La neurociencia ha mejorado enormemente nuestra comprensión de la base cerebral de los procesos léxicos y semánticos abstractos. Los dispositivos neuronales que subyacen a las palabras y los conceptos son conjuntos neuronales distribuidos que alcanzan los sistemas sensoriales y motores de la corteza y, a nivel cognitivo, la unión de la información en estos circuitos ampliamente dispersos se refleja en la conexión sensorimotora de la forma y el significado de los símbolos. En los últimos años se ha visto la aparición de evidencia de una encarnación cerebral similar de la sintaxis. Los estudios neurofisiológicos han acumulado apoyo para la noción lingüística de reglas combinatorias abstractas que se manifiestan como conjuntos neuronales funcionalmente discretos. Los conceptos inmanentes a la teoría de los autómatas abstractos podrían basarse en observaciones de la neurociencia moderna, para que fuera posible modelar el almacenamiento de pushdown abstracto, que es fundamental para construir representaciones lingüísticas de estructura de árbol, como dinámica ordenada de los circuitos de memoria en el cerebro. Al mismo tiempo, la investigación neurocomputacional mostró cómo los detectores de secuencia ya conocidos de cerebros animales pueden estar unidos neuronalmente para que se fusionen en unidades funcionalmente más grandes discretas, apuntalando así representaciones de reglas abstractas que unen sintácticamente clases de morfemas y palabras léxico-semánticas en componentes significativos más grandes. Las predicciones específicas de los modelos gramaticales basados en el cerebro podrían confirmarse mediante experimentos neurofisiológicos y de imágenes cerebrales utilizando MEG, EEG y fMRI.
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