Одной из первых попыток объяснить физиологическую природу эмоций была теория Джемса-Ланге (1894, 1895), подчеркнувшая роль периферических реакций в эмоциональном процессе. Основное содержание теории состоит в том, что внешние впечатления рефлекторным путем, минуя сознание, вызывают в организме определенные вегетативные реакции и побуждают к выполнению соответствующих действий. Последующее осознание происшедших изменений субъективно переживается как эмоция. Согласно Джемсу и Ланге, неверно говорить так: человек увидел медведя, испугался и побежал. Следует сказать иначе: человек увидел медведя, побежал и осознал это как испуг. Cannon (1927) и Bard (1928) предложили центральную теорию эмоций, в которой механизмы эмоциональных реакций связывались с деятельностью зрительного бугра.

Дальнейшими исследователями была установлена роль центральных нервных образований — лимбико-ретикулярного комплекса в механизмах возникновения эмоций. Показано, что различные стороны эмоциональных состояний контролируются специальными нервными структурами, функционирующими в тесном единстве. Зрительный бугор определяет эмоциональную окраску различного тона, стриопаллидарная система участвует в осуществлении внешнего выражения эмоций, гипоталамус регулирует вегетативные, сосудистые, нейроэндокринные функции и метаболические, процессы при эмоциональных состояниях. Ретикулярная формация ствола мозга осуществляет активирующее влияние на кору головного мозга. Установлено, что роль коры больших полушарий не может быть сведена к пассивной рецепции эмоциональных процессов. Как указывает М. И. Аствацатуров (1959), результатом деятельности коры головного мозга являются высшие эмоциональные проявления, включающие, как составной компонент, филогенетически более старую протопатическую чувствительность, воспринимаемую зрительным бугром.