Badania wielokrotnie wykazały, iż podczas oglądania ludzi doświadczających bólu, w mózgu obserwatora aktywowane zostają te same obszary, które są odpowiedzialne za przetwarzanie własnego doświadczenia bólowego.

Można wśród nich wymienić wyspę, korę czuciowo-ruchową, przednią korę środkowej części zakrętu obręczy (anterior midcingulate cortex), istotę szarą okołowodociągową oraz dodatkową korę ruchową.

Taka podstawowa umiejętność rezonowania z czyimś stanem emocjonalnym stanowi dobrą afektywną i motywacyjną bazę do moralnego rozwoju.

Wiemy jednak, że empatia zawiera również poznawczy komponent, ponieważ polega zarówno na dzieleniu, jak i zrozumieniu emocjonalnego stanu innych osób w odniesieniu do samego siebie.

Założenie to zostało potwierdzone w badaniu Decety, Michalskiej i Akitsuki (2008), podczas którego u dzieci oglądających krótkie filmiki, w których ból był zadawany przez inną osobę, dodatkowo angażowane były rejony odpowiedzialne za reprezentację społecznych interakcji i moralnego zachowania (skrzyżowanie skroniowo-ciemieniowe, środkowa kora przedczołowa, przyśrodkowa kora nadoczodołowa, jądro migdałowate) oraz zwiększona została siła połączenia tych obszarów z czołowo-ciemienową siecią uwagową.