有些歌曲就像是想要刻到你的脑海里一样，比如过年期间刚从超市出来时你那一脑袋的“恭喜恭喜”。即便是再忠实的歌迷听到脑海里不停地唱“恭喜恭喜恭喜你呀”也是会变得很烦躁。但是为什么这些歌曲这么富有粘性，就像耳朵里的虫子一样，赶也赶不走？或者是说，究竟是哪一类的歌曲更可能萦绕在脑海中？
几个独立的研究部分地解释了这个问题。首先，研究人员发现这些洗脑的歌曲有一些共有的特点。这些歌曲你曾经听很多遍，经常会有重复的片段或者意想不到的音程，而且它们通常具有与众不同的节奏和音高模式。“总的来说，能够让你不由自主地回想起来的歌曲，需要相当简单，而且要具有一些独一无二的特点，能够让大脑一遍一遍地演练，”英国杜伦大学音乐学院的博士后研究员Kelly Jakubowski说。
科学家有时会把歌曲洗脑称为“无意识音乐成像”（involuntary musical imagery，INMI）。2012年一项发表在《音乐心理学》（Psychology of Music）的研究表明，大约90%的网络用户都会在使用完网络之后让歌曲在脑袋里盘旋至少一周。一个人越具有音乐性，他们也就越容易出现洗脑的经历，这一结果也被其他的调查所证实。
2006年发表在《意识研究》杂志（Consciousness Studies）上的一篇文章显示，钢琴家和作曲家几乎一直都存在INMI。也就是说，他们无时无刻不在被歌曲洗脑，或是脑海里一直在播放音乐（perpetual music tracks ，PMTs）。
钢琴家对洗脑的厌恶，已经到了即便那首歌是自己最喜欢的曲子，也不想要再听到。他写道，主要原因是，再动人的音乐在这种情况下也是对正常生活的打扰。人们通常认为那些恼人的歌曲最可能洗脑，Jakubowski说，而调查显示仅有三分之一的洗脑歌曲是令人不愉快的。但是“The Lion Sleeps Tonight”与自己最喜欢的歌相比，可能更容易被记住而成为洗脑歌曲。
不管是喜欢还是不喜欢，大脑都会留存下来最近总是听到的歌。2013年发表在《音乐心理学》（Psychology of Music）上的研究发现，越熟悉的歌就越可能洗脑。参与者并没有被要求绞尽脑汁地想出最近洗脑的歌曲，而是在无意之间哼出的调调就可以被证明这首歌的确已经把他洗脑了：研究人员发现询问关于歌曲的问题会加深受试者对歌曲的认知，但是没有阻挡神曲洗脑的步伐。
Jakubowski的研究发表在2016年11月发表在《美学、创造力与艺术心理学》（Psychology of Aesthetics, Creativity and the Arts）上，并没有发现长片段、短间隔与洗脑之间的相似联系，但他们依然认为歌越容易唱就越容易刻在我们的脑海里。此研究基于2010年到2013年间进行调查的数据，比较了洗脑歌曲和那些曲调相似却没能洗脑的流行歌曲。
研究发现Lady Gaga是相当成功的洗脑歌曲创造者，像“Bad Romance”、“Alejandro”和“Poker Face”都是10大洗脑歌曲的上榜之作。Jakubowski和她的同事们发现，洗脑歌曲通常会比不洗脑的歌曲节奏更快。洗脑歌曲也更容易采用相似的音高变化，这种方式在西方音乐中很常见，特别是在反复的小节中先升调再降调。
例如，“Twinkle, Twinkle, Little Star”和Maroon 5的“Moves Like Jagger。”令人惊讶的冲击力也是帮助歌曲洗脑的部分之一。研究人员发现，在共同的结构当中，这类歌曲会倾向于加入一些不寻常的旋律，例如比普通的流行歌曲有更多或更大的音高差。Knack的“My Sharona”和Beastie Boys“Intergalactic”就是很典型的例子。
那为什么大脑要这么做来折磨我们呢？这与个人对音乐的敏感程度有关，之前的研究表明音乐家就比普通人更容易被洗脑。2012希腊会议上发表的结果显示那些有亚临床强迫症特征的人（他们并没有完全地陷入混乱，但是具有这种趋势）和常人相比更容易被洗脑。2010年的研究指出，人们在做一些日常事务时更容易被洗脑，像慢跑和做家务这类每天的例行公事。歌曲在脑海中徘徊时的大脑活动是怎样的？
对于这个问题，目前还没有足够清晰的解释，但是2005年发表在《自然》上的论文发现，听觉皮层（处理声音的部分额叶）在听着熟悉歌曲的时候，有一部分在无意间被激活。换句话说，当音乐暂停时，大脑会强迫性地填补空白。研究人员甚至能够区分听觉皮层是在填充歌词还是想象乐器，因为在填充歌词时，与解释音乐有关的特定区域会被激活，而在想象音乐时，激活的部位则是更为基础的音乐处理区。
由于洗脑是不自觉的，想要刻意把它们从脑海中去除还需要费一番功夫。2010年，英国《心理学》（Psychology）杂志发表了一项关于歌曲洗脑的研究。该研究的研究人员调查了12个人，记录他们一天当中想起来的歌曲。结果发现，人们越是有意识地想要忘掉这些曲调，这些歌曲就会在脑海停留更久。浮现出来要赶走这些歌曲的想法，可能只会让让这些曲调在脑海里更鲜活，研究人员写道。