动作观察（Action Observation，AO）即通过观察他人的动作可以促进观察者同样动作的执行，激活大脑中负责实际执行相同动作的相同神经结构，并对自身行为产生影响，激活相同神经结构的区域被定义为镜像神经元系统。20世纪90年代意大利神经学家Rizzolatti教授和他的团队发现在猴子观察他人执行动作时，会引起大脑中负责运动计划和运动控制的运动前皮层F5区神经元放电，这种放电方式和执行相同动作或类似动作的放电方式相似。随后，研究者也在人类的大脑皮层中发现了具有相同功能或类似功能的区域。人们在学习时首先是通过视觉的输入，对学习的内容进行加工并储存大脑形成记忆，这一过程的重要前提就是观察，这也是动作观察涉及枕叶网络的原因，枕叶部位有着初级视觉皮层，主要对输入的视觉进行感知何处理，在存在外部视觉刺激时，该部位被激活（健身运动员运动表象事件相关电位）。因此，动作观察在提高注意力，改善认知功能，加深对动作的理解、模拟，提高运动学习方面有着重要作用。
运动想象（Motor Imagery，MI）是在运动感知的基础上，在大脑内部有意识的对过去的动作的重现，并且没有任何明显的运动或肌肉活动。运动想象可分为动觉运动想象（Kinesthetic imagery）和视觉运动想象（Visual imagery）。在动觉运动想象期间，想象者有一种感觉，即他实际上执行了运动，并获得到所有感官的感觉（第一人称视角），在视觉运动想象期间，对象从远处（第三人称视角）看到他自己在执行动作。运动想象训练可以提高运动学习的效果，因为运动想象期间可以激活与实际动作练习的一样大脑运动皮层的参与，主要包括运动前皮层、顶叶皮层和额叶顶叶区域的激活，额叶负责运动行为的控制和复杂的编码，同时也和工作记忆有关，顶叶与体感知觉功能有关，这被认为是想象和执行共享的潜在机制，两者在功能上具有对等性。