计算机模型的实验证据为基础。由于其跨领域的特性，认知神经科学家的背景除了上述提到的学科之外，还有来自神经生物学、神经化学、精神病学、神经学、内分泌学、有机化学、物理学、语言学、哲学和数学等学门。认知神经科学採用的研究方法，包括来自心理物理学、认知心理学、、电生理学、和行为遗传学的实验典范。另外一部分重要的研究方向来自于脑伤病人的研究。脑部损伤所造成的认知功能受损，提供认知神经科学许多重要的证据（请参照：神经心理学）。而理论的发展则来自计算神经科学和认知心理学。
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