认知心理学初起的时候，心理学家相信，人的心智运作在某个程度上是独立于大脑的生理结构的。因此，研究心智系统的运作法则跟研究神经生理，是相对独立的两个研究领域。这样的想法根源于心智系统与电脑的类比，认定它们是类似的“思考机器”（Lachman, Lachman, & Butterfield, 1979, 第四章）。电脑的运作可以分为软体与硬体两个层面，软体工程师在撰写程式的时候，除了某些基本的硬体限制（如记忆体的容量）外，通常并不考虑硬体的因素。事实上，各种不同厂牌的电脑，在硬体架构上常有很大的不同，却能执行相同的软体。因此，假设人脑就像电脑，我们自然可以将心智运作与大脑结构适度的区分开来（Simon, 1981）。

    然而，近年来的研究结果却显示，心智运作跟大脑结构的关系，似乎比当初设想的还要密切许多，大脑的组织方式显然在相当程度上决定了人类心智的特性与运作法则（Posner & DiGirolamo, 2000）。于是，一门试图将人脑的运作从脑细胞的层次到神经系统的层次，再到认知功能的表现串连起来的学门，便应运而生¾¾这就是只有约二十年历史的认知神经科学（cognitive neuroscience）。这是一门科际整合型的学术领域，整合了认知心理学、计算机科学与神经科学等方面的观念与知识，作为了解人类心智系统的基础。

    认知神经科学假设，复杂的认知历程（譬如阅读一篇文章），是由简单的单位认知历程（constituent cognitive processes，譬如字词辨认的历程、字义解读的历程、语法分析的历程等等）所组成的，而每个单位认知历程则对应到脑部特定部位的神经活动。认知神经科学的研究目标之一，即在于确认各个单位认知历程的发生部位。近代先进的神经显像技术已经促成了这类研究的长足进步。然而，认知神经科学家当然不会只满足于绘出大脑的功能地图。他们真正的目标在于，了解整个脑的各部位如何像个交响乐团般地协同运作，配合无间地谱出美妙的心智乐章。这就使得计算机科学成了认知神经科学不可或缺的一环。

    计算机科学家在认知神经科学中的主要任务是，探讨大脑各部位的“协同运作模式”。他们构想各种可能的理论模式，并将之写成电脑程式，以便在电脑上模拟人脑的运作。假如他们的理论模式十分接近人脑的真正运作方式，这种模拟将会使电脑能表现出类似于人类的认知功能¾¾像人类一般认出熟人的脸、能够与人对话等等。因此，这种模拟本身便构成了对理论模式的检验。认知神经科学家正是透过这样的方式，来探讨神奇的人类心智系统。