ระบบการบริหารเป็นเรื่องที่กำหนดได้ยาก ดังที่นักจิตวิทยาพอล เบอร์กีส์ได้กล่าวว่า เพราะไม่มี "ความเชื่อมต่อกันระหว่างกระบวนการทำงานกับพฤติกรรม"[35]ซึ่งก็คือ ไม่มีพฤติกรรมอันใดอันหนึ่งโดยเฉพาะที่สัมพันธ์กับ EFหรือกับระบบการบริหารที่เกิดความเสียหายยกตัวอย่างเช่น ปกติจะชัดเจนว่า คนไข้ที่มีการอ่านเสียหายจะไม่สามารถที่จะทำกิจอะไร แต่ว่า จะไม่ชัดเจนว่า คนไข้ที่มี EF เสียหายจะไม่สามารถที่จะทำกิจอะไร

นี้เป็นผลของธรรมชาติของระบบบริหารโดยตรงที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับการประสานงานการใช้ทรัพยากรทางประชานที่ไม่อยู่นิ่ง ที่เป็นไปในปัจจุบันและดังนั้น จะเห็นผลของการทำงานของระบบได้ก็โดยวัดผลกระบวนการทางประชานอื่น ๆนอกจากนั้นแล้ว โดยนัยเดียวกัน ระบบอาจไม่เกิดการทำงานนอกสถานการณ์ในโลกจริง ๆ (เช่น ในสถานการณ์ในแล็บ)ดังที่ประสาทแพทย์อันโตนิโอ ดามาซิโอได้รายงานว่า คนไข้คนหนึ่งมีปัญหาเกี่ยวกับระบบบริหารในชีวิตประจำวันจริง ๆ แต่ก็ยังสามารถผ่านการทดสอบที่ทำโดยกระดาษและปากกาหรือการทดสอบในแล็บที่เกี่ยวกับ EF ได้[36]

ทฤษฎีเกี่ยวกับระบบบริหารโดยมากมาจากสังเกตการณ์ในคนไข้ที่มีสมองกลีบหน้าเสียหายคือ คนไข้มีการกระทำและกลยุทธ์ในการทำกิจต่าง ๆ ในชีวิตประจำวันที่ไม่มีระเบียบ(ซึ่งเป็นกลุ่มพฤติกรรมที่เรียกว่า dysexecutive syndrome)แม้ว่า คนไข้จะสามารถผ่านการทดสอบทางคลินิกหรือภายในแล็บที่ใช้ประเมินการทำงานทางประชานขั้นพื้นฐานเช่นความจำ การเรียนรู้ ภาษา และการคิดหาเหตุผลมีสมมติฐานที่แสดงว่า เพื่อที่จะอธิบายพฤติกรรมที่น่าแปลกใจเช่นนี้ จะต้องมีระบบประสาทครอบคลุมที่ประสานงานของกระบวนการทางประชานต่าง ๆ [37]

หลักฐานการทดลองมากมายเกี่ยวกับโครงสร้างทางประสาทที่เกี่ยวข้องกับ EF มาจากการทดสอบโดยใช้ stroop effect และ Wisconsin Card Sorting Task (WCST)โดย Stroop task ให้ผู้รับการทดลองบ่งสีของคำที่ระบายสีโดยที่สีและความหมายของคำอาจจะขัดแย้งกัน (เช่น คำว่า "แดง" ที่ระบายสีเป็นสีเขียว)ผู้รับการทดลองจะต้องใช้ EF ในการทำงานนี้เพราะว่า ต้องมีการยับยั้งพฤติกรรมที่ทำอย่างช่ำชองและอัติโนมัติ (เช่นการอ่านคำหนังสือ)เพื่อที่จะทำงานที่ไม่ค่อยได้ทำ ซึ่งก็คือบ่งสีของคำงานทดลองที่ใช้การสร้างภาพสมองโดยกิจ (functional neuroimaging) แสดงว่า มีสองส่วนใน PFCซึ่งก็คือ anterior cingulate cortex (ACC) และ dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC)ที่พิจารณาว่ามีความสำคัญเป็นพิเศษในการทำงานทดสอบนี้

