С точки зрения неврологии убеждения ассоциируются с такими структурами среднего мозга, как лимбическая система и гипоталамус. Лимбическая система связана с эмоциями и долговременной памятью. Она выполняет функцию интеграции информации, полученной из намного более сложной по строению коры головного мозга, а также регулирования осуществляющей контроль над такими базовыми функциями организма, как сердцебиение, температура тела, расширение зрачка и др. Представляя собой продукты глубинных структур мозга, убеждения вызывают изменения в основных физиологических процессах организма и отвечают за многие из наших неосознанных реакций. Фактически одним из источников нашего знания о том, что мы действительно верим во что-то, являются определенные физиологические реакции: «сердце стучит», «кровь кипит», «кожу покалывает». Ни одну из этих реакций мы не можем вызывать сознательно. Именно поэтому детектор лжи способен установить «правдивость» наших слов. Физиологические реакции человека, верящего в то, что он говорит, отличаются от реакций говорящего «просто так», в рамках определенного поведения (например, от реакций актера, произносящего реплики своей роли), или реакций, свидетельствующих о несоответствии или обмане.