近年來，腦與認知科學領域發展迅猛，鏡像神經元(mirror neuron，MN)是該領域內最重大發現之。基於鏡像神經元理論的很多新的康復療法如動作觀察療法、運動想像療法、鏡像療法、虛擬實境療法，以及腦機接口技術等已被轉化到腦卒中的康復治療中。
在研究中發現猴子在觀察他人（或他猴）執行動作時會引起其大腦中負責運動計劃和運動控制的腹側前運動皮質（F5區）神經元放電，這种放電同它自身執行相同或類似動作的放電相似。由於這類神經元把觀察到的動作「映射」到自己執行該動作的腦區，像鏡子一樣反射了他人（或他猴）的腦活動，因此被稱為鏡像神經元。
腦成像研究顯示，BA44區是由非語言的運動功能所激活，包括複雜的手部運動，以及感覺運動學習及其整合。語言功能區和鏡像神經元系統的重疊性也被腦損傷患者所證實，Broca區損傷在導致Broca失語症的同時，患者對動作的觀察和理解也出現缺陷，這正是鏡像神經元系統功能障礙的表現。
手勢與語言之間存在密切聯繫。例如，當我們打電話時，我們的手臂和手總是會做出自發性的動作。事實上，即便在明知對方完全看不到的情況下，我們在進行言語表達時依舊會不由自主地做出手勢。這說明在姿勢性的交流中蘊含了語義。有研究表明手、手臂和言語姿勢必須緊密聯繫，並且至少在部分水平上兩者共享相同的神經基質。有證據表明失語症患者單詞的表達可以被手勢動作所促進，而手勢動作的完成也被適當的詞彙所促進。
Marangolo等研究發現動作觀察、動作觀察和執行有利於改善動詞提取。手勢動作加上言語訓練比單純言語訓練提高失語症患者名詞和動詞提取。研究發現，對運動圖片的觀察可以通過激活左前運動皮質來增進對語言的理解
鏡像神經元是指人們觀察其他人做動作和自己執行該動作能引起相同腦皮質神經元激活，即「動作觀察-執行匹配機制」。研究表明人腦鏡像神經元系統主要存在於額下回後部（左側為Broca 區）、前運動皮質腹側、中央前回下部、頂下小葉頭部、顳中回、前扣帶回、前額葉皮質、島葉及杏仁核等區。MNS 參與動作的理解、模仿、共情、意圖共鳴、心理理論及社會認知等認知活動。因此，近年來有研究將鏡像神經元理論應用於失語症的治療取得了顯著的療效。
鑑於承擔手動作觀察與模仿的鏡像神經元系統與語言神經環路的重疊關係，也鑑於手動作的觀察和模仿可能存在的對語言功能的調控作用，我們提出比較合理的假說：腦卒中失語症患者對手動作的觀察和執行（模仿）可以激發腦中正常或殘留的鏡像神經元系統（觀察-執行匹配系統）活動，促進其直接承擔的、和/或與其相聯結的語言神經網絡重塑，從而改善患者的語言功能。
在鏡像治療中，患者看到健側肢體運動的鏡像，繼而激活了相應皮層的鏡像神經元。腦電圖提示其放電形式與實際執行動作時腦區電活動一致，因此有助於恢復患肢運動功能。通過視覺反饋達到康復治療目的，一方面是由於視覺反饋可以影響中樞感覺運動整合區域的皮質電活動，同時中樞具有部分可塑性也至關重要。
面癱患者長期進行鏡像治療可以有效抑制面部的共同運動。有相關試驗發現肌電生物反饋和鏡像療法對面神經軸索斷裂的患者治療效果相同，對於慢性面癱且伴有面肌痙攣的患者，注射肉毒桿菌毒素後進行鏡像治療，短期內症狀就能改善，如果繼續治療10個月，此時肉毒桿菌毒素已經失效，但患者症狀仍在好轉，可見鏡像療法可以作為一項長期治療方案應用於慢性面癱伴有面肌痙攣的患者。
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