ความไวต่อสิ่งแวดล้อมของ PFC

มีหลักฐานอื่น ๆ ที่แสดงความเกี่ยวข้องของ PFC ใน EF จากการทดลองในลิงอันดับวานรเช่นในลิงแม็กแคก โดยใช้การวัดสรีรภาพทางไฟฟ้า (electrophysiology) ของเซลล์เดี่ยว ๆซึ่งแสดงว่า เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ประสาทในด้านหลังของสมอง เซลล์ของ PFC เป็นจำนวนมากไวต่อการประกอบรวมกันของสิ่งเร้าและสถานการณ์สิ่งแวดล้อม (context)ยกตัวอย่างเช่น เซลล์ของ PFC อาจจะตอบสนองต่อตัวช่วยสีเขียวในกรณีที่ตัวช่วยบ่งว่า ควรจะขยับตาทั้งสองและศีรษะอย่างรวดเร็วไปทางซ้ายแต่ไม่ตอบสนองต่อตัวช่วยสีเขียวในสถานการณ์ทางการทดลองอื่น ๆเรื่องนี้เป็นเรื่องสำคัญ เพราะว่า การทำงานในระดับที่ดีสุดของ EF จะต้องขึ้นอยู่กับสถานการณ์ตัวอย่างที่ให้โดยมิลเล่อร์และโคเฮ็นก็คือ ผู้ที่อยู่ในประเทศสหรัฐอเมริกาจะต้องเรียนรู้อย่างช่ำชองที่จะมองไปทางซ้ายก่อนที่จะข้ามถนนแต่ว่า เมื่อมีสถานการณ์เปลี่ยนไปที่แสดงว่า อยู่ในประเทศอังกฤษต้องมีการห้ามการตอบสนองเช่นนี้ คือต้องแทนที่พฤติกรรมด้วยการจับคู่สิ่งเร้า-การตอบสนองที่ต่างกันไป (คือให้มองไปทางขวาก่อนข้ามถนน)กลุ่มพฤติกรรมเหล่านี้ชัดเจนว่าต้องอาศัยระบบประสาทที่สามารถประสานสิ่งเร้า (คือถนนในกรณีนี้) กับสถานที่ (ประเทศสหรัฐ ประเทศอังกฤษ) เพื่อตอบสนองด้วยพฤติกรรม (มองซ้าย มองขวา)หลักฐานในปัจจุบันบอกเป็นนัยว่า เซลล์ประสาทใน PFC ดูเหมือนจะทำหน้าที่เป็นตัวแทนข้อมูลเช่นนี้อย่างชัดเจน[ต้องการอ้างอิง]

หลักฐานอื่น ๆ จากงานวิจัยสรีรภาพไฟฟ้าของเซลล์เดี่ยว ๆ ในลิงแสดง ventrolateral PFC ว่าเป็นตัวควบคุมการตอบสนองทางการเคลื่อนไหว (motor responses)ยกตัวอย่างเช่น เซลล์ที่เพิ่มอัตราการยิงสัญญาณเพราะสัญญาณภายนอกที่บอกว่า "อย่าไป"[38]และสัญญาณที่บอกว่า "อย่ามองที่นั่น"[39]ได้รับการระบุแล้ว

ความเอนเอียงเพราะความใส่ใจในระบบการรับรู้ต่าง ๆ

มีการใช้งานวิจัยโดยสรีรวิทยาไฟฟ้า (electrophysiology) และการสร้างภาพสมองโดยกิจ (functional neuroimaging) ในมนุษย์เพื่อระบุกลไกทางประสาทที่เป็นเหตุของความเอนเอียงโดยการใส่ใจ (attentional bias)โดยงานวิจัยโดยมากสืบหาการทำงานในระบบที่เกิดความเอนเอียง เช่น ในเปลือกสมองส่วนการเห็น (visual cortex) หรือเปลือกสมองส่วนการได้ยิน (auditory cortex)งานวิจัยยุคต้น ๆ ใช้ event-related potential (ตัวย่อ ERP หมายถึง การตอบสนองทางไฟฟ้าของสมองเพราะเหตุการณ์หนึ่ง ๆ) เพื่อที่จะแสดงว่าระดับการตอบสนองด้วยไฟฟ้าในสมองที่บันทึกในคอร์เทกซ์สายตาทั้งในซีกซ้ายและซีกขวาของสมองเกิดการเพิ่มระดับขึ้น ถ้าให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจในด้านที่เหมาะสม (คือตรงข้ามกับซีกสมองที่ระดับการตอบสนองเพิ่มขึ้น) [40]

