Parallelverarbeitung ist die Fähigkeit des Gehirns, viele Aspekte eines Reizes gleichzeitig zu verarbeiten. Unterschiedliche Merkmale werden gleichzeitig und nicht nacheinander analysiert.

Beim Sehen werden Farbe, Bewegung, Form und Tiefe durch separate, parallel arbeitende Signalwege erfasst und später zu einer einheitlichen Wahrnehmung zusammengeführt. Dasselbe Prinzip findet sich auch in anderen Bereichen: Beim Sprachverstehen laufen akustische, phonetische und semantische Analysen parallel ab; bei der Ausführung einer komplexen Handlung werden mehrere Muskelgruppen gleichzeitig koordiniert. Diese parallele Verarbeitung ermöglicht eine schnelle und effiziente Verarbeitung komplexer Informationen, die bei einer strikt sequenziellen Abfolge aller Schritte unmöglich langsam wäre.

Das Bindungsproblem – wie separat verarbeitete Merkmale zu kohärenten Objekten zusammengeführt werden – ist weiterhin Gegenstand aktueller Forschung. Aufmerksamkeit und synchronisierte neuronale Aktivität gelten als vielversprechende Kandidaten für den Bindungsmechanismus. Störungen, die die parallele Verarbeitung beeinträchtigen, können dazu führen, dass eine Person zwar einzelne Merkmale erkennen kann, diese aber nicht integrieren kann.

Die Vielfalt der alltäglichen Wahrnehmung beruht auf vielen gleichzeitig ablaufenden Analysen.