Gündelik hayatta insanlar da karşısındakinin veya televizyonda izlenen birinin davranışlarından, konuşmalarından, jest ve mimiklerinden etkilenir; empati yapar ve onun gibi düşünür. Hatta bazen farkında bile olmadan onun sık kullandığı kelime veya cümleleri taklit eder. Uykusunun geldiğini ifade eden birinin yanında o da esner. Ağlayan birini gözlemlerken istemese bile bazen ağlar. Bir anne çocuğuna mama yedirirken, çocuğunun ağzını açmasını isterken çoğu zaman kendisi de bilinçsizce ağzını açmaktadır. Bunlar empatinin biyolojik göstergelerine örnek gösterilebilir.

Empatinin biyolojik göstergelerine ilişkin en önemli gelişmeler ise ayna nöronların keşfi ile başlamıştır.

Köpeklerle yapılan ayna nöron çalışmalarında 27 köpekten 21’inin esneyen bir insanı izlediklerinde esnemeye başladığı ama esnemeyi taklit eden birini izlediklerinde esnemeye karşılık vermediği görülmüştür ve bu da empatinin türe özgü basit bir şekli olarak tanımlanır.

İtalya Parma Üniversitesi’nden bir grup araştırmacı tarafından makak maymunlarıyla yapılan bir çalışmada; deneklerin bir cismi kavramadıkları halde, kavrayan birisini izledikleri sırada, beynin aynı bölgesinde, cismi gerçekten kavrıyormuşçasına benzer düzeyde bir elektriksel aktivite artışı olduğunu gözlemlemişlerdir.

Bu da ayna nöronlarının sadece motor aktivasyon sırasında değil, motor hareket gözlenmesi sırasında da aktive olduklarını göstermektedir.

Ayrıca bu nöronlar yalnızca kavrama, tutma ve parçalama gibi amaca yönelik motor hareketlerin yapılması veya gözlemlenmesi esnasında değil, görsel ve işitsel uyaranlarla da aktifleşebilmektedir.

Robot ve insan elinin kavrama hareketleriyle ayna nöron aktivitesi; tekrarlayan kavrama hareketleri ile tek seferlik kavrama hareketinin oluşturduğu ayna nöron aktivitesi; farklı cisimlerin kavrama hareketlerinin gözlemlenmesi sırasındaki ayna nöron aktivitesi; ayna nöronlarında farklı uyarılma mekanizmalarında yapılan çalışmalardandır.

Ayrıca bir topu kavrayıp havaya fırlatmak ile topu kavrayıp başka bir kişiye fırlatmak gibi sosyal etkileşimin de dâhil edildiği çalışmalar yapılmıştır. Kadın-erkek arasındaki farklılık gibi cinsiyetin ayna nöron aktivitesi üzerine etkisi de inceleme konusu olmuştur.

Ayna nöron araştırmalarında, canlı izlemdeki ayna nöron aktivasyonunun, video görüntüleri ile oluşan ayna nöron aktivasyonundan daha belirgin olduğu gösterilmiştir. Robot ve insan elinin bir cismi kavrama hareketlerinin video çekimleri izletilerek yapılan çalışmada ayna nöron aktivitesi benzer bulunmuştur. Çalışmanın bir diğer aşamasında insan eli bir ip yardımıyla kukla gibi hareket ettirildiğinde ayna nöron aktivasyonun daha zayıf olduğu görülmüştür.