Nous avons 5 sens mais, face à une scène, nous avons une sensation globale dont nous avons conscience et que certes nous pouvons décomposer ensuite en impression de chaque sens.
     De telles sensations révelent que le cerveau combine en permanence des informations issues des différents organes des sens pour composer une image plus ou moins fidèle de l'environnement.
 
    Comment les sensations fusionnent elles dans le cerveau ? Deux mécanismes peuvent être envisagés.
    Soit les sens fonctionnent chacun de leur cóté et le cerveau les combine en un tout cohérent lors des ultimes étapes du traitement de l'information .
    Soit ils fonctionnent sur un mode concerté entre eux, dès le départ, se complétant et s'influençant les uns les autres dès les premières étapes...
    Selon le premier modèle, chaque système sensoriel analyse ses stimuli spécifiques et produit sa propre « image » de l'environnement. Par exemple le système visuel crée l’image d’un oiseau, tandis que le système auditif enregistre le chant de l’oiseau que nous voyons (et en même temps le son d’un avion qui passe ou d’un enfant qui crie dans le voisinage ! ).  Le cerveau intègre alors ces données sensorielles. pour compléter la scène : un oiseau qui chante, en bordure d’un autre jardin où joue un enfant et d’une rue où circule une voiture.
    Selon le second modèle, le système visuel détecte d’abord une surface d’une certaine couleur, ayant une certaine forme (notamment les ailes et le bec), et en même temps le système auditif disceme un son répétitif venant de cette surface le système visuel voit que le bec bouge quand le système auditif entend le son du chant. Les différents sens se complètent en quelques fractions de secondes tout en se référant à des données en mémoire, jusqu'à ce que le cortex frontal ait l'impression générale d'un oiseau qui chante dans un arbre.

    On connait depuis des années ce que l’on appelle le « renforcement multimodal ».
    Par exemple, un point lumineux échappe à la vision lorsque son intensité devient trop faible, mais il peut redevenir visible si l’on fait retentir au même instant un son.
    Inversement, il est beaucoup plus facile d'entendre ce que dit une personne si nous pouvons voir son visage et notamment sa bouche. Le stimulus visuel augmente la sensibilité du canal acoustique.
    Cela montre que le cortex auditif réagit spécifiquenent aux images visuelles de la parole, et que l'intégration sensorielle des stimulations acoustiques et visuelles facilite le traitement du langage.
    Ce phénomène d'amplification croisée a lieu dans des régions cérébrales jusqu'alors considérées comme des régions sensorielles distinctes, les cortex visuel et auditif, ainsi que l’a montré en 2001 la psychologue Gemma Calvert, de l’Université de Bath en Angleterre.
    Le second mécanisme d’intérgration serait donc plus proche de la réalité

    En 2005, l'Institut Max Planck de cybernétique biologique a Tubingen, en Allemagne, a réalisé des enregistrements en imagerie par résonance magnétique de différentes régions du cortex auditif de singes rhésus en leur faisant entendre des sons et en sollicitant en même temps la vue ou le toucher.
Lorsque les deux stimulus sont simultanés, l'extrémité postérieure du cortex auditif est alors en fonctionenement intensif.
    On ne sait pas  pourquoi l'information sensorielle fusionne dans cette partie  mais il semble que cette région enregistre en priorité des données spatiales concernant les sons, identifiant notarnment l'endroit d'où ils proviennent. Peut-être la fusion sensorielle engendrée dans cette zone permet-elle d'associer différentes sensations à une localisation particulière dans l'espace.
    En janvier 2007, Charles Schroeder et ses collègues, de l'Institut Nathan Kline pour la recherche psychiatrique à Orangeburg dans I'État de New York, ont montré qu'un stimulus tactile, même s'il n'engendre pas à lui seul une décharge des neurones auditifs, modifie l'activité des neurones auditifs de sorte que leur potentiel de décharge est renforcé.
    Ainsi, si le cortex auditif reçoit simultanément des stimulus auditifs et tactiles, ses neurones déchargent davantage que s'il reçoit uniquement des stimulations auditives, et la réception d'informations de deux organes sensoriels distincts entraîne donc une activation plus intense d'un centre de traitement, ce qui serait le fondement neuronal de l'intégration sensorielle.

    De nombreuses régions cérébrales intègrent l'information en provenance des différents sens, et seule une partie du cerveau - relativement circonscrite - est exclusivement dédiée à chaque sens. .
    Voir, toucher, entendre, goúter et sentir : les sens se combinent dans le cerveau pour donner une perception unique, liée du monde extérieur.