四、電腦記錄法
大腦是由很多神經元組成的，神經元活動的基本形式就是神經元的放電，這種放電通常是脈衝式的。把生物細胞活動時伴隨的微弱電流放大後，輸入陰極射線示波器或各種記錄儀，就可以記錄大腦神經元的生物電活動。生理學家早就可以在動物的大腦中記錄單神經元的細胞放電，研究已經發現學習與海馬的突觸後電位長時程增強有關。而在活體動物進行某項認知任務時，定量記錄不同腦皮層神經元的脈衝發電數目，也被用於在細胞和組織器官水平上研究學習、情緒的神經機製。
研究者也可以在大腦皮層上或在顱骨以外記錄到整群神經細胞放電的場電位，這就是腦電圖。值得說明的是，腦電圖並不是神經細胞脈衝放電的直接記錄，所以頭顱記錄的腦電不是脈衝式放電，而是各種頻率的類似的正弦波。波是成人最常見的腦電背景波。
在活體大腦從事某一個特定的認知任務時，可以用腦電圖記錄下大腦皮層場電位的細微變化，但通常這種腦電圖的改變並不明顯，難以被發覺。而通過多次(通常是幾百次）的腦電信號的疊加，減去與該認知活動無關的信號，使與該認知活動有關的腦電信號放大，這就是腦電的平均誘發電位技術，得到事件相關電位。以其無損傷、時間分辨率高的特點被廣泛應用在高級認知功能的神經機製研究中，特別是在注意、意識和記憶的腦機製研究中被廣泛運用。
五、生物化學分析法
任何心理行為和功能都有其物質基礎。在細胞水平下，神經係統的活動與其內部的生物化學物質及其變化是密不可分的，作為神經係統活動外部表現的心理活動和行為，與腦內的生物化學物質的改變也必然存在著聯係。因此，通過生物化學分析方法可以探討腦內生化物質（例如蛋白質、神經遞質以及核酸）的改變與心理活動和行為的關係。例如，在建立條件反射的過程中，可以測定動物腦內某種物質含量的變化，即以行為作為自變量，研究它對腦內物質含量的影響。
國外學者曾進行了這樣的實驗：先強迫大腦以新的方法取食，大鼠學會後立即斷頭取大腦進行化學分析。結果發現，大鼠的這種學習過程伴隨著腦內相關皮層細胞內部的入含量的增加。稍近的研究證據表明，一些分子量較小的糖蛋白或酸性蛋白質，如3100等是一種代謝快、更新快的蛋白質，在記憶痕跡形成中作用最明顯。而一些認知功能也與腦中神經遞質的活性有關，例如現在研究認為注意的警覺網絡與腦內的去甲腎上腺素遞質有關。
六、腦成像技術
腦成像可以分為大腦結構成像和腦功能成像兩大類。計算機斷層顯像技術都可以測量人腦內部結構的二維或三維的圖像，屬於大腦結構成像。大腦結構成像在國內已經普及，它幾乎可以明確每個患者腦損傷的部位和大小，也可以動態觀察不同時期大腦結構損傷的變化，為國內開展人類神經心理學的研究創造了前所未有的大好時機。
腦功能成像主要包括正電子發射斷層掃描技術可以用在正常人中研究大腦結構與功能的關係。可以測量腦代謝時消耗核素標記的葡萄糖數量，從而獲得進行高級功能活動時腦局部的血流圖像。在大腦激活時消耗血紅蛋白所攜帶的氧，利用氧合血紅蛋白和非氧合血紅蛋白的順磁性的差別，可以實時記錄大腦不同區域對氧消耗的情況，反過來反映腦區的激活狀態。最近，已被廣泛應用在大腦結構與心理活動和行為的研究領域中，並取得了驕人的成果。更為可喜的是國內不少單位具有開展這方麵研究的條件，一些有關記憶、運動、注意的腦功能成像研究已經取得了明顯的成果，一些國內的研究結果已經發表在國際著名雜誌上。