آینه"ای دارد و پاسخ یکسانی به اعمال دستی انجام شده و مشاهده شده نشان می‌دهد.
اخیراً کریستین کیسر و همکارانش، نشان داده‌اند که سیستم آینه‌ای به صدای کارها نیز واکنش نشان می‌دهد. در مورد نورونهای آینه‌ای مقاله‌های بسیاری منتشر شده است...
سیستم نورون های آیینه ای به ما امکان می دهد که صرفا با مشاهده رفتار دیگران، یاد بگیریم، مقاصد افراد را بفهمیم، پیامهای بدنی و اظهارات صورتی آنها را متوجه شویم و به طور خودکار و ناخودآگاه آنها را درک کنیم و با آنها همدلی نماییم.
این یافته نشان می دهد که ما برای فهم، ارتباط و صمیمی شدن با دیگران «عصب کشی» شده ایم و نمی توانیم چنین مداری را خاموش کنیم. ما علائم صورت دیگران را به طور ناخودآگاه تقلید و بازتاب می کنیم: یک خنده سبب خنده دیگری می شود، یک صورت اخمو سبب اخم کردن طرف مقابل می شود، ما به طور ناخودآگاه رفتار و طرز بدنی دیگران را تقلید می کنیم و چنین چیزی می تواند سبب ایجاد همدلی بین افراد شود.
سیستم نرونهای آیینه ای یک مکانیزم پایه ای عصبی برای سرایت احساسی در گروه ها ایجاد می کند که از طریق آن می تواند احساسات به سرعت و به طور ناخودآگاه در بین اعضای گروه گسترش یابد.
راماچاندران (Ramachandran) که یکی از مشهورترین عصب شناسان معاصر است میگوید که: «من پیش بینی می کنم که سیستم نورونهای آیینه ای برای روان شناسی همان کاری را بکند که DNA برای زیست شناسی انجام داد.»
محل آناتومیک
دانشمندان مشاهده کردند که وقتی میمون برای برداشتن چیزی با دهان یا دست حرکت می‌کند نورونهایی در ناحیه اف-5 قشر پرهموتور (premotor cortex) فعال می‌شوند. زیر مجموعه‌ای از این نورونها که در پاسخ به مشاهده همان رفتار در میمونی دیگر فعال می‌شوند را نورونهای آینه‌ای نامیدند. مشخص است که سیستم نورونهای آینه‌ای سیستمی فراگیر در مغز است به طوری که شواهدی مبنی بر وجود چنین واکنش بیولوژیکی در سلولهای شیار تمپورال فوقانی (Superior temporal sulcus) یافت شده که وجود نورونهای آینه‌ای در آن ناحیه را مشخص می‌کند.
همچنین نقشی را برای قسمتهای آمیگدال (Amygdal) و قشر اوربیتوفرونتال (Orbitofrontal cortex) مغز در سیستم نورونهای آینه‌ای مطرح کرده‌اند. مشابه همین سیستم در انسان نیز یافت شده است.
نقش نورونهای آینه‌ای عملکرد این سیستم به خصوص در انسان مورد مطالعه قرار گرفته است. نورونهای آینه‌ای در برخورد با فعالیتی که در انسان دیگری مشاهده شود فعال شده و باعث ایجاد نوعی درک احساسی و مفهومی از عملکرد فرد دیگر هستند. به نظر می‌رسد که این سیستم در انسان پیشرفته‌تر از میمون است. بر اساس مشاهدات علمی برخلاف میمون در انسان برای فعال شدن این سیستم نیاز به یک جسم خارجی نیست و این سیستم در نبود جسم خارجی نیز فعال می‌شود. اگر چه مشاهده شده که در وجود یک جسم خارجی این سیستم فعالیت قوی‌تری از خود نشان می‌دهد.
اهمیت نورونهای آینه‌ای اهمیت این نورونها در فعالیتهای ارتباطی موجودات است. در انسان این سیستم نقش قابل توجهی یافته است. به طوری که دانشمندان ورود سیستم صوتی به این نورونها در انسان هوموساپینس را آغاز گر بوجود آمدن توانایی سخن گفتن دانسته‌اند. به این ترتیب این نورونها در تکامل زبان در انسان نقش قابل توجهی ایفاکرده‌اند.
مطالعات انجام شده روی انسان با استفاده از ام.آر.آی عملکردی نشان داد که در انسان مشاهده حرکات دهانی انسان دیگر می‌تواند این سیستم را فعال کند در حالیکه چنین فعالیتی در برابر حرکات یک حیوان دیده نمی‌شود. اهمیت این سیستم در درک موسیقی و یادگیری موسیقی نیز مطرح شده است.
نقش این نورونها در مورد موسیقی به عنوان ابزاری ارتباطی مطرح است و این نقش یک نقش اساسی در دریافت مفهوم موسیقیایی در شنونده می‌باشد.
به این ترتیب که این نورونها به کار آمده و فعالیتی نوروفیزیولوژیک مشابه همان که در ذهن موسیقیدان می‌گذرد را در شنونده ایجاد می‌کنند. از طرفی در یادگیری حرفه‌ای موسیقی نیز از این سیستم استفاده می‌شود.
نوزاد یک بوزینه دم کوتاه (macaque) که حرکات را تقلید می کند از نورونهای آینه ای استفاده می کند
