Исследования активности нервной системы и деятельности мозга обычно базируются на предположении, что восприятие, эмоции и когнитивные функции могут быть поняты на основании анализа установившихся нейронных процессов и статических томографических «портретов». В этом обзоре обсуждаются новые идеи и подходы, опирающиеся на анализ нестационарных процессов и метастабильных состояний. Переходная динамика характеризуется двумя основными свойствами: структурной устойчивостью и чувствительностью к информационным сигналам. Обсуждаемые идеи и методы позволяют объяснить обнаруженные в экспериментах метастабильные состояния и последовательные переходы между ними и предлагают новые подходы к анализу поведения. Предложены модели эмоциональной и когнитивной активности мозга. Математический объект, отображающий наблюдаемые переходные процессы мозга в фазовом пространстве модели — это структурно устойчивый гетероклинический канал. Иллюстрируется возможность построения на базе предложенных моделей количественной теории некоторых эмоциональных и когнитивных функций.