وقتی صحبت از خیال‌پردازی به‌میان می‌آید ناخودآگاه ذهن ما با دوران کودکی پیوند می‌خورد اما این ارتباط به این معنا نیست که پروسه تخیل، ساده و پیش‌پا افتاده است. تجسم و تخیل تصاویر ذهنی که فرد قبلا نمونه آن را ندیده است، بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتوان آن را ساده و کودکانه تفسیر کرد. برای تجسم و خیال‌پردازی، مغز باید تصاویر را به گونه‌ای نو، بازآفرینی کند.
یکی از فرضیات علمی در خصوص خیال‌پردازی بر این نکته تاکید دارد که به احتمال قوی قشر پیشانی مخ در این میان نقشی اساسی بر عهده دارد. این فرضیه بر این باور است که بخش قدامی مخ، در نقش هماهنگ‌کننده، شبکه‌ای از نورون‌هایی را به راه می‌اندازد که به صورت معمول با هم ارتباطی نداشته‌اند. به این ترتیب در هنگام خیال‌پردازی، مجموعه‌ای از شبکه‌های گسترده عصبی در کنار هم قرار می‌گیرند تا تصاویری را بازآفرینی کنند که کاملا جدید و خلاقانه هستند.
به این فرایند مغزی، "سنتز ذهنی1" گفته می‌شود. به باور محققان فعال شدن همزمان شبکه‌های متفاوتی از اعصاب در بخش پیشانی مغز، می‌تواند منجر به تجربه خیال‌پردازی و خلق تصاویر و مفاهیم ذهنی نو در انسان شود. نکته جالب توجه این است که به باور این کارشناسان، زیرساخت‌های ذهنی برای استمرار قوه تخیل در بزرگسالی، ریشه در فعالیت‌های مغزی دوران کودکی انسان دارد.