Autrement dit, la perception d'une caractéristique (par exemple, la forme) d'un stimulus, va entraîner l'expérience, la sensation, d'une autre caractéristique (par exemple, la couleur), indépendamment de la couleur de base du stimulus, couleur que l'on peut déterminer à partir de sa longueur d'onde. Le chiffre "2" écrit en noir, pourra évoquer une teinte rouge à certains synesthètes, une teinte verte ou bleue à d'autres.
Certaines associations de modalités se rencontrent plus fréquemment que d'autres toutefois. On rencontre régulièrement, pour exemple d'expériences sensorielles additionnelles, le fait de voir des couleurs lorsque l'on écoute de la musique (synesthésie synoptique, aussi nommée synopsie ou audition colorée), ou de sentir des formes tactilement lorsque l'on déguste de la nourriture (Baron-Cohen et Harrison, 1997 ; Cytowyc, 1989).
L'une des plus connues et étudiées, de ces formes de synesthésie, est la synesthésie Graphème-couleur (Day, 2005), dans laquelle Nombres et Lettres donnent une réponse sensorielle additionnelle de couleur. La lettre A peut par exemple évoquer un vert foncé, le chiffre 1, un bleu pâle, etc... D'autres synesthètes n'auront pas forcément la sensation de "voir" la couleur, mais indiqueront qu'ils "savent" qu'une lettre particulière correspond à une couleur particulière. D'autres encore disent percevoir les couleurs quelque part à l'intérieur de leur cerveau, et non sur la lettre ou le chiffre (Dixon et al., 2004; Flournois, 1893; Ramachandran et Hubbard, 2001b).
Bien que la synesthésie fut découverte dès la fin du 19ème siècle (Galton, 1880a, 1880b, 1883), les études la concernant ont depuis toujours été traités comme des curiosités de la psychologie et des neurosciences (pour un point de vue historique, voir Marks, 1975). Dans les dernières décennies cependant, l'approche de la synesthésie en psychologie a réellement changé, de nombreux chercheurs ont commencé à s'intéresser à ce phénomène (Ramachandran et Hubbard, 2001b; Rich et Mattingley, 2002, Robertson and Sagiv, 2005).
Quatres grandes catégories d'études ont été effectuées récemment :
- Celles qui s'intéressent aux aspects perceptuels, cognitifs et génétiques, qui furent conduites dans les 50 dernières années.
- Celles qui ont pour base ou pour but l'établissement de modèles, neuronaux et cognitifs de la synesthésie
- les études en imagerie fonctionnelle de la synesthésie
- Enfin, les études inspectant le rôle des différences interindividuelles, dans l'explication d'apparentes contradictions relevées dans la littérature traitant de la synesthésie.