La théorie de l'esprit ou de la mentalisation désigne la capacité à faire des inférences au sujet des états mentaux d'autrui : leurs intentions, leurs désirs et leurs croyances. De nombreuses études utilisent l'imagerie cérébrale pour explorer les bases neuronales de ces capacités et leurs résultats sont très cohérents. On observe une activité dans le cortex préfrontal médian (CPFm), dans le sillon temporal supérieur à la jonction avec le lobe pariétal (STS/JTP), ainsi que dans les pôles temporaux et le cortex cingulaire postérieur. Pour comprendre le système cérébral ainsi circonscrit, il faut connaître au préalable les mécanismes à l'œuvre dans la mentalisation.
Un indice important concernant les intentions des autres vient des mouvements qu'ils font. On peut l'expliquer ainsi : en simulant ces mouvements à part soi au moyen du système miroir du cerveau, nous pouvons directement inférer l'intention qui les sous-tend. Mais ce mécanisme ascendant n'explique pas que le même mouvement puisse refléter des intentions différentes. On peut résoudre ce problème en utilisant un mécanisme de codage prédictif identique à celui qui est employé pour résoudre des ambiguïtés dans la perception sensorielle. C'est un mécanisme descendant qui commence par une hypothèse préalable concernant l'intention probable de l'agent, étant donné le contexte. Le système miroir du cerveau permet alors de prévoir le mouvement le plus probable en fonction de cette hypothèse antérieure. Toute divergence entre le mouvement prévu et celui réellement observé indique une erreur de prédiction et permet de réviser l'hypothèse concernant les intentions de l'agent. Un grand nombre d'études suggère que l'activité dans STS/JTP reflète l'ampleur de cette erreur de prédiction. Cela semble être le cas même lorsque les intentions sont inférées à partir d'autres indices que les mouvements.
