PNI to stosunkowo nowa dziedzina nauki, po raz pierwszy terminu psychoneuroimmunologia użyto w latach 80. XX wieku, choć badania nad wpływem czynników psychospołecznych na rozwój choroby sięgają lat 40. XX wieku. Jednak to dopiero w latach 80. i wczesnych 90. badania udowodniły, że mózg i układ immunologiczny są ze sobą powiązane. Układ nerwowy, a dokładnie autonomiczny układ nerwowy, unerwia narządy układu odpornościowego jak grasica, śledziona czy węzły chłonne, zakończenia nerwów znajdują się również w szpiku. Narządy i komórki układu immunologicznego posiadają receptory dla uwalnianych przez zakończenia nerwowe neurotransmiterów.

Jedne z pierwszych badań, które udowodniły powiązanie układu nerwowego i immunologicznego były to, te przeprowadzone przez Rolanda Glasera, obecnie członka zarządu Instytutu Badań Medycyny Behawioralnej na Ohio State University. Badał on ilość komórek odpornościowych u studentów w okresie sesji egzaminacyjnej. Okazało się, że w tym czasie obserwowano u nich obniżoną ilość i aktywność komórek układu odpornościowego zwalczających wirusy, w porównaniu do czasu pozbawionego stresu egzaminacyjnego.

Już w latach 60. przeprowadzone w Wielkiej Brytanii badania nad wpływem przewlekłego stresu na zdrowie człowieka, udowodniły że powoduje on wzrost ryzyka zachorowań na choroby serca oraz cukrzycę typu 2.

Od lat 90. wiadomo, że obniżony status społeczno-ekonomiczny zwiększa podatność na choroby zakaźne, w tym zakażenie wirusem HIV.

Badania z zakresu PNI skupiały się głównie na analizie wpływu hormonu stresu – kortyzolu i białek należących do grupy cytokin na komórki układu odpornościowego lub analizie ekspresji poszczególnych genów aktywowanych w komórkach układu immunologicznego pod wpływem stresu. Jednak profesor Steve Cole postanowił dowiedzieć się jak działa system całościowo. Postanowił on pzeanalizować cały genom i zbadać jaki wzór ekspresji genów ujawni się pod wpływem różnych stanów psychicznych.

W swoich pierwszych pracach profesor Cole zajął się badaniem osób żyjących przez długi czas samotnie. Izolacja społeczna jest uważana za jeden z najważniejszych psychologicznych czynników ryzyka rozwoju różnych chorób. Cole i jego zespół badawczy przyjrzał się ekspresji genów w białych krwinkach u grupy osób chronicznie samotnych oraz u osób które miały bogate życie towarzyskie. Spośród 22 000 genów występujących w organizmie człowieka naukowcom udało się zidentyfikować 209, których ekspresja była różna u obydwu grup. U osób samotnych uaktywnione były geny odpowiedzialne za produkcję białek reakcji zapalnej, natomiast nieczynne były te wiążące się ze zwalczaniem infekcji wirusowej. U osób towarzyskich sytuacja wyglądała odwrotnie.

Naukowcy uzasadniają ten mechanizm działania ludzkiego organizmu ewolucyjnym przystosowaniem. Pierwsi ludzie, żyjący w małych, ale mocno związanych grupach społecznych musieli wykształcić skuteczne mechanizmy do walki z infekcjami, dlatego też występowała u nich silna aktywność genów wspomagających zwalczanie wirusów. Z kolei ci, którzy działali w pojedynkę, więc i w większym stresie, byli bardziej narażeni na zranienia i złamania, które mogły wywołać infekcje bakteryjne. Dlatego aby zmniejszyć ich ryzykoorganizm uaktywniał geny związane z reakcją zapalną. Nasze organizmy reagują w ten sam sposób. Jednak stres i samotność we współczesnych czasach prowadzi do przewlekłego stanu zapalnego co skutkuje uszkodzeniami tkanek i chorobami jak miażdżyca tętnic, rak czy cukrzyca.

Pojawiły się opinie, iż badania te są interesujące lecz nie do końca przekonujące. Potrzebne jest jeszcze ustalenie psychologicznej ścieżki, która prowadzi do zaistnienia opisanych zjawisk.

W dalszych badaniach Cole rozpoczął współpracę z Barbarą Fredrickson. Postanowili oni odejść od badania wpływu stresu i sprawdzić jaki jest wpływ dobrego samopoczucia psychicznego na organizm. Jest to trudne zadanie, ponieważ w tym wypadku nie ma hormonów jak kortyzol, który wydzielany jest podczas stresu i którego ilości można zidentyfikować badając próbki krwi. Naukowcom pozostają ankiety stosowane przez psychologów i psychiatrów.

W pierwszych badaniach profesor Cole badał osoby samotne i zestresowane oraz sprawdzał czy można skutki tych stanów odwrócić. Kilka niewielki badań wykazało, że uczestnictwo badanych w kursach medytacji pomagało i powodowało przesunięcie profilu ekspresji genów w białych krwinkach w korzystnym kierunku.

Badano również grupę 200 kobiet z wykrytym wczesnym stadium raka piersi. Część z pacjentek wzięła udział w dziesięciotygodniowym kursie zarządzania sterem. U kobiet po przebytym kursie obserwowano niższy poziom białek stanu zapalnego we krwi, w tej grupie stwierdzono również mniejszą liczbę przerzutów nowotworu.

Następnym krokiem badań było przeanalizowanie tego co dzieje się w organizmie człowieka szczęśliwego. W tym celu przeprowadzono ankietę na grupie 80 osób, w której pytano m.in. jak badany człowiek czuł się podczas minionego tygodnia, lub czy ma poczucie sensu życia. Ankieta ta miała na celu odróżnienie dwóch form szczęścia: osób o hedonistycznym poczuciu szczęścia, od osób o eudajmonistycznym poczuciu szczęścia (zadowolenia z całokształtu swojego życia, poczucia sensu). Okazało się, że osoby należące do drugiej grupy miały korzystny profil, jeśli chodzi o uaktywnione geny, podczas gdy badani charakteryzujący się hedonistycznym poczuciem szczęścia mieli profil ekspresji genów podobny do osób borykających się z problemami.

Zdaniem Cole'a wynika to z tego, iż jeśli ktoś prowadzi czysto konsumpcyjny styl życia jego szczęście uzależnione jest tylko od jego osobistej sytuacji. Jeśli taka osoba popadnie w kłopoty będzie to dla niej duży stres. Jeśli jednak człowiek interesuje się czymś poza sobą samym, rozwija pozazawodowe pasje, interesuje się sztuką, polityką wtedy możliwe, że codzienny stres będzie mniej niepokojący.

Nie brakuje jednak opinii krytycznych na temat przeprowadzonych badań. Podawane są argumenty, iż grupa badanych była zbyt mała, że tak naprawdę trudno jest odróżnić dwa badane typy szczęścia między sobą. A wyniki badań określono mianem pobożnych życzeń.

Pomimo krytyki profesor Cole twierdzi, że pozytywne emocje mogą niwelować biologiczne efekty borykania się z problemami. Nastrój ma znaczenie – mówi - jeśli będziemy starali się zmienić naszą psychikę, podążą za tym również zmiany fizjologiczne.