Так как восприятие всегда включает в себя ощущения, получаемые от разных органов чувств, то и физиологические процессы, лежащие в основе восприятия, включают в себя процессы возбуждения, начинающиеся в органах чувств под воздействием предметов внешнего мира и передающиеся по центростремительным нервам в кору мозга. В зависимости от того, каким анализатором осуществляется отражение предметов и явлений внешнего мира или какой анализатор является при этом ведущим, восприятия разделяются на зрительные, слуховые, двигательные, кожные, вкусовые и обонятельные.
Опыты по изучению условных рефлексов показали, что когда на анализатор систематически действует не изолированный раздражитель, а совокупность раздражителей (например, ряд раздражителей, предъявляемых в определённом темпе), то ответная реакция начинает зависеть не от индивидуальности каждого раздражителя, а от своеобразия их связи, их соотношения. Так, в некоторых опытах применялся звуковой раздражитель, прерывающийся определённое количество раз в минуту; оказалось, что рефлекс, выработавшийся на такое прерывистое звучание, не зависит от того, какие именно звуки при этом применяются. То же самое наблюдалось и при световых раздражителях, когда рефлекс вырабатывался на соотношение между раздражителями: одни световые сигналы могли заменяться другими, предъявляемыми с определённой частотой. Это явление было названо И. П. Павловым рефлексом на отношение.
Связи между отдельными раздражениями, которые были вскрыты при изучении рефлексов на отношения, играют существенную роль в процессах восприятия. Образование таких связей в слуховом анализаторе даёт возможность узнавать мелодию по соотношению входящих в неё звуков, несмотря на различие в их абсолютной высоте и силе. Образование таких связей в зрительном анализаторе обеспечивает узнавание контуров фигуры, независимо от размеров, цвета и т. п. Таким образом, восприятие целостных предметов включает в себя восприятие соотношения раздражителей.
Кроме процессов, протекающих в пределах одного анализатора, огромное значение имеют взаимосвязи анализаторов между собой. Роль временных связей в процессе восприятия можно показать на примере зрительного восприятия величины.
Зрительное восприятие величины предмета зависит прежде всего от величины изображения предмета на сетчатке глаза. Предмет, вдвое более длинный, даст и на сетчатке вдвое более длинное изображение. Однако так обстоит дело лишь при восприятии предметов, одинаково удалённых от глаз. По законам оптики величина изображения предмета на сетчатке изменяется в зависимости от расстояния до предмета. Например, предмет вдвое более длинный, но находящийся на вдвое большем расстоянии, даст изображение такой же длины, как предмет, вдвое более короткий, но находящийся вдвое ближе. Каким же образом нам удаётся точно воспринимать величину предметов, находящихся на разных расстояниях?
Существенное значение для процесса зрительного восприятия имеют повороты глаз. При переводе взора с далёкого предмета на близкий зрительные оси глаз сводятся, и происходит поворот глаз во внутрь. При обратном переводе взора с близкого предмета на далёкий имеет место разведение зрительных осей — поворот глаз наружу. Повороты глаз вызываются сокращениями и расслаблениями глазных мышц; возникающие при этом двигательные ощущения, которых мы обычно не замечаем, играют важную роль в восприятии величины предмета.
Важным является и то, что форма хрусталика при приближении и удалении предметов меняется Это достигается опять-таки сокращением и расслаблением особой мышцы, что связано с некоторыми ощущениями, обычно нами не замечаемыми.
Зрительное восприятие величины осуществляется благодаря образованию с самого раннего детства прочной связи между раздражением, поступающим от сетчатки, а также раздражением от мышц, устанавливающих направление глаза, и от мышц, изменяющих кривизну хрусталика применительно к расстоянию. Нервные связи в коре, лежащие в основе зрительного восприятия, вырабатываются постепенно, путём длительного опыта, начинающегося с первых месяцев нашей жизни.
Нервные связи, лежащие в основе зрительного восприятия величины, являются по своему происхождению условным рефлексом. Этот сложный условный рефлекс вырабатывается в раннем детстве, когда знакомство с действительной величиной предметов происходит и путём ощупывания; осязательные раздражения играют таким образом роль подкрепления.
На примере зрительного восприятия величины ясно видно, как благодаря образованию устойчивых нервных связей, лежаших в основе восприятия, достигается возможность познавать во внешнем мире такие свойства, которые не доступны отдельным ощущениям.