外部世界如何在大脑中得到表征，以及如何通过“注意”修饰。
作者回顾了认知心理学的发展，有两个假设：第一个来自于康德，即“知识是先验的”，大脑中有内置的模板，外部世界（通过视觉、听觉、知觉等）向大脑的投射，并非如照相机般一一对应的精确，人类经常会根据有限的信息自动“脑补”。对“错觉”的实验，证明了这点。这种“脑补”的能力，是AI所欠缺的，比如人类会根据简单的特征（一种模糊的感觉、与视觉门禁的脸部大数据匹配不一样的机制），毫不费力地区分街上的男女、路人还是熟人，但这方面人工智能可能很难做到（或者要具备大量的算力）。
第二种假设是，大脑的信息整合能力，信息经过整合、形成一幅认知地图、与过去的经验结合，并受到注意的调节，最后用于组织并协调有目的的行为。
当然认知心理学的上述假设，是一种精致的推理，要打开大脑处理信息的黑箱，必须与生物学家联手。幸运的是，脑科学的发展也一日千里。两者的结合，形成一个新的学科领域，即认知神经科学。
对视觉/触觉的细胞研究发现，感觉会被拆分、每一种细分感觉会对应特定的感觉细胞。
大脑并不是简单地接收原始数据并忠实记录，相反，各个感觉系统首先分析并拆解这些原始输入信息，然后根据其内置连接和规则来重建这些信息。
数百万个感觉神经细胞，接收感觉信号并进行编码（并非忠实记录而是强调特定的刺激特征并忽略其他特征）。中枢神经元传递这些信号（也不是完全忠实的，允许质量和度量上的失真）。
不同的通路传导不同的信号（比如视觉中的线条、运动、深度、色彩等）到达大脑皮层。有两条通路：一条是“什么”通路，一条是“哪里”通路（携带物体的空间位置信息）。视觉信号的不同方面由大脑的不同区域加工，这一点早在19世纪末弗洛伊德就预言过。比如有脸盲症患者，并非是他的视觉神经受损，而是大脑中加工特定信息的区域受损。
大脑是如何整合不同神经通路携带的不同类型的信号，进行“解码”的？这一点的机制在本节中未进行解说。但指出一点，就是大脑中并没有一块独立的区域，类似于中央处理器的玩意，来听取其他区域的信息汇报。
脑成像技术可以窥视大脑，比如什么感觉信号的刺激，引起大脑中那块区域的细胞活跃（放电），但要深入细胞和分子层面来研究思维活动，还需要更进一步。
