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Esto ha servido como apoyo para la investigación empírica. La mayor pregunta con respecto al estudio de la sinestesia es si este hecho se debe a una asociación temprana entre estímulos o es unaasociación genuinamente sensorial. Los diseños iniciales se apoyaban en modificaciones de la tarea Stroop y consistían en presentar a un sinésteta grafema-color una cartulina con un carácter impreso entinta de color congruente o incongruente con el fotismo, es decir con la sensación sensorial secundaria asociada.
La sinestesia puede ocurrir incluso cuando uno de los sentidos está dañado. Por ejemplo,una persona que puede ver colores cuando oye palabras puede seguir percibiendo estos colores aunque pierda la visión durante su vida. Este fenómeno recibe también el nombre de "colores marcianos",término que se originó tras un caso de un sinestético que nació parcialmente daltónico pero decía ver colores 'alienígenas', que era incapaz de ver en el sentido habitual del término y que en realidadpercibía debido a su sinestesia.[cita requerida]

Estos estudios están basados en la automaticidad que representan los sinestésicos ante la presentación de un estímulo. El mayor problema con el que seencuentran los investigadores en este ámbito es el de comprobar que los sinéstetas normalmente no hablan de asociaciones imaginadas a los colores, sabores o notas musicales sino que realmenteexperimentan ese fenómeno.

Los sinestésicos perciben con frecuencia correspondencias entre tonos de color, tonos de sonidos e intensidades de los sabores de forma involuntaria. Por ejemplo, tocar unasuperficie más suave les puede hacer sentir un sabor dulce. Estas experiencias no son meras asociaciones, sino percepciones, y la depresión tiende a aumentar su fuerza. Otro ejemplo, asociar el coloramarillo al número 7. Algunos ven colores cuando escuchan música, otros pueden sentir el sabor de las palabras. Otras personas pueden percibir la letra A de color rojo, la S de color amarillo y la Z de...