來自腦損傷的證據
最初發現大腦具有可塑性是來源於腦損傷的研究。一些研究者發現，在經過學習和訓練之後，大腦發生病變的腦區所代表的功能可以部分得到恢復，其原因或者是由於發生病變的腦區部分得到恢復，或者是由於鄰近的腦區具有了病變腦區的功能。
一般認為，左半球是負責語言加工的優勢腦，然而在Vargha-Khadem等研究中卻發現，在兒童時期切除左半球的病人，仍然具有獲得語言的能力。雖然發現與正常兒童的語言發展相比，他們的語言發展能力要稍晚些，但是他們的語言能力仍然可以發展到與正常人相似的水平。實驗說明切除了左半球並不代表兒童就喪失了獲得語言的能力。這項研究也許可以說明這樣一個事實，雖然左半球在語言加工中有著極為重要的作用，但這並不表示它是語言加工的唯一腦區。
事實上，關於大腦功能的研究也表明，大腦是一個極為複雜的系統，有幾個主要的腦區負責語言成分的加工，但不限於這幾個腦區，而是有著更為廣泛腦區的參與。Müller等在一項實驗也發現，左半球受損傷較早的患者會出現右半球優勢。實驗採用PET技術要求8名正常被試和23例腦損傷患者完成一項聽句子任務的實驗，結果發現正常成人左半球的額葉和顳葉的血流量較右半球顯著增加，而在腦損傷較晚的患者這種效應明顯降低，腦損傷發生較早的患者會表現出右半球優勢。研究者認為這是由於右半球補償了大腦左半球的語言加工功能，腦損傷後語言功能的恢復是由於在正常情況下不進行語言加工的某些腦區出現了激活。
腦損傷患者腦功能在某種程度上的恢復為研究神經系統的動態變化提供了一些實驗依據，這些實驗研究可以直接或間接地表明神經系統在一定程度上會受到經驗的影響
來自學習和訓練的證據
當前的認知神經成像研究在探討認知過程的神經機制方面取得了一些研究成果，這些實驗大部分是從個體已經獲得的認知成分出發，靜態地研究這些認知成分的神經基礎。大腦是一個動態發展的過程，其皮層功能的獲得也是一個持續的過程。已經有相當多的研究者開始將興趣轉移到學習和發展影響下的神經系統的變化。這些實驗研究共同的特點是，要求被試在一定的時間內學習某項實驗任務，觀察學習前與學習後腦區活動狀態的變化。實驗是基於這樣的一個前提，學習前和學習後影響腦區活動狀態變化的變數是學習的實驗任務，研究者所設計的實驗任務通常包含了一項或幾項認知成分，通過實驗試圖找出所考察的認知成分與大腦活動的關係。當前在這方面已經取得了一些研究成果。
有些實驗研究發現，經過學習和訓練之後，由於作業的自動化程度提高，負責該功能的某個腦區的激活程度將比學習前減弱。在一個實驗中，McCandliss等採用ERP技術研究了學習人工語言時大腦活動的特點。實驗中測試了訓練前、訓練中和訓練後腦電波的變化。結果發現，在經過訓練後，左側前額葉和顳葉加工新單詞Keki的語義波幅下降，程度與加工英語單詞的波幅相當。這可能是由於學習後加工新單詞語義的自動化程度提高，腦皮層活動程度的減弱引起了腦電波幅的下降。
來自雙語者語言研究的證據
腦損傷的一些研究已經為右腦參與語言加工提供了一些實驗證據。一些關於語言學習的研究也表明右腦具有一定的語言功能。這些研究發現，第二語言學習越早，右腦參與得越少，第二語言學習越晚，右腦參與得越多，而且與早期雙語者相比，晚期雙語者的右腦更多地參與了第二語言的加工。
關於雙語學習的研究發現晚期雙語者與早期雙語者表征第一語言和第二語言的腦區不同。Kim等讓12位雙語者用母語和第二語言做默想作業，其中6位雙語者自幼開始學習外語，另外6位被試在成年之後才開始學習外語，利用fMRI研究表明，幼年時期掌握了第二語言的被試，第一語言和第二語言的表征有相同的腦區。成年時期開始學習外語的被試第一語言和第二語言的腦區是分別表征的。這個結果也許可以提示我們，在語言學習的敏感期，語言學習是由幾個主要腦區實現的。成年之後，其它的腦區也具有語言的功能。