เทคนิคใหม่ ๆ ในการสร้างภาพสมองที่อาศัยการเดินโลหิต เช่น fMRI และ การถ่ายภาพรังสีระนาบด้วยการปล่อยโพซิตรอน (PET)ได้ทำให้สามารถแสดงได้ว่าระดับการทำงานของประสาทในเขตประสาทสัมผัสต่าง ๆ รวมทั้ง เขตรับรู้สี เขตการเคลื่อนไหว และเขตรับรู้ใบหน้าเกิดการเพิ่มระดับขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจในลักษณะที่สมควรของสิ่งเร้านั้น ๆซึ่งบอกว่า มีการควบคุมการขยายสัญญาณ (gain control) ในเขตคอร์เทกซ์ใหม่ที่เกี่ยวกับประสาทสัมผัสยกตัวอย่างเช่น ในงานวิจัยในปี ค.ศ. 2003 ลิวและคณะ[41]แสดงขบวนของจุดที่เคลื่อนไหวไปทางซ้ายหรือทางขวา เป็นสีแดงหรือสีเขียว ให้ผู้ร่วมการทดลองดูและก่อนที่จะแสดงสิ่งเร้า จะมีตัวช่วยที่บอกว่า ผู้ร่วมการทดลองควรที่จะตอบสนองโดยอาศัยสีหรือทิศทางของจุดเหล่านั้นแม้ว่าสีและการเคลื่อนไหวจะมีอยู่ในขบวนจุดเหล่านั้นทั้งหมดการทำงานในเขตที่ไวสี (V4) ดังที่แสดงโดย fMRI ก็เกิดในระดับที่สูงขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจที่สีและการทำงานในเขตที่ไวต่อการเคลื่อนไหว ก็เกิดในระดับที่สูงขึ้นเมื่อให้ผู้ร่วมการทดลองใส่ใจที่ทิศทางของการเคลื่อนไหวนอกจากนั้นแล้ว ยังมีงานวิจัยอีกหลายงานที่รายงานหลักฐานของสัญญาณแสดงความเอนเอียงที่เกิดขึ้นก่อนการแสดงสิ่งเร้าโดยแสดงว่า เขตต่าง ๆ ในสมองกลีบหน้ามักจะเกิดการทำงานก่อนที่จะแสดงสิ่งเร้าที่คาดหมาย[42]

การเชื่อมต่อกันของ PFC และเขตประสาทสัมผัส

แม้ว่า น้ำหนักของแบบจำลองว่า EF มีส่วนในการทำให้เกิดความเอนเอียงในประสาทสัมผัส จะเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆหลักฐานโดยตรงที่แสดงการเชื่อมต่อกันโดยกิจระหว่าง PFC และเขตประสาทสัมผัสต่าง ๆ เมื่อมีการทำงานของ EF ก็ยังมีน้อยอยู่ตราบเท่าทุกวันนี้[43]คือจริง ๆ แล้ว มีหลักฐานเดียวที่มาจากการศึกษาที่คนไข้มีความเสียหายในส่วนหนึ่งของสมองกลีบหน้าและเกิดผลในส่วนสมองที่ไกลจากรอยโรคที่สืบเนื่องกับการตอบสนองของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก[44]แต่ว่า มีงานวิจัยน้อยงานที่ได้ตรวจสอบว่า ปรากฏการณ์เช่นนี้เกิดในเฉพาะสถานการณ์ที่เกิดการทำงานของ EF หรือไม่ส่วนวิธีอื่น ๆ ที่วัดความเชื่อมต่อกันระหว่างเขตสมองที่อยู่ห่างกัน เช่นโดยสหสัมพันธ์ของการตอบสนองที่เห็นใน fMRI ได้แสดงหลักฐานโดยอ้อมว่าสมองกลีบหน้าและเขตประสาทสัมผัส (เขตรับความรู้สึก) ต่าง ๆ มีการสื่อสารถึงกันและกันในกระบวนการต่าง ๆที่พิจารณาว่า ทำให้เกิดการทำงานของ EF เช่นความจำใช้งาน[45]ดังนั้น จึงยังต้องการงานวิจัยเพิ่มขึ้นอีกเพื่อที่จะระบุว่า มีการส่งข้อมูลกลับไปกลับมาอย่างไรระหว่าง PFC และส่วนอื่น ๆ ของสมองเมื่อ EF เกิดการทำงาน

มีงานวิจัยหนึ่งที่เริ่มมุ่งหน้าไปทางทิศทางนี้เป็นงานวิจัยโดย fMRI ที่ศึกษาสายการประมวลข้อมูลในระหว่างการคิดเหตุผลเกี่ยวกับพื้นที่เนื่องกับการเห็น เป็นงานที่ให้หลักฐานของความเป็นเหตุและผล(โดยอนุมานจากลำดับการเกิดของการทำงาน)ระหว่างการทำงานทางประสาทสัมผัสในสมองกลีบท้ายทอยและสมองกลีบข้าง กับการทำงานใน PFC ส่วนหลังและส่วนหน้า[46]งานวิจัยในแนวนี้สามารถทำให้ชัดเจนยิ่งขึ้นในเรื่องการประมวลข้อมูลเพื่อทำกิจเกี่ยวกับ EF ใน PFC และส่วนอื่น ๆ ของสมอง

การพูดได้สองภาษาและ EF

มีผลงานวิจัยเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ที่แสดงว่า ผู้ที่พูดได้สองภาษามี EF ที่มีประสิทธิภาพที่ดีกว่า โดยเฉพาะในส่วนการยับยั้ง (inhibitory control) และการทำงานหลาย ๆ งานได้พร้อมกัน (task switching) [47][48]คำอธิบายที่อาจเป็นไปได้อย่างหนึ่งก็คือ ผู้พูดสองภาษาต้องควบคุมความใส่ใจและเลือกภาษาที่เหมาะสมในการพูด.ในทุกช่วงพัฒนาการ บุคคลที่พูดสองภาษาได้รวมทั้งทารก[49]เด็ก[48]และผู้ชรา[50]แสดงความได้เปรียบของผู้พูดได้สองภาษาในประเด็นการทำงานของ EFแต่น่าสนใจว่า ผู้พูดได้สองภาษาเป็นสองรูปแบบ คือพูดภาษาหนึ่งได้และรู้ภาษาใบ้กลับไม่ปรากฏความได้เปรียบเกี่ยวกับสมรรถภาพของ EF[51]นี้อาจเป็นเพราะไม่ต้องทำการยับยั้งภาษาหนึ่งอย่างแอ๊กถีฟเพื่อที่จะใช้อีกภาษาหนึ่งผู้พูดสองภาษาดูเหมือนจะได้เปรียบในการจัดการความขัดแย้ง (conflict processing) อีกด้วยซึ่งเกิดขึ้นเมื่อสามารถใช้รูปแบบหลายอย่างในการตอบสนองหนึ่ง ๆ(ยกตัวอย่างเช่น คำ ๆ หนึ่งในภาษาหนึ่งที่แปลได้หลายรูปแบบในอีกภาษาหนึ่ง) [52]โดยเฉพาะเจาะจงแล้ว lateral prefrontal cortex เป็นส่วนที่มีบทบาทในการจัดการความขัดแย้ง

อย่างไรก็ดี มีผู้ที่วิจารณ์ว่า ความแตกต่างของผู้พูดได้สองภาษาและภาษาเดียวอาจเกิดขึ้นจากองค์ประกอบอื่น ๆ ที่ไม่ได้ควบคุมในงานทดลองที่แสดงความแตกต่าง หรือว่าผู้ร่วมการทดลองมีความสามารถลักษณะที่ไม่ใกล้เคียงกัน งานวิจัยในปี ค.ศ. 2014 โดยใช้ Attentional Network Test ในเด็กพูดได้สองภาษา 180 คนพร้อมกับเด็กกลุ่มทดลองที่มีลักษณะความสามารถที่คล้ายคลึงกันพบว่า เด็กสองกลุ่มนี้ทำคะแนนในงานนั้นได้โดยไม่มีความต่างกันทางสถิติ[53]